海上風電使發(fā)電葉片往大型化的方向發(fā)展
風能作為一種最具成本優(yōu)勢的可再生能源近 10 年來在世界范圍內取得了飛速發(fā)展,據世界 風能協會(WWEA)發(fā)布的最新新聞數據顯示,截止 2019 年全球風電裝機總量達 650GW, 較 2018 年增長 10%,其中,中國裝機數量高居榜首——超過 200GW。2019 年全球新增風 電裝機容量為 60GW,較 2018 年增長 19%。根據 GWEC 預測,2020 年至 2022 年新增風 電裝機容量將按 9%的年增長率遞增。
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1.為了能在有限的土地面積上實現大規(guī)模發(fā)電,提高風力發(fā)電效率,葉片需要往大型化的方向 發(fā)展。但葉片長度增加會導致葉根受到的荷載增加,使葉根疲勞失效,還會使風輪在擺動方 向受到較大荷載,導致扭轉變形。葉片重量增加導致的荷載上升會增加主梁帽層間失效的風 險,若重量的增加大于剛度增加,葉片還易發(fā)生共振,破壞結構。因此隨著葉片的大型化, 使用高剛性、高比強度、高比拉伸模量的材料制造決定葉片剛性的主梁非常必要。
2.傳統的葉 片制造材料玻璃纖維復合材料無法滿足這些要求,而碳纖維復合材料密度更低、強度更高, 是風電葉片大型化、輕量化的首選材料。
低風速風場和海上風電共同推進了葉片的大型化發(fā)展,加上碳纖維成本走低, 葉片碳纖維復合材料工藝得到創(chuàng)新,風電領域對碳纖維的需求大幅增長。隨著風電機組裝機量穩(wěn)步 增加以及大型化機組滲透率提升,預計碳纖維定制加工材料在風電領域的需求將持續(xù)增長。
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