碳纤维在风电叶片中最新应用
碳纤维复合材料在风电叶片中的应用
衡 ， 高 了风 能利用 效率 。 提 同时 ， 纤 碳 维 的轻质高强特性 可使 叶片能够设计 成 更薄 更有 效 的结构 形式 ， 叶片更 细
长 ， 高 了能量 的输 出效率 。 外 ， 提 此 在 大型柔性风 电叶片结构 中如主梁 帽和
３ 提高叶 片对恶劣环境的适应性 ．
风 机 长期 在 恶 劣 的 自然 条 件 下 工作， 湿度 、 劳 、 风雨 和雷 击等 因 疲 暴 素都可 能使 风 电叶 片易于 受到 损坏 。 ＣＦＲＰ 不仅具有 高的抗压缩 强度 和优
－ 垒球 最电年 度絮计装 枫窑惫
向发展 。 图 ２ 以看 出 ， 世 纪 ８年 从 可 ２ ０ ０ 代 末期 到 ９ 年代 初期 ， 流 的风 电机 ０ 主
组单机容量 为 ５ ０ ， ０ ｋｗ 发展到今 天 ， 已 经 出现 了单 机容 量 为 ７ ＭＷ 的风力 发 电机组 ， 美国爱那康公司 （ ｎ ｒ ｏ ） Ｅ ｅ ｃ ｎ 的
随着 叶 片长度 的 增加 ， 材料 的 对 强度 和刚度等性 能提 出了更 加苛 刻的 要求， 尤其 是近 几 年发展 迅速 的海 上 风 电开发需要 更轻质 、 抗拉力更强 、 更
耐腐 蚀的 新材料 。 玻璃 纤维 复合 材料 （ Ｆ ） 代风 电叶片采用最普遍 Ｇ ＲＰ 是现 的复 合材料 ， 占据着 大 型风 机 叶片材
１提高 叶片刚度 ，减轻叶片质量 ．
ＣＦ ＲＰ的 比强度 （ 强度／ 度 ） 密 约 是ＧＦＲＰ ２ ， 的 倍 比模 量 （ 模量／ 度 ） 密 约是ＧＦ 的 ３ 。 ＲＰ 倍 对于用 于相 同功率 机组 的风 电叶片 ， 碳纤 维 的使用 可使 叶 片 的重 量 大 幅 下 降 （ ３ 。 中材 图 ）如
Ｏ
碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用
碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用风力发电机叶片是风力发电机的重要组成部分，主要用于将风能转化为机械能。
传统的风力发电机叶片通常由玻璃钢材料制成，然而，随着碳纤维复合材料的发展，越来越多的风力发电机叶片开始采用碳纤维复合材料制造。
碳纤维复合材料具有轻质化、高强度、高刚度等优点，使得其在风力发电机叶片中具有广泛的应用前景。
首先，碳纤维复合材料具有轻质化的优点。
相对于传统的金属材料，碳纤维材料的密度较低，可以实现材料的轻量化设计。
在风力发电机叶片中，轻质化的材料可以减小自重，提高转动效率，提高整个风力发电机的发电效率。
其次，碳纤维复合材料具有高强度和高刚度的优点。
碳纤维具有高强度和高模量的特性，使得碳纤维复合材料具有出色的抗拉、抗压和抗弯能力。
风力发电机叶片在运转过程中需要承受巨大的动力负荷，碳纤维复合材料可以有效地抵抗这些负荷，提高叶片的结构强度，降低材料疲劳和断裂的风险。
此外，碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性能。
风力发电机通常被安装在海洋或者高海拔地区，受到气候和环境的影响较大。
传统的金属材料容易受到氧化、腐蚀等不良因素的影响，导致材料的寿命缩短。
而碳纤维复合材料具有耐腐蚀性能，能够有效地抵御海洋环境的侵蚀，提高叶片的使用寿命。
另外，碳纤维复合材料还具有优良的疲劳性能。
风力发电机叶片在运转过程中需要不断地承受风力的冲击和振动，对材料的疲劳性能要求较高。
而碳纤维复合材料具有良好的抗疲劳性能，能够有效地抵抗风力的冲击和振动，提高叶片的使用寿命。
最后，碳纤维复合材料在制造过程中具有良好的可塑性和可成型性。
碳纤维复合材料可以根据不同的设计要求进行定制，灵活度高，可以满足不同尺寸和形状的风力发电机叶片的需求。
综上所述，碳纤维复合材料在风力发电机叶片中具有轻质化、高强度、高刚度、耐腐蚀性能优良，并且具有良好的疲劳性能等优点，可以提高风力发电机叶片的性能和使用寿命。
随着碳纤维复合材料制造工艺的不断改进和成本的不断降低，碳纤维复合材料在风力发电机领域的应用前景将更加广阔。
碳纤维及复合材料在风电叶片中的应用进展
碳纤维及复合材料在风电叶片中的应用进展随着风电行业的快速发展，对于风电叶片的要求也越来越高。
