风电叶片的复合材料风电叶片的发展现状
复合材料在风力发电中的应用主要是转子叶片、机舱罩和整流罩的制造。相对而言，机舱罩和整流罩的技术门槛较低，生产开发的难度不大。而风力发电机转子叶片则是风力发电机组的关键部件之一，其设计、材料和工艺决定风力发电装置的性能和功率。在风力发电机兴起100多年的历史里，叶片材料经历了木制叶片、布蒙皮叶片、铝合金叶片等。随着联网型风力发电机的出现，风力发电进入高速发展时期，传统材料的叶片在日益大型化的风力发电机上使用时某些性能已达不到要求，于是具有高比强度的复合材料叶片发展起来。现在，几乎所有的商业级叶片均采用复合材料为主体制造，风电叶片已成为复合材料的重要应用领域之一。
采用复合材料叶片主要有以下优点：①轻质高强，刚度好。众所周知复合材料性能具有可设计性，可根据叶片受力特点设计强度与刚度，从而减轻叶片重量；②叶片设计寿命按20年计，则其要经受108周次以上的疲劳交变，因此材料的疲劳性能要好。复合材料缺口敏感性低，内阻尼大，抗震性能好，疲劳强度高；③风力机安装在户外，近年来又大力发展海上风电场，要受到酸、碱、水汽等各种气候环境的影响，复合材料叶片耐候性好，可满足使用要求；④维护方便。复合材料叶片除了每隔若干年在叶片表面进行涂漆等工作外，一般不需要大的维修。2.1复合材料叶片的材料体系
风力发电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构，一般由根部、外壳和加强筋或梁三部分组成，复合材料在整个风电叶片中的重量一般占到90%以上。复合材料叶片发展之初采用的是廉价的玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂体系，直到今天这仍是大部分叶片采用的材料。随着叶片长度的不断增大，这种体系在某些场合已不能满足要求，于是很自然地，性能更优异的增强材料—碳纤维进入了叶片生产者的视野。文献[6,7]探讨了碳纤维的添加对于复合材料叶片的影响。一般认为，22m以下的叶片采用玻璃纤维，而大于42m的叶片则采用碳纤维或碳玻混杂纤维[8]。树脂基体方面，聚酯树脂价格低廉，成型工艺性好，但性能一般，环氧树脂则刚好相反，性能较优但价格较高且工艺操作性不好，所以目前成本和性能等介于二者之间的乙烯基树脂被一些叶片制造商大量采用。
鉴于目前国际上碳纤维价格居高不下，有些人认为在叶片生产中采用碳纤维太过昂贵，不应采用，实际上并非如此，一方面由于叶片长度的增加，其对刚度的要求也更加严格，在更大尺寸叶片的制造上，单纯的玻璃纤维已不能满足要求，碳纤维的刚度大约是玻纤的3倍，制成的复合材料刚度约是玻璃钢的两倍，从这个意义上说碳纤维的引入是必要也是必须的；另一方面，由于叶片尺寸的加大，其质量也越来越巨大，高性能碳纤维的引入可以在很大程度上实现叶片的减重，而随着叶片重量的减轻，旋翼叶壳、传动轴、平台及塔罩等也可以轻量化[9]，从而可整体降低风力发电机组的成本，抵消或部分抵消碳纤维引入带来的成本增加。随着大型、超大型海上风力发电机的制造和陆续投入运行，碳纤维在风电叶片上大规模应用的时代已为时不远。
2.2复合材料叶片的制造工艺
现在的叶片成型工艺一般是先在各专用模具上分别成型叶片蒙皮、主梁及其他部件，然后在主模具上把两个蒙皮、主梁及其它部件胶接组装在一起，合模加压固化后制成整体叶片。具体成型工艺又大致可分为七种[10]：①手糊；②真空导入树脂模塑(VIP)；③树脂传递模塑(RTM)；④西门子树脂浸渍工艺（SCRIMP）；⑤纤维缠绕工艺（FW）；⑥木纤维环氧饱和工艺(WEST)；⑦模压。上述工艺中，①、④、⑤和⑥是开模成型工艺，而②、③和⑦是闭模模塑工艺。
