碳纤维在风力发电中的优势体现在哪些方面?

  风力发电是现今重要的新能源形式,而风电叶片的性能直接影响到了对风能的利用率,随着社会对于电力资源的需求不断增加,风电叶片尺寸需要向着更大、更轻方向发展。碳纤维的使用大大增加了风叶强度,优化其性能,也提高了风机对风能的利用率。本文就对碳纤维复合材料进行介绍,并对其在风力发电机中的应用进行分析。

  1 提高叶片刚度、减轻叶片质量

  碳纤维材料其密度比较小,与常用的玻璃纤维相比碳纤维密度是玻璃纤维的70%,然而强度是其140%,而其比模量十分大,是玻璃纤维的3倍多,在风电叶片中采取碳纤维材料将会使叶片的总质量大幅度减小。

  2 提高叶片抗疲劳性能

  通常为了获取更好的风力资源,风机通常都是在远离城市的恶劣环境中工作,全天候运作且常要承受太阳暴晒、雨淋、霜冻、雷电等自然考验,风叶容易受到损伤。然而根据研究与实践结果表明,采取碳纤维材料或者将其与树脂材料混合用来制造风机叶片,可以明显提高风机抵抗恶劣环境的能力。

  3 可以制造自适应叶片

  利用碳纤维材料制造的叶片,可以对叶片的角度进行调整。现阶段主动性调节风机其设计风速约为14m/s,当风速较高时,可以调节风叶的偏斜角度,将部分风力抵消,保护风机。然而风叶斜度改变是建立在风速逐步改变的基础上,当遇到风速突然改变的狂风时,系统反应十分慢,不能及时保护风机。但是碳纤维材料制造的风叶,可以生产出弯曲、不对称的叶片,减少遇到狂风时给风机带来的负载,保护风机。

  4 可以降低风力发电事业的成本

  因为碳纤维优越的轻质高强特点,使得风叶在制造过程中应用的材料减少,而且叶片变得轻,减少了运输与安装施工的压力,使风力发电事业投入的生产成本大大降低。

  5 使风机输出功率更平衡,提高风能利用效率

  碳纤维复合材料的应用可以大大减小了叶片的质量,提高了叶片的刚度。也正是因为叶片质量的减小,使得叶片对轮毂与塔架的负载明显降低,实现了风机更均衡平滑的作业,能更加充分的利用好风能。同时根据碳纤维的特点可以设计出更薄、更长结构的叶片,增加对了风能利用率,使得可以获取更多的电能。

  传统的材料在生产实际中显示出了诸多的问题,质量大,强度低,而且难以在恶劣环境中保持良好的工作性能,因此就需要才风叶制造环节加入碳纤维材料,不仅仅降低了风叶质量,而且大大提高了风叶的强度。