传统的风电叶片主要使用玻璃纤维增强塑料（Glass Fiber Reinforced Plastics, GFRP），但其在抗风荷载、承载能力、疲劳性能等方面存在一定的不足。
为了提高叶片的性能，碳纤维及复合材料得到了广泛研究和应用。
1.碳纤维增强塑料（Carbon Fiber Reinforced Plastics, CFRP）：以碳纤维为增强体的塑料基质材料，能够显著提高叶片的强度和刚度。
与传统的GFRP相比，CFRP具有更高的拉伸强度和模量，能够有效地减缓叶片在风荷载下的振动，并提高承载能力。
2.碳纤维树脂复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP）：由碳纤维和树脂组成的复合材料，具有优异的力学性能和耐久性。
CFRP在风电叶片中的应用可以大幅度减轻叶片的重量，提高叶片的结构强度和疲劳寿命。
3.纳米碳管/纤维复合材料：纳米碳管和纤维相结合的复合材料，具有高强度、高导热性和良好的阻尼效果。
纳米碳管/纤维复合材料在风电叶片中的应用可以提高叶片的力学性能和耐久性，特别是在复杂的风荷载环境下表现出优异的阻尼效果。
4.天然纤维增强复合材料：将天然纤维（如竹纤维、麻纤维等）与树脂相结合形成的复合材料，具有较低的成本和环境友好性。
天然纤维增强复合材料在风电叶片中的应用可以减少对有限资源的依赖，并降低生产过程的能耗和排放。
5.混合增强复合材料：将碳纤维、玻璃纤维和天然纤维等不同种类的纤维相结合，形成混合增强复合材料。
混合增强复合材料在风电叶片中的应用可以充分利用不同纤维的优势，提高叶片的综合性能。
总的来说，碳纤维及复合材料在风电叶片中的应用进展迅速，为提高叶片的性能和可靠性提供了新的解决方案。
随着技术的不断创新和进步，碳纤维及复合材料在风电叶片中的应用将会得到进一步推广和应用。
碳纤维在风电叶片中的应用
碳纤维在风电叶片中的应用引言：随着全球清洁能源需求的增加，风力发电作为一种可再生能源正在迅猛发展。
风力发电的一个重要组成部分就是风电叶片。
然而，传统的玻璃纤维叶片存在重量大、强度低、耐久性差等问题，限制了风力发电的进一步发展。
碳纤维作为一种新型材料，因其轻量化、高强度、耐腐蚀等优点，在风电叶片中得到了广泛的应用。
本文将详细介绍碳纤维在风电叶片中的应用。
一、碳纤维的特性碳纤维是由数以万计的碳纤维束组成的，每根碳纤维的直径很小，约为0.005-0.010毫米。
由于碳原子之间的键结构特别强大，碳纤维具有很高的强度和刚度。
此外，碳纤维还具有轻质化、耐超高温、耐腐蚀等特点。
1.降低叶片重量碳纤维相对于传统的玻璃纤维具有更低的密度，可以实现风电叶片的轻量化。
轻量化的风电叶片可以减少风场的安装成本，同时也降低了叶片对风力机的载荷，提高了整个风力发电系统的可靠性和稳定性。
2.提高叶片强度和刚度碳纤维具有出色的强度和刚度，可以显著提高风电叶片的抗弯、抗拉和抗扭性能。
这样一来，风电叶片可以承受更大的风载荷，提高了风力发电系统的功率输出。
3.增加叶片寿命碳纤维具有优异的耐腐蚀性能，可以有效防止风电叶片受到环境因素的侵蚀，延长叶片的使用寿命。
另外，由于碳纤维的疲劳性能优秀，叶片在长时间使用过程中也不易出现疲劳断裂，进一步提高了风电叶片的可靠性。
4.提高叶片的设计自由度碳纤维可以根据需要进行个性化设计，并且可以加工成复杂的形状，从而满足不同风力机的要求。
这种灵活性为生产商提供了更多创新的空间，可以开发出更加高效和可靠的风电叶片。
三、碳纤维在风电叶片中的应用案例1.使用碳纤维增强聚酯树脂制作叶片外壳碳纤维增强聚酯树脂是一种常用的风电叶片外壳材料。
其具有良好的机械性能和重量优势，能够很好地保护内部结构和叶片。
2.使用碳纤维增强环氧树脂制作叶片结构碳纤维增强环氧树脂常用于风电叶片的结构部分。
碳纤维增强环氧树脂具有优异的强度和刚度，能够承受较大的风载荷，同时具有出色的耐腐蚀性能和疲劳性能。
碳纤维材料在风电领域中的应用
省（ 、 ） 区 市 江苏 福建
生产 叶片 ， 要 的 １ 大供 应 商见 表 ２ 主 ０
力 技术 集 团 （ 以下 简称 “ 斯塔 斯 ” 、 维 ） 通用 电气公司等 国外风 电供应商 的市 场份 额则急剧 下降。
