在葉片設(shè)計(jì)上,LM公司還在10年前推出了一種新型具有彈性撓度的葉片概念,簡(jiǎn)稱為預(yù)彎型葉片。該葉片在葉尖部分向外彎曲,使葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下,甚至處于強(qiáng)風(fēng)時(shí)還能與塔體保持一定距離,避免葉片撞擊塔架。預(yù)彎型葉片因其許可彎曲量變大,剛度相當(dāng),從而材料用量減少,重量減輕,而獲取更多的風(fēng)能。據(jù)有關(guān)方面透露,這種預(yù)彎型葉片與標(biāo)準(zhǔn)型葉片相比,風(fēng)場(chǎng)在2.6m/秒風(fēng)速條件下即可起動(dòng)。LM公司設(shè)計(jì)的這種預(yù)彎型葉片于2004年在中國(guó)申請(qǐng)了發(fā)明專利。另?yè)?jù)了解,LM公司與GE公司合作的項(xiàng)目中對(duì)開(kāi)發(fā)加長(zhǎng)葉片增加電量進(jìn)行案例分析測(cè)定。GE公司用40.3m長(zhǎng)的葉片替換了原有1.5MW風(fēng)機(jī)上的37.5m長(zhǎng)的葉片,結(jié)果標(biāo)明發(fā)電量增加7%,究其原因是其外圓掃風(fēng)面積比內(nèi)圓掃風(fēng)面積增加了14.8%。(附效果圖)
為降低發(fā)電成本,除葉片設(shè)計(jì)外,材料和工藝成型日新月異,通過(guò)材料和工藝的選擇達(dá)到輕量化和功能化,從而提高風(fēng)能的效能。葉片制造通常經(jīng)過(guò)五個(gè)步驟完成:葉梁→葉片分瓣外殼→組裝粘結(jié)→固化加熱硬化→離模后裝修磨光處理。從1992~1999年,歐洲風(fēng)電單機(jī)平均功率為200~700kw,葉片長(zhǎng)度從12m~22m。2000年開(kāi)始,單機(jī)功率增至900kw,葉片長(zhǎng)度達(dá)25m。這兩年單機(jī)功率由1~2.0MW以上發(fā)展,葉片長(zhǎng)度達(dá)到40m,當(dāng)前研發(fā)正朝著3-5MW,葉片長(zhǎng)度向50~60m邁進(jìn)。

制造葉片的材料工藝對(duì)其成本具有決定性,因此,材料的選擇,制作工藝的優(yōu)化十分重要,通常材料根據(jù)葉片長(zhǎng)度不同而選用不同的復(fù)合材料,目前最普通采用的是GF/UP、GF/VE、GF/EP。隨著發(fā)電機(jī)功率的增大,葉片長(zhǎng)度不斷加長(zhǎng),因此必須使用先進(jìn)的材料來(lái)減輕重量,以達(dá)到輕質(zhì)高強(qiáng)和高剛性。
E玻璃纖維:E玻纖為目前葉片主流增強(qiáng)材料,與許多樹(shù)脂、成型工藝匹配性較佳,目前開(kāi)發(fā)的許多編織形式,如單軸向、雙軸向、三軸向、四軸向甚至三維立體結(jié)構(gòu)等,以滿足不同的需要,使靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到更好的體現(xiàn)。但是,E玻璃纖維的密度比較大,因此,超大型葉片上較難適合。
S玻璃纖維:S玻璃纖維模量能達(dá)到 85.5Gpa,比E玻璃纖維高18%,且強(qiáng)度高出33%,從技術(shù)角度而言,人們對(duì)于應(yīng)用高強(qiáng)度高斷裂應(yīng)變的S玻璃纖維在風(fēng)力機(jī)葉片上比較感興趣,但價(jià)格很高,因此未能成為葉片主導(dǎo)增強(qiáng)材料。一些生產(chǎn)商看到了S玻璃纖維在風(fēng)能市場(chǎng)的潛力,美國(guó)AGY公司決定加強(qiáng)S-2玻纖的生產(chǎn)規(guī)劃和投資。[-page-]
PVC輕質(zhì)夾芯和導(dǎo)流技術(shù):PVC輕質(zhì)夾芯概念應(yīng)用于結(jié)構(gòu),據(jù)瑞典DIAB公司資料報(bào)導(dǎo)可用于60米長(zhǎng)的風(fēng)機(jī)葉片芯件。采用這種芯材及導(dǎo)流技術(shù),可減少50%的周期時(shí)間,降低30%的勞動(dòng)力成本。與敞開(kāi)放型技術(shù)相比,夾芯導(dǎo)流技術(shù)減少90%的苯乙烯散發(fā),并使整個(gè)葉片達(dá)到輕質(zhì)高強(qiáng)。DIAB公司在中國(guó)昆山廠推出的PVC輪廓板根據(jù)產(chǎn)品“量體裁衣”直接用到了葉片制作上,省時(shí)省料,降低成本。