工業涂料：低碳經濟時代下的風電涂料
2010-12-27 10:08:06
556
能源是現代工農業的生命，在我國目前的能源結構中，煤碳占69％，石油占20％，水電、風電、核電等新能源一共只占7％左右。清潔能源比重很低，這與低碳經濟發展格格不入，為此必須改變我國的能源結構。
在這些能源中，是清潔的可再生能源，發展風力發電對調整能源結構、減少二氧化碳等有害氣體和粉塵的排放，減輕環境污染等方面有著非常重要的意義。風電作為清潔能源具有很多優勢：它比水電更具開發潛力，與核電相比，建設周期短、安全性高；與太陽能相比，成本更接近傳統能源。
目前我國的風電主要集中在北部地區，預計再花十多年時間，在甘肅、內蒙、河北、江蘇等地形成幾個上千萬千瓦級的風電基地，實現2020年裝機規模l億千瓦。而我國還擁有十分豐富的近海風能資源，其量值是陸上風能的3倍，它可開發裝機達10億千瓦，現在世界各國都緊盯著這些海洋能源，國為陸上資源已逐漸匱乏，所以他們準備先下手為強。我國的風能潛力世界第一，與太陽能相比更具有現實可行性，大力發展風能符合國際大趨勢。
但建立風能發電場必須正視并加以考慮的突出問題是其防腐蝕問題，由于我國風能裝機增長率很快,2008年為106．5％，是世界上增長速率最快的國家，在2008年就從風能裝機排名第四位躍井到第三位，因此對解決其防腐蝕問題要求十分迫切，于是風電涂料隨之紅火起來。
隨著化石能源的逐漸枯竭、環保呼聲的高漲及對氣候變化的關注，隨著人們對傳統能源種種弊端的認識不斷深化，風電在全球范圍內獲得了廣泛認可和較快發展，我國風電的發展尤其引人注目。隨之而來的，是對風力發電設備的大量需求，從而帶動風力發電裝備用防護涂料（簡稱風電涂料）的發展。
對風電涂料的要求
風力發電設備主要由槳葉、風機及塔架組成。其中塔架是需要涂裝的主要部位，風力發電站所處的風場是自然條件惡劣的戶外環境，常年風力在4級以上，并伴有風砂，塔架在這里受到日光的強烈曝曬，經受風雨、冰雪的侵襲，并受到寒流與高溫變化的影響。對于地處海邊的塔架，還會受到水汽、鹽霧的侵蝕及海水浪花的潑濺，因此極易受到腐蝕。風力發電站所處風場的環境特點，要求所用的涂料應具有良好的耐候性、耐水性、附著力及防腐性能，且漆膜堅硬、耐外力沖擊等優點。風機塔架設備大量采用鋼結構，因此會造成金屬腐蝕。而對于塔筒內外所處的腐蝕環境，對塔筒內外壁應分別采用不同的防腐涂裝體系。根據國際標準IS012944-2《腐蝕環境分類》的規定，塔筒外壁應處于C4(高大氣腐蝕環境)至C5一M很高(海洋)腐蝕環境，包括C5一I很高(工業)腐蝕環境；而塔筒內壁由于不直接與外部大氣自然環境接觸，則應屬于C3腐蝕環境(中等)。又據該標準一l，塔桶的防腐保護等級為“長期”，即其防腐壽命一般要求在20年以上。這樣，就需要此防腐蝕涂層整體涂膜較厚，又鑒于塔筒為圓形，故要求涂層的延展性優良。
我國風電涂料現狀
風電裝備制造業作為新興產業，在初期主要依靠國外技術。在全套引進及其后的消化工程中，逐步現成了對國外配套體系的簡單依賴，其中就包括涂料。因此也現成了目前的風力發電涂料主要由國外品牌供應，直接進口或本地化生產的實際。國內企業關注到風電涂料市場較晚，參與較少。
在2009年之前，國內有關風電涂料的研究公開消息較少，目前對風電涂料的研究和交流比較活躍，包括了以塔架涂料和葉片涂料為主的風電涂料。以2009年初中國涂料工業協會上報風電葉片涂料國產化項目、常州涂料化工研究院防腐蝕年會以風電涂料主題、西北永新公開風電涂料國產化行動等為標志，2009年可以看成是我國風電涂料的元年。
永新在2000年參與了玉門風電場塔架的涂裝，研究成果《風力發電機塔架用防腐蝕涂料》發表在2001年的《涂料工業》上，這應是國內最早有關風電涂料的文章。在2008年《現代涂料與涂裝》又發表了《高耐候抗風蝕涂料的研究》一文，這是永新持續關注和研究不斷深入的體現，更早的技術積累，是陳士杰老前輩在1966年完成的某項實驗。
到2009年，對風電涂料的關注成為涂料行業的一個重點和熱點，中國涂料工業協會及專家委員會、常州涂料化工研究院、北方涂料化工研究設計院等行業機構及科研單位，第三屆特種涂料與涂裝研討會和2009年防腐蝕年會等行業會議，永新、金魚、湘江、普蘭納等涂料企業都在不同程度上關注、參與和推進風電涂料研究與市場工作。
研究的重點，是陸地和海上、南方和北方不同環境甚至極端氣候條件下下塔架防護涂料的經濟性、環保性、穩定性、適宜性、有效性等，是葉片涂料耐紫外老化、耐風沙侵蝕以及耐濕熱、鹽霧腐蝕的能力。技術解決路線基本圍繞重防腐、沖擊能量吸收、耐沾污防結冰技術展開。
在科技部發布的國家高技術研究發展計劃（863計劃）新材料技術領域“MW級風力發電機組風輪葉片原材料國產化”重點項目中，風電葉片表面保護涂料規模化制備技術研究作為研究內容列入，要求突破關鍵技術，推動國產化，研究提出并形成相關行業標準和技術規范，保障我國風電產業的健康、穩定和快速發展。
雖然風電涂料在整個風電裝備投入中所占份額很小，但可喜的是，風電裝備企業也已經逐漸認識到風電涂料存在的不足和重要性，認為腐蝕不僅影響到機組設備的美觀、運行維護和發電效率，嚴重情況下會影響到結構強度，引發設備安全問題，從性能、成本、質量、保證能力等方面對風電涂料予以關注，尋求和涂料供應商的密切合作，這有利于改進對風電涂料的理解，推進國產化進程。
我國今后風電涂料開發重點
(1)開發高性能環氧通用型底漆和聚氨酯面漆配套體系；
(2)開發高性能的聚硅氧烷面漆和氟碳面漆，開發高疏水性葉片涂料；
(3)開發高性能水性涂料配套體系；
(4)涂料配套體系應符合國際標準ISO12944和／或相關的標準如NORSOKM．501(表面處理和防護涂料)等的要求；
(5)積累工程應用經驗，尤其是離岸工程。
