我国风电叶片涂料发展机遇与挑战！
2024-07-30 09:42:58
admin
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近年来，我国风能发展迅速，特别是在国家保增长政策牵动下，将新能源—风电的发展作为我国经济可持续发展的长远大计，随之而来在全国各地掀起了一股“风电热”。在全球正遭受金融危机冲击的同时，我国整个风电行业却迅速膨胀，同时也带动了风机设备的高速发展，风机叶片是风能技术进步的关键核心，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。
由于风机叶片的工作环境一般是海边或者风沙大的沙漠地带，经常受到空气介质、紫外线、沙尘、雷电、暴雨、冰雪的侵袭，运行条件和运行环境极其严酷，然而作为制造叶片的材料（如不饱和聚酯树脂、环氧树脂）本身是很难在这样恶劣的环境中长时间保持完好的。因此，对于保护叶片基材的叶片涂料提出了更高的性能要求。而我国风电技术起步较晚，风电涂料目前也基本是国外产品，近期我国为了推动新能源、新技术的发展，下大力度加强风电技术以及风电涂料国产化，以确保我国经济可持续发展。
随着中国经济的持续发展，对能源的需求增长很快，风能作为一种绿色可再生资源在我国已经获得了长足的发展，风力发电不仅环境友好，可再生，而且成本低、建设周期短、不存在燃料限制，是新能源中最具有发展潜力的领域，有望成为主流电源之一。近年来，在我国国家财政的扶持下，风电及风电设备企业有如雨后春笋般迅速成长。
（一）整机企业：2004年我国风电整机企业仅有六家，而目前已达67家。但由于规模和技术的影响，今后的竞争仍将主要集中在金风科技、东方电气和华锐风电三巨头之间。
（二）零部件企业：零部件占风电整机成本的80%以上，风电整机的巨大需求带来的国内零部件的缺口，拉动国内风机零部件企业快速发展。发电机、齿轮箱、叶片等已经基本满足国内风电产业的需求。
（三）风机叶片企业：目前，中国风机叶片市场已经形成外资企业、民营企业、研究院所、上市公司等多元化的主体投资形式。外资企业主要有GE、LM、GAMESA、VESTAS等，国内企业以时代新材、中材科技、中航惠腾、中复连众为代表，生产叶片的厂家国内已达50多家，竞争较为激烈。
（四）配套能源与材料：风电装备市场的增长必将带动与之相配套的胶粘剂、涂料等产品的需求，在金融危机笼罩下的全球低靡供需环境影响下，我国一些涂料及原材料企业受到了严重的影响，而我国风电新兴产业的发展无疑给防腐涂料行业迎来了一线生机，为我国防腐涂料企业带来了新的发展机遇。
2.我国风电叶片涂料现状与发展
2.1我国风电叶片涂料研究现状
风轮叶片是风力发电机组的关键核心部件之一，约占其总成本的20%左右，因此有效控制风轮叶片的制造成本是降低风力发电机组总造价的重要途径之一。风电叶片涂层在风电叶片上的主要作用是提供光滑的空气动力学表面，防止叶片被紫外线降解、湿气侵蚀和风沙磨蚀等，风电涂层性能的优劣严重影响风电设备的使用寿命，对确保风电设备的正常运转起着决定性作用。
2008年的金融危机让全球涂料行业受到了重创，企业在养精蓄锐，加强自我结构调整的同时，也在随时观察市场发展动态，伺机而发。风电涂料是新兴产业—风电的配套材料，它的发展不但得到涂料界的青睐，而且也受到下游厂家的重视。如在江苏盐城召开的“2009年防腐涂料年会”上，聚集了国内外195家防腐蚀涂料及风电领域企业，会议围绕着风电装备的塔筒、叶片以及风机等部件对涂料产品的需求，从其设计要求、市场发展、技术研发、涂装施工等角度进行了全面的研讨。
继而我国科技部将新材料技术领域“MW级风力发电机组风轮叶片原材料国产化”列为国家863重点项目，其中“高性能多用途叶片保护涂料的研发及规模化生产技术研究”被列为“叶片辅料原材料国产化的制备及应用技术研究”课题的一部分。从以上内容可以看出：我国通过开展863项目研究攻关，来推动我国MW级风轮叶片关键结构材料的国产化，以保障我国风电产业的健康、稳定和快速发展。
2.2我国风电涂料市场布局
由于我国风电行业起步较晚，随之带来的是其配套涂层的技术开发与经验的滞后，从目前国内风电领域涂料应用情况来看，风机塔筒涂层技术要求不太高，国内如中远关西涂料已经大规模生产与应用，而风电叶片涂料市场已被进口产品完全占领，如：Basf、Mankiewicz、Bergolin、PPG等。近年来，虽然我国一些比较有远见的涂料企业也加强了风电叶片涂料的开发，但叶片涂料技术要求比较高，非一般防腐蚀涂层所代替，更需要经过长期研究和现场实验数据的积累。由于风机叶片维修成本较高，涂层的优劣严重影响其在恶劣环境下的破化程度和使用寿命，以至国内叶片厂家十分看重叶片涂层的性能。在当年的金融危机下，努力寻找市场商机的国内涂料企业纷纷投入此领域进行研究与开发，也逐渐兴起了不少风电叶片涂料制造厂商，如：西北永新、中远关西等，说明了我国已加快了风电叶片涂料产品的研发速度，在新兴产业带动下，防腐涂料发展将更加健全。
