碳纤维在风电叶片中应用的优势

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1）提高叶片刚度，减轻叶片重量

　　碳纤维的密度比玻璃纤维小约

30％，强度大 40％，尤其是模量高 3 至 8 倍。大型叶

片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。荷兰戴尔弗理工大学研究表明，一个
旋转直径为

120 米的风机的叶片，由于梁的质量超过叶片总质量的一半，梁结构采用碳

纤维，和采用全玻纤的相比，重量可减轻

40％左右；碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃

纤维复合材料叶片的两倍。其他的研究也表明，添加碳纤维所制得的风机叶片质量比玻
璃纤维的轻约

32％，而且成本下降约 16％。

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2）提高叶片抗疲劳性能

　　海上风电系统风机总是处在条件恶劣的环境中，并且

24 小时的处于工作状态。这就

使材料易于受到损害。相关研究表明，碳纤维合成材料具有出众的抗疲劳特性，当与树
脂材料混合时，则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一。

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3）使风机的输出功率更平滑更均衡，提高风能利用效率

　　使用碳纤维后，叶片重量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能，减少
对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑和更均衡，提高能量效率。同时，碳
纤维叶片更薄，外形设计更有效，叶片更细长，也提高了能量的输出效率。

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4） 利用导电性能避免雷达击

　　利用碳纤维的导电性能，通过特殊的结构设计，可有效地避免雷击对叶片造成的损
伤。

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5） 降低风力机叶片的制造和运输成本。

　　由于减少了材料的应用，所以纤维和树脂的应用都减少了，叶片变得轻巧，制造和
运输成本都会下降。可缩小工厂的规模和运输设备。

　　未来碳纤维在风电市场的潜力：

　　目前世界风力发电进一步向大功率、长叶片方向发展。由于风力发电单位成本随风力
发电的单机功率的增大而降低，因此从安装第一台现代化的风力发电装置起单机功率一
直增长、叶片的长度也在不断增长，这给碳纤维带来更大空中。现在风力发电机叶片长度
达到

50 米已经不稀奇，风力发电叶片最大制造商 LM ，GLASFIBER 公司已关闭了专门

生产长度在

24 米以下的叶片厂。

　　于风力发电向大功率、长叶片方向发展，除了要求提高改进材料的性能，对转子叶
片也不断提出更新设计要求，进而又对材料提出新要求。当然碳纤维复合材料在风力发
电上的大量采用，也面临价格的压力。叶片中心针对我国大规模发展海上风力发电的需