風電葉片用夾芯材料的現狀和發展趨勢

  摘 要：本文簡要回顧了全球風能2008年的裝機情況和今后各國風能的發展趨勢，對常用復合材料夾層結構用夾芯材料的類別和性能特點進行了總結，介紹了風電葉片用夾芯材料的現狀，最后。對于風電葉片用夾芯材料的發展趨勢提出了自己看法。
1  全球風能概況和夾芯材料發展趨勢
    據中國風能協會的統計，到2008年底，全球風電總裝機容量達到120.8GW。2008年新增裝機容量超過27GW，同比增長36%。2008年，歐洲與北美齊頭并進，新增裝機容量都大約為8.9GW，亞洲以8.6GW而緊隨其后。處于領先地位的是美國和中國市場，美國新增裝機容量8.4GW，中國新增裝機容量6.3GW。
    2008年，在歐洲，風電已成為新增電力中的主力電源，除了德國、西班牙和丹麥成熟市場的推動外，在法國、英國和意大利的引領下，歐洲風電市場的發展更加均衡；在美國，當年竣工的風電項目容量占本年度美國所有新增力裝機的42%，確立了風電在美國新增電力生產當中的主力電源地位，并顯示出在促進就業方面的巨大作用。在中國，當年新增容量超過了之前的歷史總和，為應對金融危機的影響，政府已將發展風能作為經濟關鍵增長點之一。
    2009年，在世界經濟形式頗為艱難的大環境下，歐美地區的風電增長情況難以預計2009年新增裝機容量還會翻番，屆時會達到該年度世界新增風電裝機總量的三分之一甚至更多。從全球范圍來說，應該保持增長的態勢。按照2008年的新增裝機容量27GW計算，需要夾芯材料即超過18萬m3。2009年全球風電產業對夾芯材料的需求量應不會低于2008年。
    但同時，為了緩解經濟壓力，風電設備和零部件生產商都在積極尋求各種方法來盡量降低成本，葉片廠家也希望通過降低各種材料價格來減小成本支出。目前，葉片用夾芯材料主要有PVC硬質泡沫、balsa輕木、PET泡沫和SAN泡沫，夾芯材料成本占葉片材料總成本的20%左右。若想降低夾芯材料的成本，可能的方案有兩個：優化夾層結構部位的設計和選用新型性價比更高的夾芯材料。
2  夾芯材料的種類和性能特點
    目前，用于復合材料夾層結構的夾芯材料主要有：硬質泡沫、蜂窩和輕木三類。
2.1  硬質泡沫
    硬質泡沫主要有聚氯已烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚醚酰亞胺(PEI)、和丙烯腈一苯乙烯(SAN或AS)、聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)、聚乙烯(PET)等。
    (1)PVC泡沫
    PVC泡沫實際上是PVC和聚氨酯混合物，但常常都簡單的說成PVC泡沫。PVC泡沫耐苯，所以能夠和聚酯樹脂共同使用。PVC泡沫主要有兩種，一種是交聯PVC，另外一種是非交聯PVC，也叫做線性PVC泡沫。
    交聯PVC泡沫具有很好的靜力動力性能，可以用于承載要求高的產品。使用溫度在-240度~+80度，并且能夠耐多種化學物質腐蝕，市場上使用的主要有Airex和DIAB的PVC產品。經改進的PVC泡沫可用于預浸料等耐熱要求更高的工世中，使用溫度可達140度，如Airex C71系列。線性PVC泡沫力學性能，化學穩定性(耐苯)和熱變形性能相對要低一些，但兼具良好韌性和柔性，能吸收消化巨大的沖擊能量，抗沖擊性能特別好，例如Airex R63系列。