面向未来的海上风电新型玻璃钢叶片

　　（编者按）为了把风机叶片制作得又长、又轻、又经济耐用，设计师们使出了浑身解数，尝试从纤长型到分段式设计、到使用记忆材料制作可变形叶片等各种办法。看看老外是如何在进行技术和市场的探索和攀登。
　　从风能月刊获得信息，艾尔姆风能和西门子各自开发了纤长型6兆瓦风机叶片，长度分别达到73.5和75米。两款产品单体重量都在25到26吨之间，而且没有采用碳纤维材料。
　　Nordex开发的一款近58米长纤型叶片在承负荷的主框架间填充了碳纤维材料。NR58.5型叶片重量比该产品的前身NR50轻7%，只有不到11吨重。
　　美国加利福尼亚的Modular Wind Energy创新地开发了分段式叶片系列产品，产品以15米为单位分段生产和运输。它采用的先进组装技术，据称可以避免采用传统螺栓式安装技术而造成的重量损耗缺点。该公司还说这种产品要比同规格普通叶片轻20%，可以实现更大的叶片长度和更低的能源成本。
　　美国Blade Dynamics公司开发的分段式叶片可以分小组件进行生产并且分成两段运输，据说可以极大地提高产品质量和性能，而且对生产和组装模具要求不高，产品包括轻质根端连接装置以及一套模块化中央翼梁结合技术，使得大叶轮风机的年产能提高6%-12%，并能带来更高的经济效益。这项技术正在专利申请过程。
　　三星重工将与韩国南部电力公司合作，在济州岛西归浦台井建设一座装机容量为200兆瓦的海上风力发电场，研制目前世界上容量最大的7兆瓦级海上风力发电机，开发制造的叶片每只长171米，可以提高发电效率。风电机的工作寿命由现有其他电机的20年延长至25年。今年1月，三星重工与苏格兰有关企业签署了提供7兆瓦海上风力发电机组试制品的协议，7月，其在德国的风电中心于汉堡市新设立了工程技术中心。研发风电新技术的步伐大大加快，2015年要在世界风电市上占有10%的份额。
　　虽然更长更纤细的风机叶片投入使用的时间仅在数年，但这种产品已经成为风力设备制造产业的一大趋势。纤细修长的叶片一方面可以推动风机产出更高的电能，一方面可以减轻叶轮和发电机所承受的重量负荷，延长设备使用寿命从而降低因为设备折旧而增加的风力能源成本。由于风机使用了细长的叶片可以实现在低风速条件下发电，它们的年度风电产能也得到了提高。长叶片甚至可以提高风机为电网输送基载电量的能力，从而提高电网中输电电缆和变压器的使用率。纤长型叶片有一个重要的特征就是它的浆叶宽度与叶片总长相对比较窄。而且，随着叶片长度的增加，叶片强度和硬度也需要相应增加以避免叶片在高风力负荷作用下扭曲变形甚至扫到塔筒。这正在成为一项难度日益增大的挑战。
　　除了使用昂贵的碳纤维材料，风机叶片制造商探究了通过延长相对粗圆的叶片根端的办法来提高叶片整体的强度。但是，一根圆柱体在空气中挥过时产生的阻力多于空气推力，补救这个缺陷的方法是加装一个扰流装置模仿桨叶作用提高空气升力。Vortex风机上采用的安装在桨叶根部的多组小型副翼就可以提高叶片的工作性能。