计安 装 风 电机组 ３ ８台 、 机 容量 ４４５ 装
４ ３ ．９ Ｗ ， 比增 长 ７ ．％。００ ４ ７３ ２Ｍ 同 ３ ３ ２ １
碳纤维材料在风电领域中的应用
一 文／ 李 峰
河 南永 煤碳 纤维有限公 司
风 能作为最 清洁 、 安全 的能源 ， 最
望２ １） ００） 显示 ， ０ ０ 报告 到２２ ￣风能可满足 全球 １％的 电力 需求，００ ２ ２ ３￣可达 ２０， ２０ ／
２ 国内发展现状 ．
目前 ， 国 平 均 风 功 率 密 度 为 我 １０ ／ 陆 地 风 能资 源 总储 量 约 ｏｗ ｍ ，
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图 １ ２０ － ００ ０ ０ ２ １ 年全球风电累计和新增 装机容量
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量 １ ２ ．９ ８９ ７ ９ＭＷ ， 同比增长 ３ ．％； ７ １ 累
二、风 电企业生产现状
１ 国外风 电企业 ．
全球 大型风 电供应 商均 自主研 发
预 计到 ２ １年 末 ， 国风 电累计 装机 ０５ 我
容量 将达到 １０～１ ０ ０ ５ ＧＷ 。
装机容量见表 ３ 所示 。
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图２ ０ ０ ２ １ 年我国风 电累计和 新增装机容量 ２ ０ — ０ ０ 表１ ２ ０ － ０ ０ ９ ２ １ 年我国部 分省市风 电累计装机容 量 ０
碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用
碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用随着全球对可再生能源的需求不断增加，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式正逐渐得到广泛应用。
而风力发电机叶片作为风能转换的关键部件，其性能的提升对整个风力发电系统的效率和可靠性具有重要影响。
在叶片的材料选择中，碳纤维复合材料由于其独特的优势而成为首选材料。
碳纤维复合材料具有优异的强度和刚度。
相比传统的金属材料，碳纤维复合材料具有更高的比强度和比刚度，能够承受更大的载荷，并且具有更好的抗疲劳性能。
这使得风力发电机叶片能够在恶劣的环境条件下长期稳定运行，大大延长了叶片的使用寿命。
碳纤维复合材料具有较低的密度。
相比金属材料，碳纤维复合材料的密度较低，使得叶片的重量得到有效控制。
轻量化的叶片能够减轻整个风力发电机的负荷，提高发电效率。
此外，较轻的叶片还能减小叶片的转动惯量，提高系统的动态响应能力。
碳纤维复合材料还具有优异的抗腐蚀性能和耐候性。
风力发电机叶片经常暴露在潮湿、腐蚀的环境中，传统的金属材料容易受到腐蚀而影响叶片的性能。
而碳纤维复合材料具有良好的抗腐蚀性能，能够有效地抵御潮湿和腐蚀的侵蚀，保持叶片的稳定性能。
碳纤维复合材料还具有良好的设计自由度。
由于碳纤维复合材料可以根据需要进行定向增强，因此可以根据叶片的设计要求进行灵活的组合和布局，实现叶片结构的优化。
这种灵活的设计能够提高叶片的气动性能和动态特性，进一步提高风力发电机的效率和稳定性。
然而，碳纤维复合材料也存在一些挑战和限制。
首先，碳纤维复合材料的制造成本较高。
相比传统的金属材料，碳纤维复合材料的制造过程更为复杂，需要较高的技术和设备投入，从而导致制造成本的增加。
其次，碳纤维复合材料的回收和再利用也存在一定的难度，这对环境保护和可持续发展提出了一定的挑战。
碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用具有广阔的前景和潜力。
其优异的强度、刚度、轻量化、抗腐蚀性能和设计自由度使得风力发电机叶片能够具备更高的效率、更长的使用寿命和更好的稳定性能。
建材-大国重材系列（二）：玻纤碳纤双骄，共享风电增量时代
报告摘要：●风机大型化推动大丝束碳纤维需求近年来风机厂商大功率机型占比明显提升，风机大型化能从摊薄风机制造成本、摊薄风机非制造成本、提升发电效率等角度降低度电成本。
