风电叶片涂料生产亟待实现本土化
□ 国家化工行业生产力促进中心郭鸿霖 国电物资集团 向国鼎
风电作为最具活力和发展潜力的可再生能源，多年来一直受到世界各国的广泛关注。据世界风能协会统计，近10年来全球年均新增装机增长率超过30%，累计装机增长率超过25%，主要分布在欧洲、北美及亚洲地区。2010年我国(不包括台湾地区)新增安装风电机组12904台，装机容量18927.99MW，同比增长73.3%；累计装机容量达44733.29MW，超过美国，位居世界第一。国家发改委能源研究所发布的《中国风电发展路线图2050》显示，到2020、2030和2050年，我国风电装机容量将分别达到2亿、4亿和10亿千瓦，届时分别满足5%、8%、17%的电力需求。在减少有害气体排放的同时，带动了复合材料及相关产业的发展进步。
我国风电叶片涂料尚处于发展初期
风电在中国属于新兴产业，作为其重要配套材料之一——风电涂料起步相对较晚。据统计，近年来国内风电涂料市场年需求量在3万吨左右，主要由国外涂料品牌主导，特别是叶片涂料几乎全部依赖进口，国内涂料企业所占的市场份额不到15%。
在这些国外品牌涂料企业中，丹麦赫普（Hempel）的塔架涂料市场占有率最高，另外有挪威的佐敦（Jotun）、荷兰的阿克苏诺贝尔以及美国式玛卡龙（Sigmaka lon）。叶片涂料中，德国的米克维奇（Mankiewicz）、美国的PPG、德国的巴斯夫和博格林（Bergolin）等公司占有优势。其中PPG推出的“薄膜型”风机叶片涂层防护系统可在不改变涂料性能的基础上使用量减少60%，并可提升涂料的附着柔韧性、缩短干燥时间、增强耐腐蚀和耐候性能。
由于我国风电涂料起步较晚，目前参与风电涂料生产的企业还相对较少，主要包括西北永新集团有限公司、中远关西涂料化工有限公司、湖南湘江涂料集团有限公司、石家庄金鱼涂料集团、常州普兰纳涂料有限公司等。这些企业的创新发展使得我国本土企业在风电领域也取得了一定的成就。其中，中远关西自2008年起生产的风电机电涂料和风电塔筒涂料相继在湘电集团有限公司等企业得到应用；西北永新早在2006年就把风电涂料作为重点项目来发展，并以塔架涂料等为重点攻关对象，其风电塔架涂料已经能适应“三北”寒冷干旱沙漠地区、海洋气候条件下的要求，形成系列配套产品，并已在西北一些地区开始使用。但由于前一阶段我国尚未颁布风电叶片涂料的行业标准，各涂料企业在研发叶片涂料时缺乏明确的技术参照。因此，我国风电涂料的产业发展还处于初级阶段。
国内风场环境对涂料提出特殊要求
一般情况下，风力发电场所自然条件都比较恶劣，常年风力在4级以上，并经常伴有风沙；塔架和叶片常年受到阳光的强烈曝晒，风雨、冰雹的侵袭，且时常遭受寒流与高温频繁变化影响；对于地处海边的风电设备，还会受到水汽、盐雾的侵蚀及海水浪花的泼溅，因此风电设备极易受到腐蚀。风力发电站所处的风场环境特点要求所有的风电涂料具有良好的耐候性、耐水性、附着力及防腐性能，且要求具备漆膜坚硬、耐外力冲击等优点。
由于我国的多数风场位于风沙冲击区域，因此风电叶片涂料要经受更多的考验。风电叶片涂料首先要有抵御紫外光对树脂的侵害作用，更要经受得住风砂、浮尘以及雨雾等对基材的侵蚀。因为风电叶片正常运转过程中叶尖线速可达80米/秒，相当于F1赛车的最高时速，风中含有的砂粒或水滴会对叶片表面产生强烈的冲击，如果叶片涂料耐砂蚀或雨蚀性能不佳，防护涂层将在几年内就发生明显损耗。因为采用的涂料防护没有考虑风砂的侵蚀，国外某著名主机厂2006年安装在内蒙风场的叶片目前大部分涂层已出现严重磨损。
