玻璃纤维在风电叶片中的应用

风电产业主要由上游原材料生产、中游零部件制造和风机制造，以及下游风电场运营和电网运营构成。风力涡轮机主要由叶轮、机舱和塔筒组成。由于风电场招标时塔筒一般是单独招标的，此时风力发电机指的是叶轮和机房。风扇的叶轮负责将风能转化为机械能。它由叶片、轮毂和整流罩组成。叶片将空气的动能转化为叶片和主轴的机械能，再通过发电机转化为电能。叶片的大小和形状直接决定能量转换效率，以及单位功率和性能。因此，风力机叶片在风力机设计中处于核心地位。

风电叶片成本占整个风力发电系统总成本的20%～30%。风电场的建设成本可分为设备成本、安装成本、建设工程和其他成本。以50MW风电场为例，约70%的成本来自设备成本；94%的设备成本来自发电设备；发电设备成本的80%来自风机成本，17%来自塔架成本。

据此计算，风机成本约占电站总投资的51%，塔筒成本约占总投资的11%。两者的采购成本是风电场建设的主要成本。风电叶片应具有尺寸大、形状复杂、精度要求高、质量分布均匀、耐候性好等特点。目前，风电叶片年市场规模约15-200亿元。

目前，叶片成本的80%来自原材料，其中增强纤维、芯材、基体树脂和胶粘剂合计比例超过总成本价格的85%，增强纤维和基体树脂的比例超过60% ，胶粘剂和芯材的比例超过10%。基体树脂是整个叶片的材料“包裹体”，包裹着纤维材料和芯材。包裹材料的多少实际上决定了基体材料即纤维材料的多少。

随着市场对风电叶片利用效率的要求越来越高，风电叶片向大型化发展已成为必然趋势。在叶片长度相同的情况下，采用玻璃纤维作为增强材料的叶片重量明显大于采用碳纤维作为增强材料的叶片，从而影响风电机组的运行性能和转换效率。