风机大型化叠加海上风电兴起使叶片长度不断突破，而叶片大型化带来的轻量化与强度刚度要求带动碳纤维需求。
●玻纤为主流风电叶片增强材料风电叶片增强材料主要包括玻纤、碳纤维，密度、拉伸强度、模量为增强材料关键指标。
与传统材料相比，玻纤密度满足轻量化需求、模量强度满足刚度与强度需求，兼具经济性，为主流风电叶片增强材料，玻纤约占风电叶片材料成本的28%。
●碳纤维更适用海上大叶片碳纤维可减轻叶片质量、增强叶片刚度、提高叶片抗疲劳性能，拉挤法应用是近年来叶片需求增加的主因之一，但叶片大规模应用碳纤维仍受制于成本因素。
此外Vestas碳梁保护专利2022年7月到期，国内厂商有动力加速布局拉挤法碳纤维。
●风电叶片领域，玻纤与碳纤将长期共存碳纤维产能规模无法支持对玻纤的大面积替代；碳纤维成本下降非一日之功；玻纤不断更新换代，高模量玻纤将成为风电纱拳头产品。
●投资建议玻纤与碳纤有望共享风电增量。
全球风电碳纤维需求从2014年0.6万吨快速上升到2020年3.06万吨，CAGR31%，增速明显快于整体。
行业性能与成本动态匹配，部分时点不可兼得，当前玻纤性价比优势依然显著。
风电领域，玻纤建议重点关注中国巨石、中材科技，碳纤维关注吉林碳谷、吉林化纤、中复神鹰（未上市）。
●风险提示大丝束碳纤维产能投放进度不及预期；国产拉挤法工艺研发不及预期；海上风电项目进展不及预期。
[Table_ProfitDetail]盈利预测与财务指标代码重点公司现价EPS PE评级12月1日2020 2021 2022 2020 2021 2022600176.SH中国巨石17.700.69 1.40 1.56 28.9 12.7 11.3 - 002080.SZ中材科技36.90 1.22 2.16 2.39 19.8 17.1 15.5 - 资料来源：wind、民生证券研究院（未评级公司使用wind一致预期）[Table_Invest]推荐维持评级[Table_QuotePic]行业与沪深300走势比较资料来源：Wind，民生证券研究院分析师：李阳执业证号：S0100521110008邮箱：******************相关研究1.【民生建材】大国重材系列（一）：聚焦药玻，技术攻关与国产替代2.地产信贷边际放松，消费建材估值有望企稳—建筑材料行业周报202111283.【民生建材】本周观点211121：板块估值偏低，新材料应用提速建材行业研究/深度报告玻纤碳纤双骄，共享风电增量时代——大国重材系列（二）深度研究报告/建材2021年12月02日本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告1目录1. 风机大型化推动大丝束碳纤维需求 (3)1.1大功率风机占比明显提升 (3)1.2叶片大型化带动碳纤维需求 (5)2. 风电叶片材料：玻纤VS碳纤维 (6)2.1玻纤为主流风电叶片增强材料 (6)2.1.1 玻纤性价比高 (6)2.1.2 各类玻纤因性能差异应用于叶片不同结构 (7)2.2碳纤维更适用于海上大叶片 (8)2.2.1 碳纤维性能优异，短期大规模应用受制于成本 (8)2.2.2 风电叶片主要使用高性价比大丝束碳纤维 (10)2.2.3 拉挤法为风电叶片用碳纤维主要生产工艺 (12)2.3碳纤维产业链较长，生产工艺国产替代空间广阔 (14)3. 风电叶片领域，玻纤、碳纤将长期共存 (16)4. 风险提示 (17)插图目录 (18)表格目录 (18)1. 风机大型化推动大丝束碳纤维需求1.1 大功率风机占比明显提升风机厂商大功率机型占比明显提升。
纤维增强材料在风机叶片上的应用
纤维增强材料在风机叶片上的应用努兰·苏力坦汗;孙文磊【摘要】The profile of wind power generation at home and abroad was introduced. The glass fiber and carbon fiber used in the wind turbine blades as reinforced materials were mainly described. The mechanical properties and making processes of the two materials were