从风电行业市场发展来看，随着风电叶片市场规模的扩大，我国风电及配套涂层技术也将不断完善，在国产化技术的推动下，国家的风电产业将逐步独立与强大。
虽然我国许多涂料企业已加强了风电涂料的开发进度，但目前，国内生产叶片的厂家使用的叶片涂料基本采用进口产品，而且不同涂料厂商的配套涂料体系各异。
2.4风电叶片涂层性能要求
风电叶片一般置于环境恶劣的沙漠、海洋、高山等边缘地带，导致其必将受到自然环境的严重影响，为了提高其使用寿命，必须对其涂层性能进行严格要求。
2.4.1表面结构平滑完整。
风电涂层在风电叶片上的主要作用是提供光滑的空气动力学表面，防止外界环境污染与入侵，如果叶片有砂眼,下雨时就会积水，在受到雷击的时候这些水分会瞬间蒸发，产生的蒸汽压力会使叶片爆炸或裂开，这对机组来说是灾难性的、致命的。
2.4.2具有优异的物理机械性能，如优异的附着力、干燥性、耐磨性、延展性及损失模量。
（一）在风机叶片配套涂料的所有性能中，对叶片基材的附着力性能是其他性能得以发挥和实现的前提，不管是叶片涂料的使用者还是生产者对这一性能指标都极为重视。
（二）随着叶片大型化，风电涂层还需在脱模叶片过程中能够快速操作，包括快速固化和易于混合等。
（三）涂膜的粘弹性对叶片涂料性能起着不可忽视的作用。旋转的叶片受到大气、尘埃甚至砂砾的高速冲击、刮擦，特别是叶片边缘部位，对涂膜的耐磨性、延展性、抗刮伤强度能要求较高。
2.4.3具有优异的化学性能。
2.4.4具有较高的固体份，VOC较低。基于环保与施工者健康因素考虑，应选择低VOC涂料。
2.4.5此外，叶片涂层要适应我国南北方不同极端气候条件下风电场使用需求，保证风轮叶片20年的设计使用寿命。
3.1缺乏质量认证与业绩
由中国海洋石油总公司科技发展部主办的2009防腐蚀涂料年会上，引入了风电涂料议题，国家涂料质量监督检验中心、全国涂料和颜料标准化技术委员会、中国船级社、挪威船籍社、SSPC等机构组织积极参加了本次会议，并对风电机组及叶片涂层标准进行了探讨。
虽然防腐蚀涂料在中国市场正处于快速发展时期，但风电叶片涂层没有相应的技术标准与质量认证体系，导致风电涂料特别是风电叶片涂层实际研究中无规可循，涂层性能的优劣难以以实际试验数据来证明，叶片厂家只能购买高价位进口涂料产品，却不敢轻易选用国内产品，而国内一些涂料企业只能盲目模仿进口涂料产品。随着中国工业化建设的不断推进，技术引进与行业体系的完善，风电防腐涂料产业在享受着下游新兴产业所带来的新的发展机遇刺激的同时，也将结出硕果。
3.2我国叶片涂料技术发展道路曲折
目前我国运用在风电设施的国外品牌涂料实际运行效果并不理想，涂膜实际保护性能不尽人意，叶片风蚀损坏严重，需要定期修补，导致维修成本较高；国内风电涂料多采用溶剂型，污染严重，与风能环保属性不符；我国叶片保护涂层研究与开发严重滞后，虽然国内一些具有创新精神的涂料厂家已经研制出风机叶片配套涂层，且产品防腐性能较好，甚至可以与进口产品相媲美，但叶片厂家短期内难以对其涂层综合性能优劣进行准确的评估，以致国内叶片涂料产品还未能大规模应用到风机叶片上。
4.我国风电涂料国产化途径与阻力
4.1我国风电涂料国产化途径
随着我国风电产业的蓬勃发展，与其相关的化工产品获得了巨大发展空间。风电机组零部件相对应的树脂、玻璃纤维、涂料等复合材料的需求日趋加大，随着河北、蒙东、蒙西、酒泉等地区千万千瓦级基地的建设，风电涂料的性能改进、成本降低等工作尤为迫切。现阶段我国涂料企业应及时把握市场动向，针对风电涂装这个行业性的技术难题，对三北寒旱风沙区风电设施运行于腐蚀环境分析，结合和兼顾现有防腐体系，以自主开发方式为主，从性能改善与匹配、适用、耐风沙防结冰、环保、水性化、降低总体涂装成本、改进涂装工艺等着手，将风电设施的涂装需求细分，针对性开发和设计相应叶片涂料、涂装配套体系、涂装工艺。将使我国本土企业在前途广阔的风电涂料领域占有一席之地。
4.1.1提高涂料产品性价比
目前风电每度电成本已经下降到0.5-0.6元/kWh，这是风电的完全成本，并且随着技术进步以及风电制造业的规模化，成本还将进一步下降。与此同时，涂料作为风电配套材料，随着竞争的加剧，其利润空间将逐步缩小，国外风电涂料产品价格较高，随着我国风电设备国产化步伐的增进，配套涂料产品将部分替代或逐步完全取代进口产品。
4.1.2政策驱动
4.2我国风电涂料国产化阻力
我国风电技术起步较晚，加上企业自主研发的风电叶片涂料业绩较少甚至为零，而涂料成本仅占风电叶片成本的很小一部分，但对风机叶片的使用寿命具有决定性作用。为了躲避风险，国内大部份风电企业还是选择了成本高昂的进口涂料，面对价格较低的国产涂料只能望洋兴叹，从而导致我国国内涂料企业产品无法推广，自主研发的风电叶片涂料被边缘化。
5.结论
对于防腐涂料企业来说，在受到我国新能源巨大发展潜力刺激的同时，也面临着技术和市场的挑战，要共同努力发展我国自主品牌的风电防腐涂层，走研发与应用一体化道路，才能推动中国风电涂料市场健康、稳步的发展。
来源：水漆助手
