大型化、多場景下,風(fēng)電涂料的本土化替代效應(yīng)正逐步增強(qiáng),同時(shí)跨國涂料集團(tuán)也在改變,以適應(yīng)市場對產(chǎn)品高性能、多功能、低成本、更環(huán)保的需求。
涂料被稱為“工業(yè)外衣”,具有防腐、裝飾及絕緣、降噪等用途。隨著風(fēng)電市場容量的不斷擴(kuò)大,涂料將陪伴風(fēng)電機(jī)組走向更多元化的應(yīng)用場景,新材料、智能化、環(huán)保型將成為涂料領(lǐng)域未來發(fā)展的主線。
本土化替代效應(yīng)逐步增強(qiáng)
涂料是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán),按使用部位主要分為塔筒涂料和葉片涂料。
風(fēng)電塔筒主要為碳鋼材質(zhì),采用中高端長效型防腐涂料涂層體系。涂料主要品種為環(huán)氧類涂料和丙烯酸聚氨酯涂料,占到塔筒涂料總用量的95%以上,還有少部分用到性能更好的氟碳漆等品種。塔筒外壁的典型涂料體系主要是環(huán)氧富鋅底漆+環(huán)氧中間漆(環(huán)氧云鐵中間漆或環(huán)氧厚漿漆)+丙烯酸聚氨酯面漆體系。在輕腐蝕環(huán)境下,可以采用環(huán)氧底漆代替環(huán)氧富鋅底漆使用。為了涂裝的便利性,塔筒內(nèi)壁一般使用與外壁相同的涂料,也可去掉面漆,或者在輕腐蝕環(huán)境下只用中間漆(作為底漆使用)和面漆的情況,總膜厚要比外壁薄。塔筒涂料的關(guān)鍵性能要求是優(yōu)秀的附著力、耐鹽霧性能和耐老化性能。
風(fēng)電葉片是玻璃鋼材質(zhì),用于此處的涂料主要有以下四種配套方案:無溶劑的聚氨酯膠衣+水性聚氨酯面漆、水性聚氨酯面漆、聚氨酯底漆+聚氨酯面漆、聚氨酯面漆。無溶劑(固含量≥95%)和水性化體系已經(jīng)占到葉片涂料總用量的60%以上。葉片長期處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài),且運(yùn)行環(huán)境條件苛刻,對所用涂料的關(guān)鍵要求是優(yōu)異的附著力、柔韌性、耐磨性和耐老化性能。
此外,法蘭(接觸面)、基礎(chǔ)環(huán)、海上樁基、機(jī)艙罩和導(dǎo)流罩(輪轂罩)、齒輪箱和發(fā)電機(jī)、變速箱、輪轂和底座等部件,海上風(fēng)電安裝船舶、海底電纜,同樣需要相應(yīng)的涂料。風(fēng)電設(shè)備維修也會帶來涂料需求。
根據(jù)行業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),目前國內(nèi)風(fēng)電葉片涂料的市場需求每年為2萬~3萬噸,市場規(guī)模約8億~10億元。塔筒涂料市場規(guī)模與之大體相當(dāng)。根據(jù)全球風(fēng)能理事會(GWEC)預(yù)測,到2025年,全球風(fēng)電葉片、塔筒涂料市場規(guī)模分別約34億元、41億元。根據(jù)市場研究報(bào)告,全球風(fēng)電涂料市場規(guī)模預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)將以年均5%左右的速度增長。中國作為全球最大的風(fēng)電市場,涂料市場規(guī)模占據(jù)全球的較大份額,并呈現(xiàn)逐年增長態(tài)勢。業(yè)內(nèi)人士表示,雖然風(fēng)電裝機(jī)容量增加為涂料帶來更大的市場需求,但受市場競爭的影響,涂料價(jià)格持續(xù)走低,企業(yè)利潤率有所下滑。
風(fēng)電涂料市場集中度較高,競爭激烈,入圍門檻高,呈現(xiàn)少數(shù)大型企業(yè)主導(dǎo)的格局。在塔筒涂料領(lǐng)域,外資品牌占主導(dǎo)地位,排名前四的企業(yè)(挪威佐敦、美國PPG、丹麥海虹老人、荷蘭阿克蘇諾貝爾)占據(jù)80%的市場份額。在葉片涂料領(lǐng)域,中國麥加芯彩、挪威佐敦、德國美凱威奇、美國PPG、荷蘭國際位居品牌前五強(qiáng)。其中,麥加芯彩一家獨(dú)大,占據(jù)一半左右的市場份額。
海上風(fēng)電面臨風(fēng)力大、濕度高、鹽度高等問題,且檢測、維修成本遠(yuǎn)高于陸上,因此,海上風(fēng)電對涂料的力學(xué)性能和防腐性能要求較陸上風(fēng)電高得多。目前,海上風(fēng)電應(yīng)用的主流涂料品牌一般都有著較長發(fā)展歷史,或者擁有較多應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的口碑積淀、深厚的技術(shù)儲備和資金實(shí)力。
有業(yè)內(nèi)人士分析指出,風(fēng)電發(fā)展初期,裝備制造業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè),我國主要依靠國外技術(shù),在全套引進(jìn)及其后的消化過程中,逐步形成了對國外配套體系的簡單依賴,這其中就包括涂料。然而,在2005年國家相關(guān)政策提出“風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化率要達(dá)到70%以上”要求后,國內(nèi)涂料品牌紛紛開拓風(fēng)電領(lǐng)域,誕生了麥加芯彩、西北永新、福斯特等知名國產(chǎn)品牌。