addressed as well as. With the development of large-sized blades, carbon fiber with its high strength, high modulus and lower density will be widely used in the manufacture of the wind turbine blades. International carbon fiber industry situation and development trend of carbon fiber in our country were analyzed.%概述了国内外风力发电现状，对目前用于风力发电机叶片的主要增强材料玻璃纤维和碳纤维作了介绍，并对它们的力学性能和制备工艺进行了分析。
阐述了随着风机叶片的大型化，碳纤维因其具有高强度、高模量和低密度等特点，将逐步被广泛应用于叶片制造业。
探讨了国际碳纤维产业的发展情况和我国碳纤维生产现状及发展趋势。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】3页(P16-18)【关键词】风力发电;玻璃纤维;碳纤维【作者】努兰·苏力坦汗;孙文磊【作者单位】新疆大学化学与化工学院，新疆乌鲁木齐 830046;新疆大学机械工程学院，新疆乌鲁木齐 830047【正文语种】中文【中图分类】TM315随着全球应对气候变化呼声的日益高涨以及能源短缺，能源供应安全形势的日趋严峻，新能源产业已呈现出太阳能、生物质能和风能发电三足鼎立的基本格局。
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碳纤维在风电叶片中的应用Application of Carbon Fiber Composites in Wind Turbine Blade ABSTRACT:In order to reduce per-unit wind power cost,turbine power is continuously rising, which lead to bigger bladelength, so the application ofcarbon fiber in wind turbine blade isinevitable. This paper introduces the advantages and disadvantages of carbon fiber in wind turbine blade, and gives the ways to settle them.KEY WORDS:carbon fiber;wind turbine blade;wind power;application摘要为了降低风电成本，风电叶片的大型化是必然趋势，因此碳纤维在风电叶片中的应用便成为必然。
本文介绍了碳纤维在风电叶片上应用的用量、主要部位、优势和以及目前存在的不足，以及可能解决这些不足的技术思路。
关键词:碳纤维风力发电叶片应用应用背景风能作为一种绿色环保型能源是可再生能源中最具开发潜力的能源之一。
截止到2012年，世界风电总装机容量约282GW，预计到2016年将达到500GW，到2020年达到1000GW[1]..风机叶片是风力发电系统的关键动部件，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，是风力发电机获得较高风能利用系数和较大经济效益的基础。
随着现代风电技术的发展及日趋成熟，为了降低风电单位成本，风机功率不断提高，风力发电机组研究正沿着增大单机容量、减轻单位千瓦质量、提高转换效率的方向发展。
叶片的长度和风机的功率成正比，风机功率越大，叶片越长。
当叶片长度增加时，质量的增加要快于能量的提取，因为质量的增加和风叶长度的立方成正比，即W = AL3，如图1所示而风机产生的电能和风叶长度的平方成正比。
同时随着叶片长度的增加，对增强材料的强度和刚度等性能提出了新的要求，玻璃纤维在大型复合材料叶片制造中逐渐显现出性能方面的不足。
为了保证在极端风载下叶尖不碰塔架，叶片必须具有足够的刚度。