传统的叶片生产一般采用开模工艺，尤其是手糊方式较多，生产过程中会有大量苯乙烯等挥发性有毒气体产生，给操作者和环境带来危害；另一方面，随着叶片尺寸的增加，为保证发电机运行平稳和塔架安全，这就必须保证叶片轻且质量分布均匀。这就促使叶片生产工艺由开模向闭模发展。采用闭模工艺，如现在热门的真空树脂导入模塑法，不但可大幅度降低成型过程中苯乙烯的挥发，而且更容易精确控制树脂含量，从而保证复合材料叶片质量分布的均匀性，并可提高叶片的质量稳定性。 随着叶片尺寸的不断增加,其生产和制造过程中产生了一些在以往的中小型叶片生产中未曾碰到过的新问题。
3.1大型模具问题
大型复合材料叶片的外形尺寸与其制造模具有着极其密切的关系。为保证复合材料叶片设计外形和尺寸精度，叶片长度越长，成型时对模具刚度和强度的要求就越高，模具的重量和成本也会大幅度提高。为减轻模具重量，降低模具成本，大型复合材料叶片的制造模具也逐渐由金属模具向复合材料模具转变，这也意味着叶片可以做得更长。采用复合材料模具主要有以下优点：①为达到最佳气动效果，叶片具有复杂的气动外形，在风轮的不同半径处，叶片的弦长、厚度、扭角和翼型都是不同的，如用金属来制造，要在模具上实现这些变化，其加工难度很高，实现代价高昂，采用复合材料模具可大大降低其工艺难度；②由于模具与叶片采用同质的材料，模具的热膨胀系数与叶片材料基本相同，故制造出的复合材料叶片的精度和尺寸稳定性均优于金属模具制造的叶片产品；③采用复合材料模具亦可大大缩短模具的制作周期，提高生产效率。
3.2真空树脂导入模塑法中的树脂固化时间问题
真空树脂导入模塑法(VIP)在众多叶片成型工艺中的优越性逐渐显现，具有投入少、操作简单、工作环境好、制品性能好等诸多优点，目前在叶片制造领域正获得越来越广泛地应用。传统VIP工艺中，一般先把树脂、促进剂、固化剂等按比例混合好，然后开始真空吸注。只要控制好促进剂和固化剂的用量，这种方法用在一般尺寸的制件上没有问题。但在制造例如叶片等大尺寸复合材料构件时，由于吸胶注胶的时间较长，如控制不好很容易出现树脂未注完即凝胶的现象。另外在用胶量较大时，桶中配好的胶液还可能发生爆聚。为防止此类情况发生，可考虑设计一种树脂和固化剂的混合装置，吸注前树脂和固化剂分别在不同的容器内，吸注时树脂与固化剂实时混合实时吸注，从而可避免爆聚和过快凝胶，即增加了生产安全性，同时也节省了原材料的用量。
3.3叶片的固化问题
在叶片的生产过程中，由于模具尺寸巨大，一般无法采用烘箱等传统的外部加热方式对其进行升温固化，生产一般只是在室温下进行，这就造成叶片固化周期较长，难以进行较连续化的生产。解决办法是叶片在模具上基本成型后即脱模，然后在室外利用光照进行后固化处理。当前很多企业采用的都是这种叶片生产方式，如国内叶片的领军企业中航保定惠腾等。但这种方式也有其先天不足，生产受制于天气并且制品脱模前存在模具中的时间较长，会影响生产效率。为此，可考虑在模具中内置热源，如铺设流体加热管路或电热布等，通过内置热源对模具的加热来实现叶片的快速固化，从而达到不受自然条件制约的、可连续进行的生产。而且，由于光照后固化方式受气候因素制约严重，目前的叶片生产基地多建在光照较充足的北方。采用内置热源的叶片模具后大大放宽了叶片生产对气候的要求，可以谋求在南方建立叶片生产基地，从而在全国构建起更加合理的叶片产业格局。
3.4叶片的长途运输问题
