
在未來的十幾年里,有大量的葉片將會退役,退役后葉片的處理將是我們所面臨的一個非常棘手的問題。目前使用的復(fù)合材料葉片屬于熱固性復(fù)合材料,很難自然降解。廢棄物處理一般采用填埋或者燃燒等方法處理,基木上不再重新利用,易對環(huán)境造成影響,為此,人們開始積極研究開發(fā)“綠色葉片”-熱塑性復(fù)合材料葉片[12]。愛爾蘭Gaoth風(fēng)能公司與日木三菱重工及美國Cyclics公司正在探討如何共同研制低成本熱塑性復(fù)合材料葉片。根據(jù)有關(guān)資料介紹,與環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合材料大型葉片相比較,若采用熱塑性復(fù)合材料葉片,每臺大型風(fēng)力發(fā)電機所用的葉片重量可降低10%,抗沖擊性能大幅度提高,制造成本至少降低1/4,制造周期至少降低1/3,而且可完全回收和再利用。安全快捷地制造“綠色”的復(fù)合材料葉片正期待著復(fù)合材料葉片制造商去實現(xiàn),Gaoth公司及其合作伙伴就是實現(xiàn)這一目標(biāo)的先驅(qū)。
3.3葉片設(shè)計新的研發(fā)理念
現(xiàn)在大型葉片的結(jié)構(gòu)基本為蒙皮加主梁的形式,主梁為預(yù)先成型,然后粘接到葉片蒙皮。國外有設(shè)計公司提出葉片整體成型概念,意在打破蒙皮主梁的結(jié)構(gòu)形式。
丹麥LM公司提出了“Future Blade”的概念,且已在其54m和61.5m巨型葉片上使用了這種設(shè)計概念。LM公司研發(fā)部經(jīng)理Frank V. Nielsen認(rèn)為未來葉片設(shè)計的關(guān)鍵已從效率最大化轉(zhuǎn)移到能量成本(COE)最優(yōu)化,葉片將會更加細(xì)長,這種設(shè)計技術(shù)將會降低葉片載荷,葉片質(zhì)量分布更加優(yōu)化,材料成本將會降低,產(chǎn)品質(zhì)量將更加得到保證。
今年三月,美國Knight&Carver的風(fēng)電葉片公司成功開發(fā)了一種新型葉片STAR Blade[13]。這種具有創(chuàng)新性的葉片不同于當(dāng)前使用的絕大部分葉片,是專門針對低風(fēng)速區(qū)域設(shè)計的。這種葉片葉尖采用“柔性”設(shè)計理念進(jìn)行設(shè)計,在外形上與傳統(tǒng)葉片后緣線性變化不同,逐漸向后緣彎曲,降低了葉片風(fēng)壓和風(fēng)機的驅(qū)動扭矩,并最大限度捕獲所有可用風(fēng)速范圍內(nèi)的風(fēng)能,包括邊緣的低風(fēng)速區(qū)域,比傳統(tǒng)的葉片捕風(fēng)能力提高了5~10%。第一片該種葉片已經(jīng)進(jìn)行了靜力測試,年內(nèi)還將生產(chǎn)第二片。

國內(nèi)中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司研制的1.5 MW sinoma40.2m葉片已經(jīng)成功下線,并在今年7月份通過了靜力測試。該葉片采用新的“柔性、預(yù)彎”設(shè)計技術(shù),針對國內(nèi)風(fēng)況設(shè)計,葉尖部分向上風(fēng)向彎曲,葉片細(xì)長,柔性好,其整機載荷低于同類37.5m 1.5MW葉片。
4結(jié)語
風(fēng)電將在全球范圍繼續(xù)高速發(fā)展,國內(nèi)、國外風(fēng)電市場巨大,中國的目標(biāo)是累計裝機容量在2010年達(dá)到500萬kW, 2020達(dá)到年3000萬kW,這個目標(biāo)將會提前實現(xiàn),國內(nèi)葉片市場將供不應(yīng)求。按目前國內(nèi)引進(jìn)技術(shù)比較普遍的1.5MW葉片來計算,2006~2010年,需要葉片數(shù)為7000片左右,而20102020年之間,所需葉片數(shù)將為50000片,國內(nèi)葉片市場巨大[14]。
葉片設(shè)計技術(shù)的發(fā)展將會為我們提供更加高效,低成本,高可靠性的葉片,國內(nèi)葉片設(shè)計技術(shù)相對落后,目前MW級別上,葉片設(shè)計技術(shù)基本依賴進(jìn)口,但該局面有望在未來的幾年內(nèi)逐步得到改觀,完全依靠國內(nèi)力量設(shè)計的葉片不久的將來會在國內(nèi)風(fēng)電場上空運轉(zhuǎn)。