概述碳纖維在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中的應(yīng)用領(lǐng)域（二）
碳纖維在風(fēng)機(jī)葉片中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)是可以提高葉片剛度，減輕葉片重量的，碳纖維的密度比玻璃纖維小約30%，強(qiáng)度大40%，尤其是模量高3至8倍。
大型葉片采用碳纖維增強(qiáng)可充分發(fā)揮其高彈輕質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。荷蘭戴爾弗理工大學(xué)研究表明，一個(gè)旋轉(zhuǎn)直徑為120米的風(fēng)機(jī)的葉片，由于梁的質(zhì)量超過葉片總質(zhì)量的一半，梁結(jié)構(gòu)采用碳纖維，和采用全玻纖的相比，重量可減輕40%左右；碳纖維復(fù)合材料葉片剛度是玻璃纖維復(fù)合材料葉片的兩倍。據(jù)分析，采用碳/?；祀s增強(qiáng)方案，葉片可減重20%～30%。
VestaWindSystem公司的V903Mw發(fā)電機(jī)的葉片長(zhǎng)44m，采用碳纖維代替玻璃纖維的構(gòu)件，葉片質(zhì)量與該公司V802MW發(fā)電機(jī)且為39米長(zhǎng)的葉片質(zhì)量相同。同樣是34m長(zhǎng)的葉片，采用玻璃纖維增強(qiáng)聚脂樹脂時(shí)質(zhì)量5800kg，采用玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂時(shí)質(zhì)量5200kg，而采用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂時(shí)質(zhì)量只有3800kg。其他的研究也表明，添加碳纖維所制得的風(fēng)機(jī)葉片質(zhì)量比玻璃纖維的輕約32%，而且成本下降約16%。
提高葉片抗疲勞性能
風(fēng)機(jī)總是處在條件惡劣的環(huán)境中，并且24小時(shí)的處于工作狀態(tài)。這就使材料易于受到損害。相關(guān)研究表明，碳纖維合成材料具有出眾的抗疲勞特性，當(dāng)與樹脂材料混合時(shí)，則成為了風(fēng)力機(jī)適應(yīng)惡劣氣候條件的最佳材料之一。
使風(fēng)機(jī)的輸出功率更平滑更均衡，提高風(fēng)能利用效率
使用碳纖維后，葉片重量的降低和剛度的增加改善了葉片的空氣動(dòng)力學(xué)性能，減少對(duì)塔和輪軸的負(fù)載，從而使風(fēng)機(jī)的輸出功率更平滑和更均衡，提高能量效率。同時(shí)，碳纖維葉片更薄，外形設(shè)計(jì)更有效，葉片更細(xì)長(zhǎng)，也提高了能量的輸出效率。
可制造低風(fēng)速葉片
碳纖維的應(yīng)用可以減少負(fù)載和增加葉片長(zhǎng)度，從而制造適合于低風(fēng)速地區(qū)的大直徑風(fēng)葉，使風(fēng)能成本下降。
可制造自適應(yīng)葉片
葉片裝在發(fā)電機(jī)的輪輪上，葉片的角度可調(diào)。目前主動(dòng)型調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)(activeutility-sizewindturhines)的設(shè)計(jì)風(fēng)速為13to15m/sec(29to33mph)，當(dāng)風(fēng)速超過時(shí)，則調(diào)節(jié)風(fēng)葉斜度來分散超過的風(fēng)力，防止對(duì)風(fēng)機(jī)的損害。
斜度控制系統(tǒng)對(duì)逐步改變的風(fēng)速是有效的。但對(duì)狂風(fēng)的反應(yīng)太慢了，自適應(yīng)的各向異性葉片可幫助斜度控用系統(tǒng)(thepitchcontrolsystem)，在突然的、瞬間的和局部的風(fēng)速改變時(shí)保持電流的穩(wěn)定。
自適應(yīng)葉片充分利用了纖維增強(qiáng)材料的特性，能產(chǎn)生非對(duì)稱性和各向異性的材料，采用彎曲/扭曲葉片設(shè)計(jì)，使葉片在強(qiáng)風(fēng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)可減少瞬時(shí)負(fù)載。美國(guó)SandiaNationalLaboratories致力于自適應(yīng)葉片(“adzptive”blade)研究，使1.5W風(fēng)能從每KWh5美分降到4.9分，價(jià)格可和燃料發(fā)電相比。
利用導(dǎo)電性能避免雷擊
利用碳纖維的導(dǎo)電性能，通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可有效地避免雷擊對(duì)葉片造成的損傷。
降低風(fēng)力機(jī)葉片的制造和運(yùn)輸成本
由于減少了材料的應(yīng)用，所以纖維和樹脂的應(yīng)用都減少了，葉片變得輕巧，制造和運(yùn)輸成本都會(huì)下降。可縮小工廠的規(guī)模和運(yùn)輸設(shè)備。
具有振動(dòng)阻尼特性。碳纖維的振動(dòng)阻尼特性可避免葉片自然頻率與塔暫短頻率間發(fā)生任何共振的可能性。
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