减轻叶片的质量，又要满足强度与刚度要求，有效的办法是采用碳纤维增强。
当风力机超过3 MW、叶片长度超过40 m时，叶片制造时采用碳纤维已成为必要的选择。
事实上，当叶片超过一定尺寸后，碳纤维叶片反而比玻璃纤维叶片便宜，因为材料用量、劳动力、运输和安装成本等都下降了[2]目前丹麦Vestas公司的V164-7MW风机，风轮直径长达164m，风机叶片长达80m。
此风机最大创新除其具有超大尺寸，还在于它是基于成熟技术开发的中速传动系统解决方案，能在很大程度上持续提升风能捕捉效率。
目前，我国国内最大海上风电叶片在国电龙源江苏如东30MW海上(潮间带)试验风电场扩建工程现场成功吊装。
叶片是来自丹麦LM公司，其长度达到73.5米，是目前国内投入运行的最大风电叶片。
该风机机型为5兆瓦风机，风轮可达直径151米碳纤维在风机用量图2为近些年碳纤维在风力发电叶片中的用量【3】，从图2可知２００１年以来，碳纤维在风机叶片中的应用量逐年增加。
其中２００５－２００７年碳纤维在风机叶片中的需求量增幅不大，这是由于自２００５年起，世界范围内碳纤维普遍供应短缺，出现了世界性的碳纤维危机。
但是从２００８年开始出现好转，各大纤维生产厂扩大生产，供应量增加，价格回落。
人们越来越意识到碳纤维在风机叶片中的优势，碳纤维在风机叶片中的应用呈现出前所未有的繁荣状态。
图2 碳纤维在风力发电叶片中的用量碳纤维应用部位风电叶片发展初期，由于叶片较小，有木叶片、布蒙皮叶片、钢梁玻璃纤维蒙皮叶片、铝合金叶片等等，随着叶片向大型化方向发展，复合材料逐渐取代其他材料几乎成为大型叶片的唯一可选材料。
复合材料具有其它单一材料无法比拟的优势之一就是其可设计性，通过调整单层的方向，可以获得该方向上所需要的强度和刚度。
更重要的是可利用材料的各向异性，使结构不同变形形式之间发生耦合。
比如由于弯扭耦合，使得结构在只受到弯矩作用时发生扭转。
在过去，叶片横截面耦合效应是一个让设计人员头疼的难题，设计工程想方设法消除耦合现象。
但在航空领域人们开始利用复合材料的弯扭耦合，拉剪耦合效应，提高机翼的性能。
受此启发人们在风电叶片上引人弯扭耦合设计概念，控制叶片的气弹变形，这就是气弹剪裁。
通过气弹剪裁，降低叶片的疲劳载荷，并优化功率输出。
而在选择叶片材料的问题上，由于碳纤维比玻璃纤维昂贵，采用百分之百的碳纤维制造叶片从成本上来说是不合算的。
目前国外碳纤维主要是和玻璃纤维混和使用，碳纤维只是用在一些关键的部分。
以下介绍的是碳纤维在叶片中应用的主要部位[4]（1）横梁（Spar），尤其是横梁盖（Spar Caps）是目前碳纤维在风电叶片中最重要的部位。
相比GFRP，CFRP在提高叶片强度的同时却大幅减轻了自身重量。
（2）蒙皮表面蒙皮表面整体使用碳纤维，可以降低作用在内支撑梁上的受力和扭矩，通过设计可以实现“材料诱导式”的叶片受载弯扭耦合。
据NEG麦康公司的专利报导，叶片在总长度的60％～85％部分用CFRP条带加固叶片蒙皮横截面外部圆周的一个薄层，该薄层可提高蒙皮抵抗拉力和压力的能力[5]（3）前后边缘，除了提高刚度和降低质量外，还起到避免雷击对叶片造成损伤（专利US6457943B1）的作用，如图3中涂黑的部分采用碳纤维（4）叶片根部碳纤维应用于叶片根部时，不仅可以提高根部材料的断裂强度和承载强度，使施加在螺栓上的动态载荷减小，还可以增加叶根法兰处的螺栓数量，从而增加叶片和轮毂连接处的静态强度和疲劳[6]强度（5）靠近叶尖部分。
由于靠近叶尖的部分采用CFRP，其质量较小，靠近叶根部分可以使用较少的材料，减小了在风机轮毂上的负载。
此外，刚度较大的叶尖部分可以减小由于叶片偏振太厉害以致叶片尖部击打杆塔的危险。
相对较硬的叶尖部分和相对较低刚度的叶根部分形成了一个有利的偏斜形状，气动阻尼增加，可以减小气动载荷。
同时，中间过渡区的存在避免了CFRP和GFRP之间刚度的突然变化导致的应力集中。
与只由GFRP制成的叶片或只dt CFRP制成的叶片相比，该叶片具有优异的刚度成本比(6)定桨矩风机叶尖刹车段的碳纤维轴。
在风力发电叶片的材料选用上，混杂纤维增强技术需要发挥各种纤维的性能优势，保证良好的浸润性，保证碳纤维的伸直取向，在保证性能优良的情况下降低成本。
我国还需要进一步探索这种混杂技术。