目前，世界上所有风电叶片都是采用整体模具生产的，这种模具尺寸、重量巨大，叶片生产只能在生产基地进行，于是叶片的运输问题便日益突出起来：一方面，出于安全考虑，世界各国铁路、公路管理部门对运载货物的长度、高度等都是有限制的，风力发电机组的叶片和塔架长度在几十米或更长，机舱罩一般在三米或更高，塔架下法兰直径超过三米，这些都属于超限范围；另一方面，我国风电场分布非常广泛，很多位置偏远、交通不便，建造风电场时大型叶片运输成本非常高昂，有些地区甚至根本无法送达。可以说，长途运输问题已经越来越成为制约风电发展的一个瓶颈。在这方面，可以考虑采用组合模具来制造叶片，即把风电叶片成型模具设计成可拆装、易运输的组合模具，通过普通公路或铁路运输把模具、工装、重要部件和原材料运抵大型风电场附近，快速搭建简易工房，在风电场现场进行叶片制造；还有一种思路就是采用组合叶片，即把叶片分成几段来制造，使其尺度在公路运输最大许可范围内，运送到风电场后再进行叶片的组装，但这种构想能否在实践中应用还有待实验验证，目前尚未有这方面的报道。
3.5退役叶片的处理问题
风力发电是可持续的产业之一，但目前使用的复合材料叶片则属于不可回收材料，这已成为复合材料叶片最大的隐忧。采用热固性树脂生产的复合材料叶片，目前的工艺水平难以对其回收再利用，一般的处理仅仅是在露天堆放，随着风电叶片的尺寸越来越大，数量激增，这些叶片退役后给环境造成的影响不可忽视，这与我们目前倡导可持续发展的宗旨也是相违背的。
针对这一问题，目前的发展趋势：是对叶片的增强材料进行改进，如采用生物质材料，即采用木材与树脂复合，通过积层制作叶片。有文献称，目前的分级竹篾层积材料比模量已超过玻纤增强的复合材料，比强度也达到与其相同的数量级，但竹篾积层材料虽减少了树脂用量，仍需要使用热固性树脂，只能治标而不能治本。最彻底的解决方式还是发展可回收利用的热塑性复合材料叶片，这方面的研究目前也取得了一定成果。爱尔兰Gaoth Tec Teo公司、日本三菱重工、美国Cyclics公司签署了合作协议开发热塑性复合材料叶片，并已采用玻璃纤维增强Cyclics公司的低粘度热塑性CBT®树脂制造出世界上首个12.6m可循环利用风电叶片。据称，这种叶片退役后，每套叶片回收的材料平均可达到19t，这是一个史无前例的数据。但在更大尺寸叶片的制造上，这种热塑性树脂目前的性能可能还不是很理想。据称，目前上述几家公司正在研制30米以上的叶片。这种“绿色叶片”究竟能否在大型风力发电机上获得广泛应用还有待时间来验证。
3.6其他问题
目前总体上看风力发电的形势一片大好，但也有反对的声音存在，如有的动物保护主义者认为风力发电机会危及一些动物的生存，也有人认为风力发电存在噪声污染并影响景观，另外虽然目前风力发电机以每年3~5%的速度在降价，但我国风力发电的上网电价仍然偏高[14]。应该指出的是，任何一种技术都不是完美无缺的，都可能存在瑕疵。作为一项可惠及子孙的事业，风力发电总体上来说是利大于弊的。在这个问题上，一方面政府需要加大宣传力度，纠正公众对风力发电若干问题的看法；另一方面政府也可考虑在政策上增加对风电的扶持和指导，提高风电的价格竞争力，以实现我国风电事业又好又快的发展。 风力发电的发展依赖于生产制造大量的风力发电机，风力发电机离不开叶片，而制造叶片则需要复合材料产业的支撑。对我国的复合材料产业来说，风力发电是一个难得的机遇。选择最佳的材料体系和制造工艺，制造出质量上乘的复合材料叶片，满足快速发展的风力发电的需求，这是我们追求的目标。目前来看，内置热源的大型复合材料组合模具、改进的真空导入树脂模塑工艺以及可回收利用的热塑性叶片树脂基体等新设想、新工艺可能在今后会发展成为引领风电叶片研究和制造的新热点。
准备材料:一枝竹竿(长度应高于2米),一个边长5至8厘米的正方体木块,一些强力胶,一些胶带纸,一个小电机,一个直径大于18厘米的螺旋桨,两根各长2米以上的电线.
