在寒冷地区或南方湿冷风场安装的风力发电机冬季运行时常遭受结冰气候的严重影响。风机叶片结冰会改变气动外形和载荷分布,降低发电功率,影响运行安全。叶片防冰、除冰技术一直是风电行业的重要课题。其中,电热防冰具有高能效、可设计性强及高可靠性等优势,成为叶片防冰的主要技术路径之一。本课题针对风机叶片在低温、湿冷南方风场的结冰问题,提出叶片壳体前缘预埋碳晶电热膜的防冰方法。计算叶片防冰功率,设计和制备碳晶电热膜复合结构并考察这种结构的电热行为和力学性能。论文的主要研究内容和结果如下:（1）采用有限元分析软件,建立风机叶片简易模型,仿真计算了风场工况环境下维持叶片防冰状态时的供给功率下限;仿真计算了无风、不运行条件下,叶片材料耐温性限定的供给功率上限。设计了防冰叶片功率分布图,为防冰叶片制造提供碳晶电热膜设计依据;制备了碳晶电热膜夹芯板并在两种实际环境中测试了升温曲线,仿真计算结果与之比较分别偏高16.5%和18.5%,这是试验环境散热效果无法完全模拟风场环境所致。（2）针对碳晶电热膜无法在真空灌注工艺中渗透树脂的问题,设计构造了开槽通道,并对开槽间距、灌注方向进行了试验研究,通过对灌注后板材树脂含量分布状态的考察,优化开槽尺寸与开槽灌注方向,并得到良好的灌注效果,提供碳晶电热膜引入叶片制造的工艺方法。（3）对碳晶电热膜引入叶片铺层后对叶片蒙皮玻璃钢板和叶片壳体夹芯板的力学性能的影响进行了试验研究。结果表明,碳晶玻璃钢弯曲性能略有提升,而拉伸强度因为电热膜和玻璃钢的界面问题下降约6%,但仍满足叶片设计要求且不影响壳体夹芯复合构件的弯曲性能。碳晶夹芯复合结构的面层强度提高7.72%,夹芯板复合结构弯曲强度提升16.35%,且失效模式均未发生改变。（4）针对在应用中“低温结冰-高温加热”的苛刻服役条件,对壳体碳晶电热玻璃钢板循环加热后的尺寸变化和力学性能变化进行了研究,结果显示,碳晶电热玻璃钢板循环加热250次厚度无变化,循环加热100次力学性能无变化,碳晶电热膜防冰复合结构具有良好的热循环稳定性。根据以上研究结果,碳晶电热膜复合结构的设计可以满足叶片防冰的应用需求。