科普 | 什么是风电叶片？它是怎么发电的？

01什么是风电叶片？

风力发电机是一种利用自然风力来发电的设备，是当前可再生能源领域的一种新兴技术。它的原理是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电。

（资料图：远景能源）

风力发电机结构包括：叶片、轮毂、主轴、机架、控制器、齿轮箱、刹车装置、发电机、冷却系统、风速仪、风向标、偏航系统等。其中，叶片是风力发电的核心组成部分，承载着将风能转化为电能的重要任务，它设计的好坏直接关系到风机的性能以及效益。

02风电叶片原理

风电叶片是风力发电机的旋转部件，由桨型叶片和桨毂组成。

（资料图：时代新材）

风电叶片的工作原理是基于空气动力学原理的。叶片的形状很像飞机的机翼，特点是长而薄，当风吹过叶片时，叶片上的曲面会产生不同的气流速度和气压分布，从而在叶片上产生一个向前的气动力，使得叶片开始旋转。叶片旋转的角度受风向和叶片的形状等因素的影响。风电叶片的旋转带动了风力发电机转子的旋转，进而产生电能。

为了提高发电功率，叶片的长度每年都在增长。

03风电叶片分类

从叶片的形状、特性来看，风电叶片主要可以分为直桨叶片（或称直接驱动式风机）、涡桨叶片（或称传动式风机）、双馈电机风机叶片。

从设计角度来看，风电叶片主要可以分为水平轴风力发电机叶片和垂直轴风力发电机叶片。

从材料角度来看，用于加工叶片的材料有木头、金属、工程塑料、玻璃钢等。主要可以分为木制叶片及布蒙皮叶片、玻璃钢叶片、碳纤维复合叶片。

（资料图：三一重能）

微型风力发电机的叶片一般用木头手工制作，金属冷冲压成型或注塑成型的工艺方法；

小型风力发电机叶片一般用金属或玻璃钢手工制作，其中玻璃钢叶片是最流行、实用的叶片；

大型风力发电机叶片一般用玻璃钢手工制作。

04风电叶片制造

风机叶片整个生产过程包括原材料的采购验收，模具清理，主材铺设，辅材铺设，灌注预固化，合模后固化，脱模，外补强、打孔，表面处理，附件装配、称重配重，成品入库等制作过程。

（资料图：东方天津叶片）

随着全球可再生能源需求的不断增加，风电技术的不断进步和市场规模的扩大，风电叶片的需求将持续增长。因此，在设计风电叶片时，需要考虑多种因素，如气动力学、材料力学、结构力学等，以确保叶片的安全可靠性、工作效率和性能。

05风电叶片相关企业

1、中材叶片

中材科技风电叶片股份有限公司（简称“中材叶片”）创立于2007年6月，是专业从事大型复合材料风电叶片的设计、研发、制造和服务提供商。由中国A股上市公司中材科技股份有限公司作为主要发起人组建，隶属于国资委直接管理的中央企业中国建材集团有限公司。中材叶片持续推进产业全球化，拥有吉林白城、内蒙古兴安盟、内蒙古锡林郭勒、新疆伊吾、甘肃酒泉、陕西榆林、河北邯郸、河南安阳、江苏连云港、江苏阜宁、江西萍乡、云南玉溪、广东阳江和巴西巴伊亚14个生产基地，具备年产2,800万千瓦风电叶片的设计产能。

2、九鼎新材

山东九鼎新材料有限公司是江苏九鼎新材料股份有限公司在山东独立投资的全资子公司，成立于2010年12月。主要产品高性能玻璃纤维、玻纤短切毡，是九鼎新材自主研发采用独特玻璃成份和熔制工艺制成的新型高性能玻璃纤维，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高等优点，广泛应用于风电及其他复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料等国民经济领域。

（资料图：重庆机电集团）

3、上纬新材

上纬公司成立于1992年，现有上海、天津、江苏、台湾南投、马来西亚等地建有工厂。其中新材料事业总部-上纬新材料科技股份有限公司设在上海，主营环保高性能耐腐蚀材料、风电叶片用材料、新型复合材料的研发、生产和销售。主要产品包括乙烯基酯树脂、特种不饱和聚酯树脂、风电叶片用灌注树脂、手糊树脂、胶粘剂、风电叶片大梁用预浸料树脂、风电叶片大梁用拉挤树脂、环境友好型树脂、轨道交通用安全材料等多个应用系列。

4、中科宇能

中科宇能科技发展有限公司是国内领先的风电叶片系统解决商，迄今为止，中科宇能已分别在甘肃白银、河北保定、河北邢台、湖南益阳和内蒙古乌拉特中旗建成五个大型风电叶片制造基地，各基地均配备行业先进的自动化生产设备、工具工装及试验检测设备，具备年产2000套风电叶片的生产能力。同时实现风电产业多元化发展，延伸覆盖芯材加工、机舱罩制造、售后运维。

（资料图：中国三峡能源）

5、重通成飞

吉林重通成飞新材料股份公司是重庆机电股份下属企业，中国可再生能源行业协会常务理事单位，吉林省高新技术企业。建于2007年，下设吉林大安、重庆珞璜、内蒙古锡林浩特、甘肃武威、江苏如东五大生产制造基地，主要产品为2MW、2.5/3MW、4MW、5MW、6MW等不同规格型号的陆上与海上风轮叶片，具备年产近2000套风轮叶片能力，是国内风轮叶片的主流配套企业。

6、艾郎

艾郎科技股份有限公司是一家高科技民营企业，公司专注于陆地和海上MW级风力发电叶片的生产、销售和服务，已在西北酒泉、东北（蒙东）、华北张北建立了区域性仓贮式服务中心。艾郎科技通过与国际知名叶片设计公司合作研发，专注从事生产1.5MW至6MW各个系列不同风区的MW级风电叶片，为国内外MW级陆地和海上风电整机配套，艾郎风电叶片质量和服务获得了客户的认可。艾郎通过不断工艺创新同时引进当今国际上先进的叶片成型模具和专用后加工配套设备，坚持选用国际高品质的树脂纤维等主辅材料，采用自主研发创造的叶片成型加工工艺，在确保叶片质量的前提下，提高了叶片生产线的产能效率。

来源：金泽鼎云 KingsDean等综合整理