葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要構(gòu)件。它將風(fēng)能傳遞給發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，使之旋轉(zhuǎn)切割磁力線而發(fā)電。為確保在野外極其惡劣環(huán)境中長期不停、安全地運(yùn)行，對葉片材料的要求是：①密度小且具有最佳的疲勞強(qiáng)度和力學(xué)性能，能經(jīng)受住極端惡劣條件和隨機(jī)的負(fù)荷（如暴風(fēng)等）的考驗(yàn)，確保安全運(yùn)轉(zhuǎn)20年以上；②成本（精確說為分?jǐn)偟矫慷入姷某杀荆┑?；③葉片的彈性、旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性及其振動頻率特性曲紅都正常，傳遞給整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)荷穩(wěn)定性好；④耐腐蝕、耐紫外線（UV）照射和抗雷擊性好；⑤維護(hù)費(fèi)用低。

FRP完全可以滿足以上要求，是最佳的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片材料。

1.1GFRP

目前商品化的大型風(fēng)機(jī)葉片大多采用玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP）制造。GFRP葉片的特點(diǎn)為：

①可根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片的受力特點(diǎn)來設(shè)計(jì)強(qiáng)度與剛度風(fēng)機(jī)葉片主要是縱向受力，即氣動彎曲和離心力，氣動彎曲載荷比離心力大得多，由剪切與扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪應(yīng)力不大。利用玻璃纖維（GF）受力為主的受力理論，可將主要GF布置在葉片的縱向，這樣就可使葉片輕量化。

②翼型容易成型，可達(dá)到最大氣動效率為了達(dá)到最佳氣動效果，利用葉片復(fù)雜的氣動外形，在風(fēng)輪的不同半徑處設(shè)計(jì)不同的葉片弦長、厚度、扭角和翼型，如用金屬制造則十分困難。同時(shí)GFRP葉片可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

③使用時(shí)間長達(dá)20年，能經(jīng)受108以上疲勞交變載荷GFRP疲勞強(qiáng)度較高，缺口敏感性低，內(nèi)阻尼大，抗震性能較好。

④耐腐蝕性好由于GFRP具有耐酸、堿、水汽的性能，可將風(fēng)機(jī)安裝在戶外，特別對于近年來大力發(fā)展的離岸風(fēng)電場來說，能將風(fēng)機(jī)安裝在海上，使風(fēng)力機(jī)組及其葉片經(jīng)受各種氣候環(huán)境的考驗(yàn)。

為了提高GFRP的性能，還可通過表面處理，上漿和涂覆等對GF進(jìn)行改性。美國的研究表明，采用射電頻率等離子體沉積去涂覆E-GF，其拉伸及耐疲勞性可達(dá)到碳纖維（CF）的水平。

GFRP的受力特點(diǎn)是在GF方向能承受很高的拉應(yīng)力，而其它方向承受的力相對較小。

葉片由蒙皮和主梁組成，蒙皮采用夾芯結(jié)構(gòu)，中間層是硬質(zhì)泡沫塑料或Balsa木，上下面層為GFRP。面層由單向?qū)雍汀?5°層組成。單向?qū)涌蛇x用單向織物或單向GF鋪設(shè)，一般用7或4GF布，以承受由離心力和氣動彎矩產(chǎn)生的軸向應(yīng)力；為簡化成型工藝，可不用±45°GF布層，而采用1:1GF布，均沿軸向鋪設(shè)，以承受主要由扭矩產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，一般鋪放在單向?qū)油鈧?cè)。梁的結(jié)構(gòu)形式既可以是夾芯結(jié)構(gòu)，也可以是實(shí)心GFRP結(jié)構(gòu)。但是，在蒙皮與主梁的結(jié)合部位即梁帽處必須是實(shí)心GFRP結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)榇瞬糠至号c蒙皮相互作用，應(yīng)力較大，必須保證蒙皮的強(qiáng)度和剛度。

1.2CFRP

隨著風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)技術(shù)的提高，風(fēng)力發(fā)電向大功率、長葉片的方向發(fā)展。葉片長度增加勢必增加葉片的質(zhì)量。經(jīng)對長度10~60m的葉片進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)表明，葉片質(zhì)量按長度的三次方增加。葉片輕量化對運(yùn)行、疲勞壽命、能量輸出有重要的影響。由于葉片運(yùn)行時(shí)其重力產(chǎn)生交變載荷，使葉片本身及機(jī)組產(chǎn)生疲勞。葉片減重可相應(yīng)減少輪轂、機(jī)艙、塔架等結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

對于大型葉片，剛度成為主要問題。為了保證在極端風(fēng)載下葉尖不碰塔架，葉片必須具有足夠的剛度。既要減輕葉片的質(zhì)量，又要滿足強(qiáng)度與剛度要求，有效的辦法是采用碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）。CFRP的拉伸性模量是GFRP的2~3倍。大型葉片采用CF增強(qiáng)可充分發(fā)揮其高彈輕質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。據(jù)分析，采用CF/GFRP混雜增強(qiáng)的方案，葉片可減重20%~40%。據(jù)歐洲EC公司資助的研究計(jì)劃中介紹，在￠120m葉片轉(zhuǎn)子中添加CF能有效減輕總體質(zhì)量達(dá)38%，另外亦可使其設(shè)計(jì)成本費(fèi)用比GF減少14%。另外一個(gè)類似的研究分析也指出，添加CF制得的風(fēng)機(jī)葉片質(zhì)量會比GF減輕約32%。

目前世界上最大的CF/GFRP混雜風(fēng)機(jī)葉片是Nodex公司為海上風(fēng)電5MW機(jī)組配套研制的長度56m的葉片。Nodex公司還開發(fā)了43m（9.6t）的CF/GFRP風(fēng)機(jī)葉片，可用于陸上2.5MW機(jī)組。Enercon公司開發(fā)了供4.5MW風(fēng)力機(jī)組使用的CFRP葉片。對于大型葉片是否需用CF增強(qiáng)，目前尚有爭議。一些人認(rèn)為，在風(fēng)能產(chǎn)業(yè)中引入CF工藝是“奇特”和昂貴的，如果可能應(yīng)盡量避免。然而許多結(jié)構(gòu)方面的工程師確信，自然的規(guī)模法則顯示，當(dāng)葉片長度增加時(shí)，質(zhì)量的增加要快于能量的提取。因此采用CF或CF/GF混雜纖維對抑制質(zhì)量的增大是必要的。同時(shí)為了降低風(fēng)能的成本，發(fā)展具有足夠剛性的更長葉片也是必要的。

能否在風(fēng)機(jī)葉片上大量采用CFRP取決于CF的價(jià)格。CFRP的性能雖然遠(yuǎn)優(yōu)于GFRP，且不論葉片還是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組毫玩疑問都是最輕量的，但價(jià)格也是最貴的。即使CF價(jià)格降到11美元/Kg，用CFRP制備葉片的價(jià)格還是過高。因此現(xiàn)在正從原材料、工藝技術(shù)、質(zhì)量控制等方面深入研究，以求降低CFRP的成本。

一般較小型的葉片（如長22m）選用量大價(jià)廉的E-GFRP，樹脂基體以不飽和聚酯為主，也可選用乙烯基酯樹脂或環(huán)氧樹脂。而較大型的葉片（如長42m以上）一般采用CFRP或CF/GFRP，樹脂基體以環(huán)氧樹脂為主。