首先,在正方体木块中心钻一个直径正好容纳竹竿的洞,将木块插在竹竿的一端(如果木块向下滑动,那就在木块下面的竹竿上缠几圈胶带纸或用强力胶固定,然后把小电机用强力胶粘在木块的一端,使木块头冲外.接着将螺旋桨插在小电机上,最后用两根电线分别接在电机的正负及.好了,大功告成.
在用风的地方将竹竿竖起,螺旋桨就开始转动,这时,从那两条电线中就会发出强大的电流和1伏的电压,差不多相当于一节电池,足以让一个小灯泡发光,如果再多做几个这样的风力发电器,把他们连点一起,电压可想而知!
1、轻质高强度，刚度好。
2、复合材料缺口敏感性低，内阻尼大，抗震性能好，抗疲劳强度高。
3、复合材料叶片耐候性好，可满足使用要求。
4、维护方便。
复合材料介绍：
是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
主要材料包括 ：树脂和玻璃纤维， 树脂分为环氧树脂和聚酯树脂，玻纤一般的是E-glass比较多。
当然还有必不可少的夹心材料：Balsa 和PVC.
最后连接到轮毂上时还需要螺栓。
叶片表面需要有涂层进行保护，一般用PU聚酯比较多。
叶片内部还包括避雷系统，一般是Cu-EPT的材料比较多。
1、甲醛 是一种无色易溶的刺激性气体。刨花板、密度板、胶合板等人造板材、胶粘剂和墙纸是空气中甲醛的主要来源，释放期长达3～15年。可经呼吸道吸收，甲醛对人体的危害具长期性、潜伏性、隐蔽性的特点。长期吸入甲醛可引发鼻咽癌、喉头癌等严重疾病。
2、苯是一种无色、具有特殊芳香气味的气体。胶水、油漆、涂料和黏合剂是空气中苯的主要来源。苯及苯系物被人体吸入后，可出现中枢神经系统麻醉作用；可抑制人体造血功能，使红血球、白血球、血小板减少，再生障碍性贫血患率增高；还可导致女性月经异常，胎儿的先天性缺陷等。
3、TVOC 总挥发性有机化合物，VOC ，Votatile Organic Compound的缩写，VOC在室内空气中作为异类污染物，由于它们单独的浓度低，但种类多，一般不予逐个分别表示，以TVOC表示其总量。 TVOC包括苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、对（间）二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯、十一烷等。室内建筑和装饰材料是空气中TVOC的主要来源。研究表明，即使室内空气中单个VOC含量都低于其限含量，但多种VOC的混合存在及其相互作用，就使危害强度增大。 TVOC表现出毒性、刺激性，能引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统功能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等症状，还可能影响消化系统，出现食欲不振、恶心等，严重时可损伤肝脏和造血系统，甚至引起死亡。
一、财经新闻精选
李克强：针对市场主体需求实施更大力度组合式减税降费，确保一季度经济平稳开局
国务院总理李克强主持召开减税降费座谈会。李克强说，减税降费突出支持制造业升级和中小微企业及个体工商户，既改革增值税制度、实施研发费用加计扣除等，又阶段性减免社保费，催生大量市场主体，起到了培育税源、扩大税基作用，实现“放水养鱼”“水多鱼多”良性循环。面对新的经济下行压力，要继续做好“六稳”“六保”工作，针对市场主体需求实施更大力度组合式减税降费，确保一季度经济平稳开局、稳住宏观经济大盘。要延续到期的减税降费措施，加大研发费用加计扣除、增值税留抵退税力度，对受疫情影响重的服务业等困难行业实施精准帮扶。坚持政府过紧日子，换得市场主体总体稳定、有奔头。国家加大对地方转移支付，各地也要拿出措施。坚决打击偷税漏税，制止乱收费。
