风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。在国内,很多山区都矗立着一排排风机,看似旋转速度很慢,可发电功率高达2MWH(兆瓦时),就是说每小时可发电2000 多度,非常可观。
在相同风速下,更长的叶片有着更大的扫风面积,风机叶片的长度与风机的功率成正比关系。相比2009年主流叶型37.5米、40.3米,十年后的今天,比较主流风机的叶片直径达到69.5米、85米,单支(每台飞机装配三支)就要三四十米。
如此长的叶片,重量必然上升,如何能确保稳定的情况下适当降低叶片的质量?,
风力发电机的叶片是一个复合材料制成的薄壳结构,目前国内外的成熟经验,是将这种薄壳结构采用“三明治”式的夹心结构。大多采用玻璃纤维增强环氧树脂,中间夹上BALSA轻木(巴莎木)和PVC泡沫。
BALSA轻木既轻还有足够的硬挺度,非常适合用于叶片的夹心层。BALSA可以说是最轻的木材了,是世界上最速生的树种之一,生长周期4-5年,主要产自南美洲厄瓜多尔、澳大利亚等热带地区。用于风机叶片上的平均密度约155kg/m3,而我们国内常见的松木密度大约在500kg/m3。
PVC芯材是用特殊的发泡技术制成硬质泡沫,足够轻,但还具有良好的硬挺度和长期耐疲劳性能。目前风电叶片上常用的密度为60kg/m³(黄色)和80kg/m³(绿色),主要从意大利进口,国内也有部分生产。
通常一支叶片的根部对强度的要求更高,主要使用BALSA轻木,叶尖部分会采用质量更轻的PVC泡沫。随着现在的叶型不断增加,BALSA轻木的占比增加。
自2019年下半年以来,中国风电市场迎来新一轮“抢装潮”,因国家规定新核准的风电项目要在2021年底之前并网,否则国家将不再补贴,这加速了新核准项目的转化速度。导致自2019年下半年开始,全国范围内的BALSA轻木供货紧张,成为各大公司疯抢的对象;因疫情影响,到2020年BALSA轻木和PVC泡沫都出现紧张局势。
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