復合材料風電葉片的發展現狀及若干問題的對策

張莉花 武淑要

國電聯合動力技術（保定）有限公司 河北保定 071000

風電葉片是風電部件中的重要組成部分，它的市場容量是比較大的，而且市場供需量比較確定，風電葉片行業的發展正在面臨著機遇和挑戰，在復合材料等高新技術的研究下，風電葉片的制作過程和過去相比發生了很大的變化，在材料以及技術等方面的應用上需要從綜合方面進行考慮，并且對于如今的風力發電來說，為了滿足發電效率的提升，風機的尺寸有了一定的變化，這也就要求風電葉片的直徑采取相應的措施，對于葉片材料的強度和剛度等性能提出了更高的要求。

1 風電葉片中的復合材料發展

1.1 復合材料的作用

為了保障風電行業低成本高質量的發展要求，在風電葉片的制作過程中，需要從材料入手，開發和研究先進的技術，實現風電葉片制作上的創新升級。近年來，風電行業對于風電葉片的直徑要求有著一定的提升，復合材料的應用在其中有著重要的作用。實際上，復合材料是風電葉片制作過程中的必需材料，它對于葉片整體性能的影響是非常大的，在未來的發展過程中，風電行業還將實現大規模的生產，如何在保證質量的同時，降低成本的投入，這也有賴于對復合材料的研究工作，加強新型材料的技術開發。

1.2 復合材料的結構

對于如今風電葉片制作中的復合材料來說，大多都是以碳纖維復合材料為主。碳纖維是由碳元素組成的纖維結構，它具有耐高溫、耐腐蝕等高級性能，經過穩定氧化處理后，也可以實現與其他元素的有效融合，它是一種新型的高新材料，抗拉強度是鋼的7到9倍，而且強度密度比也在材料中占據著領先地位，通過碳纖維復合材料在風電葉片中的應用，可以實現在性能以及效率等方面的提升。

2 復合材料風電葉片發展中的問題

2.1 技術創新存在瓶頸

對于現階段來說，復合材料風電葉片在技術創新上存在一定的瓶頸，這主要是由于碳纖維在發展過程中如何實現材料上的擴張和創新，從我國本身的材料發展來看，許多新型材料都依靠于國外產品的提供，如何盡快發展具有成本競爭力的碳纖維研發技術是當前許多材料企業的重中之重。其次，在風機大規模的發展趨勢下，提高復合材料生產效率，降低生產成本是發展過程中的必經之路，行業在發展過程中如何推動復合材料攻克技術創新上的難關，保障復合材料在應用過程中的穩定性和連續性，這是有關人員應該注意的問題。

2.2 材料模具的問題

對于碳纖維這類在風電葉片制作過程中應用到的復合材料來說，它們在制作的過程中應該盡可能提高材料的利用率，這與材料模具的尺寸和形狀有著密切的關系。現如今來說，風機的發展是非常快速的，風電葉片的直徑也沒有相應的固定性，在復合材料的應用過程中，它的模具由于零件材料選材不當，或者沒有經過精確的提煉，可能會存在熱處理隱患，對于材料本身也有著一定的損耗。另一方面來說，是模具結構設計上的問題，在尺寸以及沖模等方面存在一定的誤差，有的模具表面粗糙值過大，這對于提高復合材料的利用率來說有著一定的限制。

2.3 葉片的材料固化和運輸問題

在復合材料風電葉片的制作過程中，由于復合材料本身是不具備固化功能的，需要在完成脫模等工作后進行具體的固化處理，但是有些企業在固化的過程中沒有從綜合方面進行考慮，對于固化方式的選擇過于單一，有的在光照條件下可能會對復合材料的性能造成影響。另一方面，對風電葉片的運輸過程來說，它的運輸成本是非常高的，而且一般來說可能會由于安全管理等工作的不到位引發一些質量問題，如何從葉片的長途運輸上降低成本投入，進行安全保障，這是企業應該注意的問題。

3 加強復合材料風電葉片發展的措施

3.1 加大技術研究和投資力度

在復合材料風電葉片的發展過程中，有關人員需要從成本、技術等方面進行綜合考慮，尤其是在風機市場規模擴大的基礎上，為了保障企業的經濟效益，需要從風電葉片的復合材料上入手，擴大現有的技術基礎保障，盡量減少對國外產品的引進，尋求可以替代的產品，增強碳纖維等復合材料的生產效率。另一方面來說，在復合材料風電葉片技術研究的過程中，還應該增強碳纖維中的乙烯基樹脂，滿足材料的抗疲勞特性，在符合指標要求的基礎上降低成本。此外，采用熱塑性復合材料還可以順應發展過程中的環保要求，實現材料的可再生發展。

3.2 優化現有的材料模具

在復合材料風電葉片的發展過程中，有關人員為了提高資源的利用率，減少這方面的浪費，需要對制作過程中的材料模具進行相應的優化，保證它的尺寸以及形狀符合風機葉片的應用要求。首先，應該加強在數據上的精確程度，滿足模具材料的優選原則，定期對模具進行清理等工作。另外，在模具結構的設計上，要保證沖模結構的合理性，避免出料口出材料的堆積，減輕在使用過程中的荷載，從多個角度上對制模工藝進行完善，提高它的潤滑效果。

3.3 優化葉片固化和運輸過程

在復合材料風電葉片的固化過程中，應該保證固化過程的多樣性，根據制作環境以及風電葉片需求進行合理的選擇，對光照時間等外界因素進行嚴格的控制。在葉片的運輸過程中，可以考慮采用組合模具來制造葉片，即把風電葉片成型模具設計成可拆裝、易運輸的組合模具，從而減輕運輸壓力。

4 結語

綜上所述，在風機快速發展的進程中，風電葉片的需求量也有所提升，為了保證企業效益，需要對復合材料的應用進行分析，加大對復合材料相關技術的研究力度，優化材料模具和葉片的固化及運輸過程，從而降低復合材料風電葉片的制作成本。