央行主管金融时报：企业要应对好“四差变化”带来的人民币贬值风险
央行主管媒体《金融时报》文章指出，2021年，人民币汇率有贬有升，双向波动，全年小幅升值2.3%。2022年，人民币汇率面临“四差变化”带来的贬值压力，企业特别是进口企业、借用外债企业要树立风险中性理念，有效对冲汇率风险，谨防汇率贬值带来损失。金融机构要积极为企业提供汇率避险服务，降低中小微企业汇率避险成本。
法国发现新型新冠病毒变异毒株“IHU”，世卫组织已将该毒株列为接受观察的新冠变种
据多家法国媒体报道，去年12月9日，法国马赛地中海传染病医疗和教学研究所对外表示，发现了一种新冠病毒新的变异毒株，该毒株编号为B.1.640.2，也被称为“IHU”毒株。该毒株包含46个突变点和37个缺失。该毒株最早在一位从刚果返回法国的病人身上发现。截至目前，马赛地中海传染病医疗和教学研究院共发现了12例该毒株感染者。由于样本较少，目前很难评估其传染性和危险性。世界卫生组织已经将该毒株列为接受观察的新冠变种。
农业农村部：要抓紧抓实春季粮食生产，完善保夏粮小麦丰收工作方案
农业农村部消息，1月4日，中央农办主任，农业农村部党组书记、部长唐仁健主持召开部党组会议，会议强调，今年开春早，有关工作要早安排、早部署、早启动。要抓紧抓实春季粮食生产，完善保夏粮小麦丰收工作方案，积极争取冬小麦增施返青肥促弱转壮、一喷三防等关键措施政策补助，部署落实好大豆油料扩种，分品种分区域把扩种任务分解下去。要深入推进种业振兴，尽快发布畜禽、水产种业企业阵型，推动构建商业化育种体系取得实质性进展。抓紧研究加强种植结构管控的措施办法，积极推动高标准农田建设、第三次全国土壤普查等相关工作。着力推进农机装备补短板，加快急需装备研发制造。
2021年我国海上风电装机规模全球第一！西双版纳种出赤道巴沙木，我国风电芯材告别卡脖子时代
2021年，我国海上风电装机规模跃升世界第一。在风机发电的过程中，风机叶片越长，风机的捕风效率越高，当前的大型风电叶片主要是以玻璃纤维增强环氧树脂复合材料、三明治夹心结构中的芯材和粘接胶构成。芯材可以极大程度上保证层合板的稳定性，是风电叶片中不可或缺的组成部分。而世界上最轻的巴沙木，也叫做轻木，是风电叶片芯材难以替代的原料。轻木原产赤道，过去我国一直依赖进口，定价权和话语权的缺乏，成为风电产业发展的卡脖子难题。但是现在这个难题在西双版纳得到了解决。轻木原本只生长在赤道地区，经过中国科学院西双版纳热带植物园几十年的不懈研究，育孕出了世界上纬度最高的轻木林。有了国内的稳定供应，企业就可以在国际市场上争取话语权，在市场动荡时，不再被国外供应商卡住脖子。
（投资顾问：林旭锐，执业证书号S0260615100004）
二、市场热点聚焦
市场点评: 市场震荡加剧，风格轮动切换，操作建议尽量避高就低
周三A股各大指数再次出现大幅震荡回调，截止收盘，沪指下跌1.02%，失守3600点整数关口，收报3595.18点；深证成指下跌1.80%，收报14525.76点；创业板指下跌2.73%，收报3161.51点。两市成交额达到1.3万亿元，下跌股票数量接近3500家。盘面观察，银行、家电、传媒等板块涨幅居前，光伏能源、航空、半导体板块跌幅居前。整体看行业板块跌多升少，分析认为自去年四季度后半程开始的高位股走低以及低位蓝筹股的回升，说明市场风格在逐步转换，即高位、高估值品种持续杀跌，而低估值板块底部逐步抬升。去年价值股走低的前提下，今年有重返的势头。这种风格的转化，和当前政策的转向有很大的关系。尤其是央行降准以及LPR调降之后，货币宽松周期已经拉开序幕，蓝筹股估值提升以及补涨的预期逐步提升，或引发资金的调仓换股。操作建议短期不激进，选股尽量避高就低，可重点关注:大金融、大消费、中药、传媒游戏等。股市有风险，投资需谨慎。