鉴于国内风电叶片涂料产业存在的问题，为了突破技术瓶颈，科技部于2009年11月将《MW级风力发电机组风轮叶片原材料国产化》项目列入国家“863”科技研究发展计划，给予重点支持，《叶片表面保护涂料规模化制备技术研究》是其中一个子项目。项目要求保护涂料能提高叶片耐紫外线老化、耐风沙侵蚀以及耐湿热、盐雾腐蚀能力，适应我国南北方不同极端气候条件下风电场的使用需求，保证风轮叶片20年的设计使用寿命。经过各单位的合作攻关，目前已取得了明显成效：新型氟碳树脂开发工作已经完成，性能测试、制漆、应用工作正在进行之中，多数技术指标已经达到或超过设计要求，个别技术指标正在考核检验之中；水性聚氨酯面漆已完成制漆、试涂工作，目前已进入综合性能考核阶段；《风力发电机组风轮叶片涂料技术要求和实验方法》的技术规范已经完成，2012 年1 月9 日获得了国家认监委的批准，正式颁布并实施；与面漆配套的封底腻子、底漆的筛选工作已经完成，底、面配套的应用考核正在进行之中；施工工艺正在探索整理之中。
若干反思
“十二五”期间，作为7大战略新兴产业之一的风电产业还将处于高速发展阶段，风电产业的迅猛发展必然会给风电涂料业带来机遇。2010年, 按风电机组的产量计算, 风电涂料的产值超过10 亿元。根据风能发展目标, 我国风电装机容量2015年将达到1亿千瓦， 2020年达到2亿千瓦，“十二五”末风电涂料产值将达到30亿～40亿元。根据估算，2010～2020年，我国风电涂料约需13万吨，有近70亿元的市场规模，风电涂料市场方兴未艾，发展前景广阔。
然而，机会与挑战同在，我国风电涂料特别是风电叶片涂料产业相对落后是不争的事实，产业发展之路也将布满荆棘。我国风电涂料业必须充分认识自身现状，不断通过创新与突破，缩短与国外巨头之间的差距。
第一，加大投入，增强技术创新能力，掌握核心技术主导权。
第二，重视产、学、研、用各环节、各阶段的技术衔接和融会贯通，促进新技术成果的完善化、实用化、效能化、产业化。
第三，夯实基础，提高品质，做好产品。
第四，落实规范，颁布标准，推行我国风电叶片涂料的认证制度。目前国际上风电涂料最权威的认证是德国劳氏船级社的GL认证，国外几大风电涂料厂家如Mankiewicz、Bergolin、Maga、PPG等都通过了GL认证。为促进我国风电涂料的规范化管理，建议在落实风电叶片涂料技术规范、颁布实施国家标准的基础上，推行我国的风电叶片涂料认证制度，提高准入门槛，确保风电涂料产业的健康、稳定发展。
第五，适应发展变化需要，以最佳的施工效果赢得市场。现在的风电业主及设备制造、安装企业在选择风电涂料时，不仅考察涂料质量的优劣，更注重的是施工工艺及涂装质量的优劣。他们的涂料招标条件是：实行叶片涂装总承包，由施工者自带涂料按叶片设计规范进行涂装施工，检验合格后按叶片个数进行结算。不仅要求涂料生产、销售、施工、服务形成相互配套的一条龙体系，更重要的是各环节在质量上要绝对保证。国内风电涂料生产企业要在竞争中立于不败之地，必须要尽快转变陈旧的思维方式和管理模式，尽早适应这种新发展、新变化带来的挑战，以最佳的施工质量来赢得市场、求得发展。
第六，重视低碳、环保要求，加大风电叶片涂料水性化开发力度。目前，我国溶剂型风电叶片涂料仍占市场主导地位，但溶剂型涂料污染严重，与风能的绿色环保属性不符。水性涂料显然更符合低碳、环保要求和绿色新能源发展方向。因此，水性化必将成为未来风电叶片涂料发展的必然趋势。但是，涂料水性化的道路面临着成本问题，以及涂膜硬度、耐风砂、抗紫外线侵蚀能力等问题。
第七，跟踪分析，持续改进。我国风电叶片涂料技术相对落后，必须要长期坚持跟踪调查涂装效果。根据调查结果，进行有针对性的改进，以稳步减少与国外竞争对手之间的差距。