二、國外兆瓦級風(fēng)機葉片制造技術(shù)動向
　　風(fēng)力發(fā)電依靠渦輪機完成，其中配套渦輪機的FRP復(fù)合材料葉片是重要的零部件，其占整個風(fēng)電設(shè)備成本的20%左右。葉片的設(shè)計、選材和工藝又是決定風(fēng)電裝置性能與功率的主要因素，以及風(fēng)力發(fā)電的單位成本?？v觀全球葉片技術(shù)的發(fā)展趨勢，并兼顧風(fēng)機效能和降低成本兩因素，葉片的制作正向大型化發(fā)展。單機功率愈大，每KW的發(fā)電成本就愈低。因此全球風(fēng)電設(shè)備都在向兆瓦級大功率和長葉片方向開發(fā)。典型的丹麥LM公司是全球風(fēng)力發(fā)電最大的集團，具有25年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗。其葉片月產(chǎn)達7000片以上，已在中國天津設(shè)廠。LM公司也是全球唯一有In-House測試能力的公司，可針對其葉片進行Full-Scale的測試，所有的新設(shè)計葉片均可通過20年運轉(zhuǎn)狀況的測試才能獲準投產(chǎn)。這些測試項目包括靜態(tài)、動態(tài)、雷擊測試等，其測試設(shè)備中的激光掃描儀，更為葉片提供精確的幾何數(shù)據(jù)。LM公司目前生產(chǎn)最長的葉片為61.5m，是全球最長的葉片，重量為17.7噸，材質(zhì)為環(huán)氧基玻纖增強復(fù)合材料，葉端等處采用碳纖，已按裝在芬蘭REpower公司的5MW海上風(fēng)機上。LM公司葉片制造技術(shù)包括多功能機械手鋪設(shè)玻纖，以提高鋪設(shè)進度25%；在螺栓的支撐力上進行創(chuàng)新，可增加葉片20%的長度；采用RIM法縮短樹脂滲透時間15-20%；以FRP模具取代鋼模，實現(xiàn)低成本。據(jù)有關(guān)信息，丹麥國家先進技術(shù)基金會撥款0.6億丹麥克朗用于LM公司進行創(chuàng)新型的新型葉片技術(shù)研究，該研究項目命名為“葉片之王”。是用FRP、C纖維和熱塑性材料的混合紗去制造葉片。這種紗鋪進模具后，加熱模具，塑料紗線融化，將會使葉片的生產(chǎn)時間縮短一半?？梢哉J為，LM的兆瓦級葉片的設(shè)計，制造技術(shù)是全球最先進，最富競爭力的。
　　在葉片設(shè)計上，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)動狀態(tài)下，甚至處于強風(fēng)時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)彎型葉片與標準型葉片相比，風(fēng)場在2.6m/秒風(fēng)速條件下即可起動。據(jù)了解，LM公司與GE公司合作的項目中對開發(fā)加長葉片增加電量進行案例分析測定，用40.3m長的葉片替換了原有1.5MW風(fēng)機上的37.5m長的葉片，結(jié)果標明發(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)計外，材料和工藝成型日新月異，通過材料和工藝的選擇達到輕量化和功能化，從而提高風(fēng)能的效能。葉片制造通常經(jīng)過五個步驟完成：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)電單機平均功率為200~700kw，葉片長度從12m~22m。2000年開始，單機功率增至900kw，葉片長度達25m。這兩年單機功率由1~2.0MW以上發(fā)展，葉片長度達到40m，當(dāng)前研發(fā)正朝著3-5MW，葉片長度向50~60m邁進。

　　制造葉片的材料工藝對其成本具有決定性，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)電機功率的增大，葉片長度不斷加長，因此必須使用先進的材料來減輕重量，以達到輕質(zhì)高強和高剛性。
　　E玻璃纖維和Advantax玻璃纖維：E玻纖為目前葉片主流增強材料，與許多樹脂、成型工藝匹配性較佳，目前開發(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。為了獲得葉片玻纖增強材料最好的性價比，近幾年，OCV公司在全球葉片市場上推出更高性能的Advantax玻纖，該玻纖與E玻纖相比，具有高的強度和模量，成功應(yīng)用在兆瓦級葉片制造上。雖然S玻璃纖維模量能達到 85.5Gpa，比E玻璃纖維高18%，強度高出33%，從技術(shù)角度而言，人們對于應(yīng)用高強度高斷裂應(yīng)變的S玻璃纖維在風(fēng)力機葉片上比較感興趣，但價格很高，因此未能成為葉片主導(dǎo)增強材料。（附表）