风电发展现状及特殊材料在风电设备中的应用分析

风电发展现状及特殊材料在风电设备中的应用分析

李锴廷

西安中车永电捷力风能有限公司 陕西西安 710000

摘要：风力发电是我国新能源研究的重要内容，通过风能发电的技术，实现能源的有效转换，是可持续理念下的主要战略发展方向。风力发电在我国已经有了一段时间的发展历史，通过风电设备达到预期的目标，并且在材料的研发下，进一步提升风力发电的效率，提高能源的利用率。风电发展与经济、科学等领域有着密切的关系。本篇文章通过对风力发电的机组类型进行阐述，分析风力发电发展的现状，从而探讨特殊材料在风电设备中的具体应用。

关键词：风力发电；发展现状；风电设备；

引言

风力发电是通过机组的方式，将风能转化为电能的方式，输送到电路中完成不同的工作任务。风力发电的功率与发电机组和风电设备有着密切的关系，为了减少能源的损失，需要提前做好相应的管控工作，加强在风力发电技术上的设计，并且从材料等方面推陈出新，加大电瓶与逆变器之间的配合。在未来的发展进程中，风力发电主要想要取代火力发电，进入到城市的规划建设中，还应该进一步提高它的效率和质量，这就有赖于特殊材料在风电设备中应用，但是由于特殊材料中存在不确定性，可能会存在不同的质量隐患，需要做好调查和分析工作。有关人员可以就此进行具体的研究，加强在电力方面的同步性。

1. 风力发电的主要机组类型

1.1根据叶片类型

1.1.1水平轴风力发电机

水平轴风力发电机在风电行业占据着重要的位置，就现阶段的风车发电等原理，都是由水平轴风力发电机组展开的。它可以细化为两种形式，对于阻力型来说，它是通过水平轴与风机装置之间的配合，随着风向的改变降低它的旋转速度，从而保证在能源转换上的有效性。其次，对于升力型来说，就是顺着风向，采用不同的辅助部件，在传感元件的基础上构成传动装置，产生一定的漩涡和气流，实现在气流速度上的增加。

1.1.2垂直轴风力发电机

垂直轴风力发电机在应用的过程中可以避免风向的改变对输出功率的影响，它可以减少风力发电中对于陀螺力的消耗，而且在应用的过程中，相较于水平轴来说，它的结构较为简单，可以安装不同的风轮，并且在平板等辅助设施的基础上，达到一定的阻力，降低过程中的隐患问题。

1.2根据定桨矩失速型风机和变速恒频变矩风机的特点

就国内来说，它的风力发电可以分为异步型和同步型两种模式。首先，异步型在实际应用的过程中以笼型和绕线式为主，需要根据功率和交流电的范畴进行具体的确定。另外，同步型则是产生相应的磁场，经过输出功率逆变后实现交流电的输出，以永磁同步发电机和电励磁同步发电机为主。

2、风力发电行业的国内发展现状

2.1缺乏一定的竞争力

通过对风力发电的研究和调查来看，它的主要现状问题在于缺乏一定的竞争力，包括在风电设备的制造以及风电技术的研发上，都没有形成完善的产业链，包括在市场上更加偏向于卖方市场，不具备一定的灵活性，风力发电没有加强在技术和内容上的创新。另一方面来说，风电设备需要大量依靠于传统行业的材料制作，但是由于经济以及建设等方面的限制，使得风力发电机组在供给上存在一定的滞后性，相较于其他行业来说，风力发电行业的发展较为缓慢，没有在制造领域中占据着领先的地位，缺乏竞争力也会导致风力发电不能达到预期的效果。

2.2材料市场落后

对于风力发电来说，除了在技术上的研发工作外，材料也是影响风电输出功率的主要原因，材料市场的现代化发展可以在一定程度上带动风力发电朝着新方向迈步，但是就现阶段来说，风力发电的材料市场存在一定的落后性，对于风电设备来说，它的关键零部件具有一定的限制，没有形成完整的产业链，大多都是通过进口的方式进行供应，从国内的材料制造上来看存在一定的缺口，实际上，国家政策一直在扶持风力发电的发展，在未来的进程中，还将就材料问题展开进一步的规划，将发展的触角伸向不同的风电领域中。

3、高分子材料在叶片中的应用

3.1高强度坚固件的选择应用

风电叶片是构成风力发电的重要内容，它具有一定的确定性，相较于其他关键部件来说，在产业链上容量较大，而且随着风电行业的发展，也有一批特殊材料被应用到叶片中。首先，风电叶片中含有大量的有机高分子化合物，由于叶片直接与风力接触，它的性能需要满足一定的质量标准，在有机高分子化合物，流入环氧基团的应用下，可以在叶片表面上形成不同的分子结构，从而进一步提高它在吸收上的灵活性。现阶段来说，为了保证分子链的有效性，还可以将其与不同的固化剂进行反应，形成高聚化合物，具有更强的特性。另外，玻璃钢也是风电叶片中的主要特殊材料，它可以满足一定的刚度需求，同时按照它的力学性能，将其与丙烯腈-苯乙烯、聚醚酰亚胺及聚甲基丙烯酰亚胺等材料结合到一起，形成高强度的塑料结构，这对于提高风力发电的效率和质量有着重要的作用。

3.2轴承及轴承材料的选择应用

风电用高强度紧固件由于长期在野外服役，服役环境一般为恶劣或极度恶劣，维护检修条件较差。正常连续工作情况下，风电紧固件要求必须保证15年以上的使用寿命。风电机组用高强度紧固件种类繁多，材质特殊，且紧固件的特殊服役条件要求其必须具有良好的力学性能。风电紧固件在技术上有一系列特点：高强度、高精度等级；还会在工作中受到附加的拉伸交变载荷、横向剪切交变载荷或由此复合而成的弯曲载荷的作用，有时还受到冲击载荷；附加的横向交变载荷会引起螺栓的松动，轴向交变载荷会引起螺栓的疲劳断裂。目前，风电高强度螺栓大部分选择10.9级，少量为8.8级。10.9级高强度螺栓，对保证风电紧固件表层足够深度能够被淬透从而得到较高的强度，要求钢材应具有足够的淬透性。另一方面来说，轴承需要具备较高的冲击力和耐力，常用的原料包括铬钢，铬钼钢，镍铬钼钢，它具有一定的特殊性，需要满足相应的硬化特点，而且作为部件与部件的有效连接，特殊材料在轴承中的应用还可以提高它的抗干扰能力，可以避免外界环境对风电设备的影响。

4、结语

综上所述，风力发电机的市场竞争最终是质量的竞争，质量竞争的核心离不开特殊材料的创新和应用，有关人员需要明确风力发电的主要机组，针对现阶段的行业发展进行合理的分析，从风电叶片、轴承以及紧固件等方面对应用到的特殊材料进行分析，并且根据实际情况对技术和材料进行优化，使其可以充分发挥风电设备的作用。

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