碳纖維在風(fēng)電領(lǐng)域的近期技術(shù)進(jìn)展一覽
CFRP作為風(fēng)電葉片的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)風(fēng)能是最具成本優(yōu)勢的可再生能源,風(fēng)能發(fā)電在近10年來已取得飛速發(fā)展。截至2016年5月,全球風(fēng)電裝機(jī)容量已近4 270億MW(表1)。并據(jù)預(yù)測,2020年前,新增風(fēng)電裝機(jī)能力將按25%的年增長


風(fēng)能是最具成本優(yōu)勢的可再生能源,風(fēng)能發(fā)電在近10年來已取得飛速發(fā)展。截至2016年5月,全球風(fēng)電裝機(jī)容量已近4 270億MW(表1)。并據(jù)預(yù)測,2020年前,新增風(fēng)電裝機(jī)能力將按25%的年增長率遞增;到2020年,風(fēng)力發(fā)電量將占世界總發(fā)電量的11.81%。

為提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率,增大單機(jī)容量和減輕單位千瓦質(zhì)量是關(guān)鍵。20世紀(jì)90年代初期,風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量僅為500 kW,而如今,單機(jī)容量10 MW的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都已產(chǎn)品化。風(fēng)電葉片是風(fēng)電機(jī)組中有效捕獲風(fēng)能的關(guān)鍵部件,葉片長度 隨風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的提高而不斷增長。根據(jù)頂旋理論,為獲得更大的發(fā)電能力,風(fēng)力發(fā)電機(jī)需安裝更大的葉片。1990年,葉輪直徑(Rotor Diameter)為25 m;2010年,葉輪直徑已達(dá)120 m。2011年,Kaj Lindvig預(yù)測海上風(fēng)機(jī)的葉輪直徑2015年將達(dá)135 m,2020年將達(dá)到160 m。但這一預(yù)測很快就被突破,美國超導(dǎo)公司(AmericanSuperconductor Corp.)2016年已投入市場銷售的10 MW海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪直徑就已達(dá)190 m。但因葉片長度的問題,業(yè)界就是否需發(fā)展10 MW及以上能力的風(fēng)力發(fā)電機(jī)存有爭議,但主流觀點是需要發(fā)展的。西門子風(fēng)電(Siemens Wind Power)公司首席技術(shù)官認(rèn)為:面積與體積的關(guān)系的科學(xué)定律將最終限制葉輪直徑的不斷增長,但目前還未達(dá)到極限,制造10 MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)在技術(shù)上是可行的;且從運營效益上看,降低每兆瓦時的運營成本,必須提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量(圖17)。

圖17 葉片直徑的增長過程
葉輪直徑的增加對葉片的質(zhì)量及抗拉強(qiáng)力提出了更輕、更高的要求。CFRP是制造大型葉片的關(guān)鍵材料,其可彌補(bǔ)玻璃纖維復(fù)合材料(GFRP)的性能不足。但長期以來,出于成本因素,CFRP在葉片制造中只被用于樑帽、葉根、葉尖和蒙皮等關(guān)鍵部位。近年,隨著碳纖維價格穩(wěn)中有降,加之葉片長度進(jìn)一步加長,CFRP的應(yīng)用部位增加,用量也有較大提升。2014年,中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司成功研制出國內(nèi)最長的6 MW風(fēng)機(jī)葉片,該葉片全長77.7 m、質(zhì)量28 t,其中主梁由5 t的國產(chǎn)CFRP制成。如采用GFRP設(shè)計,則該葉片質(zhì)量將約達(dá)36 t(圖18)。

圖18 6 MW風(fēng)機(jī)葉片加工與試驗現(xiàn)場(中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司研制)
原標(biāo)題:碳纖維的十六個主要應(yīng)用領(lǐng)域及近期技術(shù)進(jìn)展

責(zé)任編輯:lixin
免責(zé)聲明:本文僅代表作者個人觀點,與本站無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本站證實,對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并請自行核實相關(guān)內(nèi)容。
我要收藏
個贊
- 相關(guān)閱讀
- 火力發(fā)電
- 風(fēng)力發(fā)電
- 水力發(fā)電
- 光伏太陽能
-
重新審視“雙循環(huán)”下的光伏行業(yè)
2020-11-02光伏行業(yè),光伏技術(shù),光伏出口 -
能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中火電企業(yè)的下一程
2020-11-02五大發(fā)電,火電,煤電 -
國內(nèi)最高額定水頭抽蓄電站2#引水上斜井滑模混凝土施工順利完成
2020-10-30抽水蓄能電站,長龍山抽水蓄能電站,水力發(fā)電
-
能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中火電企業(yè)的下一程
2020-11-02五大發(fā)電,火電,煤電 -
資本市場:深度研究火電行業(yè)價值
2020-07-09火電,火電公司,電力行業(yè) -
國家能源局印發(fā)2020年能源工作指導(dǎo)意見:從嚴(yán)控制、按需推動煤電項目建設(shè)
2020-06-29煤電,能源轉(zhuǎn)型,國家能源局
-
高塔技術(shù)助力分散式風(fēng)電平價上網(wǎng)
2020-10-15分散式風(fēng)電,風(fēng)電塔筒,北京國際風(fēng)能大會 -
創(chuàng)造12項世界第一!世界首個柔性直流電網(wǎng)工程組網(wǎng)成功
2020-06-29?清潔能源,多能互補(bǔ),風(fēng)電 -
桂山風(fēng)電項目部組織集體默哀儀式
2020-04-08桂山風(fēng)電項目部組織