（投资顾问 古志雄 注册投资顾问证书编号：S02606611020066）
宏观视点：水利部印发《水利安全生产监督管理办法（试行）》
事件：据水利部1月5日消息，为加强水利行业安全生产监督管理，防范和遏制水利生产安全事故，近日，水利部印发施行《水利安全生产监督管理办法(试行)》(以下简称《办法》)。
来源：中国证券网
点评：《办法》规定了水利生产经营单位开展安全生产管理和各级水行政主管部门、流域管理机构履行安全生产监督管理职责的基本要求，进一步完善水利工程安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制，夯实水利安全生产标准化、信息化建设和教育培训等基础工作，强化水利安全生产监督检查、执法及成果运用，并就应急准备、事故报告与救援、调查处理等应急管理工作作出规定。消息面整体利好水利建设行业，建议可中短期关注配置。
（投资顾问 古志雄 注册投资顾问证书编号：S02606611020066）
银行行业：年末宏观审慎监管和地方金融监管政策出台
事件：12月31日，央行发布《宏观审慎政策指引(试行)》。同日，央行发布《地方金融监督管理条例(草案征求意见稿)》。
来源：华西证券研报
点评：近期宏观审慎政策框架出台,监管政策框架更加审慎、增强适用性同时结构性的信贷支持政策具备持续性,逆周期政策对经济恢复持续支撑。年末信贷需求指数仍有下行但降幅趋缓,信贷审批指数有小幅回升,预计伴随年初开门红的信贷集中投放,一定程度上有望提振实体融资需求,目前银行板块估值对应PB仍处于0.63倍的历史底部区间,保增长政策的持续落地利好经济修复预期,有助银行业估值修复提升，建议阶段性灵活配置关注。
（投资顾问 古志雄 注册投资顾问证书编号：S02606611020066)
三、新股申购提示
益客食品申购代码301116，申购价格11.40元
四、重点个股推荐
参见《早盘视点》完整版（按月定制路径：发现-资讯-付费资讯-早盘视点；单篇定制路径：发现-金牌鉴股-早盘视点）
叶片根部预制模具及其铺布；取叶片根部预制模具，所述的叶片根部预制模具包括叶片根部预制模具支架。安装在叶片根部预制模具支架上的半圆弧形外表面。根部预制模具翻转大臂。和根部预制模具翻转大臂的翻转大臂锁紧手轮。
叶片安装在根部预制模具支架下方的预制模具万向轮。用于加紧半圆弧形外表面和玻璃布的G形夹紧装置。所述的半圆弧形外表面的直径为叶片根部模具直径减去叶片根部玻璃布铺层厚度所得数值，将玻纤布。
扩展资料：
叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件，其良好的设计，可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。恶劣的环境和长期不停地运转，对叶片的要求有：
叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲线都正常，传递给整个发电系统的负载稳定性好，不得在失控（飞车）的情况下载离心力的作用下拉断并飞出，亦不得在风压的作用下折断，也不得在飞车转速以下范围内产生引起整个风力发电机组的强烈共振；
参考资料来源：百度百科-风力发电机叶片
参考资料来源：百度百科-风机叶片
