風力發電是新能源中開發較早、應用廣、技術成熟的可再生清潔能源。首個發電風場1891年建立于丹麥,隨著風力發電技術的成熟、制造成本的不斷下降,發電成本也逐年下降,加上各國政府的政策扶植,自上世紀70年代世界石油危機以來,風能資源的開發利用逐步得到發展。隨著科學技術的進步,風力發電從可再生清潔能源中脫穎而出,成為工業開發最具價值的一種新能源,世界風電正以迅猛的速度發展。1994~ 2000年,全世界風電裝機容量年平均增長率為31%。
葉片是風力發電機組中的關鍵部件,需要良好的設計、可靠的質量和優越的性能。惡劣的環境對葉片的要求有:很好的剛度、最佳的疲勞強度和機械性能,能經受暴風等極端惡劣條件的考驗,具有好的耐腐蝕、耐紫外線和耐雷擊的性能;發電成本較低,維護費用低。
葉片一般是采用梁殼結構,夾心結構的肋梁,內填泡沫塑料外覆玻璃鋼蒙皮的殼體結構形式。葉片的縱梁從葉根至葉尖的截面逐漸變小,以滿足扭曲葉片的要求并減輕葉片重量,即做成等強度梁。
風力發電機組葉片使用的材料根據葉片長度不同而選用不同的復合材料,目前最普遍采用的是玻璃纖維增強聚酯樹脂、玻璃纖維增強乙烯基樹脂、玻璃纖維增強環氧樹脂和碳纖維增強環氧樹脂。
在發電機功率確定的條件下,如何提高發電效率,以獲得最大的風能,一直是風力發電追求的目標,而風能的利用與葉片的形狀、長度和面積有著密切的關系,葉片的大小則主要依賴于制造葉片的材料。葉片的材料越輕、強度和剛度越高,葉片有效利用載荷的能力就越強,葉片就可以做得更大,它的風能利用能力也就越強。因此,輕質高強、耐久性好的復合材料是目前大型風力發電葉片的首選材料。
在復合材料風力發電葉片的研究開發過程中,德國、丹麥等風能資源利用較好的國家,針對大型葉片的材料體系、外形設計、結構設計、制造工藝等方面作了大量的研究開發工作,并取得了豐碩的成果。可以針對不同的地區風力發電的需要,選擇最佳的設計方案和制造技術,生產適合不同需求的復合材料風力發電葉片。