图3 碳纤维用于叶片前后边缘和横梁碳纤维在风电叶片应用中的优势(1)提高叶片刚度，减轻叶片重量碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%，强度大40%，尤其是模量高3至8倍。
大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。
荷兰戴尔弗理工大学研究表明，一个旋转直径为120米的风机的叶片，由于梁的质量超过叶片总质量的一半，梁结构采用碳纤维，和采用全玻纤的相比，重量可减轻40%左右;碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的两倍。
据分析，采用碳/玻混杂增强方案，叶片可减重20%～30%。
Vesta Wind System公司的V90 3 Mw发电机的叶片长44m，采用碳纤维代替玻璃纤维的构件，叶片质量与该公司V80 2 MW发电机且为39米长的叶片质量相同。
同样是34m长的叶片，采用玻璃纤维增强聚脂树脂时质量5800kg，采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量5200kg，而采用碳纤维增强环氧树脂时质量只有3800kg。
其他的研究也表明，添加碳纤维所制得的风机叶片质量比玻璃纤维的轻约32%，而且成本下降约16%[7]。
(2)使风机的输出功率更平滑更均衡，提高风能利用效率使用碳纤维后，叶片重量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑和更均衡，提高能量效率。
同时，碳纤维叶片更薄，外形设计更有效，叶片更细长，也提高了能量的输出效率。
(3)提高叶片抗疲劳性能风机总是处在条件恶劣的环境中，并且24小时的处于工作状态。
这就使材料易于受到损害。
一般认为CFRP相比GFRP韧性较小，更具有脆性，但是相关研究表明，当碳纤维与树脂材料混合时，通过一定的复合加工成型工艺，以及生产质量的控制和叶片结构和几何形状的优化，就可以保证叶片的寿命要求，能够满足在恶劣气候环境状况下的正常工作。
(4)可制造低风速叶片碳纤维的应用可以减少负载和增加叶片长度，从而制造适合于低风速地区的大直径风叶，使风能成本下降。
(5)可制造自适应叶片叶片装在发电机的转轮上，叶片的角度可调。
目前主动型调节风机的设计风速为13 to15m/s，当风速超过时，则调节风叶斜度来分散超过的风力，防止对风机的损害。
斜度控制系统对逐步改变的风速是有效的，但对狂风的反应太慢了，自适应的各向异性叶片可帮助斜度控用系统(thepitch control system)，在突然的、瞬间的和局部的风速改变时保持电流的稳定。
自适应叶片充分利用了纤维增强材料的特性，能产生非对称性和各向异性的材料，采用弯曲/扭曲叶片设计，使叶片在强风中旋转时可减少瞬时负载。
美国Sandia National Laboratories致力于自适应叶片的研究，使1.5MW的风机发电成本降到4.9美分/(kW·h)，价格可和燃料发电相比[8](6)利用导电性能避免雷击利用碳纤维的导电性能，通过特殊的结构设计，可有效地避免雷击对叶片造成的损伤[9](8)具有振动阻尼特性。
碳纤维的振动阻尼特性可避免叶片自然频率与塔暂短频率间发生任何共振的可能性。
(7)降低风力机叶片的制造和运输成本由于减少了材料的应用，所以纤维和树脂的应用都减少了，叶片变得轻巧，制造和运输成本都会下降。
可缩小工厂的规模和运输设备。
4. 碳纤维应用的主要问题和解决途径碳纤维应用的缺陷：(1)昂贵的价格目前影响碳纤维在风电领域更进一步的碳纤维推广的主要因素是碳纤维自身的昂贵价格，以及他所带来的较低性价比。
在设计叶片的时候，只有超过一定尺寸后，因为材料用量下降，才能比玻纤叶片便宜。
目前采用碳纤维和玻璃纤维共混结构是一种比较好的办法，而且还综合了两种材料的性能。
另外一种方法是采用从沥青制造的成本较低的碳纤维，这种碳纤维的价格可以降到5美元/磅的心理价位。
(3)加工困难直径较小的碳纤维表面积较大，复合材料成型加工浸润比较困难。
由于碳纤维叶片一般采环氧树脂制造，想要通过降低环氧树脂制造的熟度而不降低它的力学性能是比较困难的，这也是一些厂家采用预浸料工艺的原因。