從市場競爭趨勢來看,中國風(fēng)電涂料行業(yè)的國產(chǎn)化替代效應(yīng)逐步增強(qiáng),從最初由外資品牌占據(jù)主導(dǎo)地位,到現(xiàn)在已經(jīng)形成中國與國際品牌同步競爭的市場格局。在海洋工程防腐等領(lǐng)域,國內(nèi)涂料企業(yè)不斷提升科技含量,市場占比正在快速增加,但樹脂等主要原料仍依賴于進(jìn)口。針對產(chǎn)業(yè)鏈下游對涂料功能性要求越來越高的情況,在某些細(xì)分市場中,本土品牌有機(jī)會提供個(gè)性化產(chǎn)品,成為了行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)。
“不過,本土企業(yè)的參與、進(jìn)入,并不意味著國外品牌的退出。相反,國外品牌也在改變,以適應(yīng)中國市場的變化。相對于國外品牌的原始影響力和市場基礎(chǔ),以及產(chǎn)品性能、規(guī)模、成本、服務(wù)等方面的綜合優(yōu)勢,國內(nèi)品牌仍然需要努力。”西北永新涂料有限公司董事田兆會向《風(fēng)能》坦言。
環(huán)境對涂料性能提出更高要求
裝機(jī)規(guī)模的迅速擴(kuò)大、風(fēng)電設(shè)備的大型化之勢加快,以及風(fēng)電開發(fā)應(yīng)用場景的豐富,都對風(fēng)電設(shè)備承受各種各樣的環(huán)境腐蝕能力和使用壽命提出了更高的要求,因此,迫切需要與之相配套的涂料。
首先,需提高風(fēng)電涂料的性能和質(zhì)量,使其具備多種功能,兼具各種特性,包括耐候性、耐腐蝕性和耐磨性等。其中,在濕冷地區(qū),前緣防護(hù)、結(jié)冰是風(fēng)電葉片面臨的較大問題。佐敦涂料的一位專家表示,前緣材料被破壞,會降低4%~20%的發(fā)電效率。據(jù)統(tǒng)計(jì),前緣修復(fù)費(fèi)用在葉片維修成本中的占比最大,幾乎可以達(dá)到一半以上,且隨著風(fēng)電機(jī)組的快速大型化,葉尖的速度將會更快,這對葉片涂料的性能和施工提出了更高要求。此外,有國外研究表明,葉片掛冰運(yùn)轉(zhuǎn),機(jī)組發(fā)電量會減少1%~20%,甚至因?yàn)閯悠胶馐艿接绊懚鴮?dǎo)致事故,風(fēng)電場運(yùn)行和維護(hù)的成本進(jìn)而大幅上升。
其次,風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長達(dá)20~25年,要求涂料能在惡劣環(huán)境下保持長時(shí)間的穩(wěn)定性。從目前的實(shí)際使用效果看,對于涂料的使用壽命,各家企業(yè)各有所長,市場或客戶也會各有側(cè)重。接受《風(fēng)能》采訪時(shí),田兆會剛考察完中國首個(gè)千萬千瓦風(fēng)電大基地現(xiàn)場。他表示,經(jīng)過24年持續(xù)跟蹤涂層狀態(tài),風(fēng)電機(jī)組涂料完全滿足當(dāng)初15年設(shè)計(jì)壽命要求,在風(fēng)沙易沖蝕的基礎(chǔ)環(huán)以上1.5米范圍,涂層沒有可觀察到的沖蝕痕跡,也未進(jìn)行過集中維修重涂。不過,有業(yè)內(nèi)人士表示,位于南方的風(fēng)電場,尤其是海上風(fēng)電場,每年都會有大批風(fēng)電機(jī)組需要進(jìn)行涂料維修,特別是葉片前緣和海上結(jié)構(gòu)件。
最后,在測試和評估階段,涂料需要經(jīng)過大量的破壞性模擬試驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)室測試和現(xiàn)場驗(yàn)證,以滿足應(yīng)用環(huán)境要求。特別是目前的研究多在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行,而實(shí)際應(yīng)用的環(huán)境復(fù)雜多變,需要進(jìn)一步驗(yàn)證涂層的真實(shí)性能和持久性,以滿足風(fēng)電應(yīng)用環(huán)境的特殊要求。
此外,在提高性能的同時(shí),還必須控制好涂料的生產(chǎn)成本。也就是說,經(jīng)濟(jì)性是決定企業(yè)在涂料市場競爭力的重要因素之一。
新材料不斷推陳出新
隨著新材料技術(shù)的突破,能夠提升風(fēng)電設(shè)備性能的新型涂料不斷涌現(xiàn),以提高風(fēng)電設(shè)備的性能和壽命。例如,常溫固化氟碳涂料采用FEVE氟碳樹脂,它是由氟單體和共聚單體形成的嚴(yán)格交替共聚結(jié)構(gòu),氟單體保護(hù)了共聚單體,從而賦予氟碳涂料優(yōu)異的耐候性。還有一類含氟聚氨酯共聚物具有較小的表面張力,同時(shí)保護(hù)樹脂免受紫外線和化學(xué)品的侵蝕,在涂膜的固化過程中,含氟長側(cè)鏈的氟原子發(fā)生遷移富集至涂膜表面,使得氟碳涂料具有優(yōu)異的耐候性和表面自潔性能。
石墨烯富鋅涂料具有高防腐性、高附著力和優(yōu)異的耐磨性能,可代替?zhèn)鹘y(tǒng)富鋅底漆的使用。由于降低了鋅含量,從而減少了對鋅資源的依賴,更利于環(huán)保和人員的健康安全。不過,對于石墨烯富鋅涂料而言,還需要在生產(chǎn)工藝、質(zhì)量穩(wěn)定性和市場應(yīng)用方面積累經(jīng)驗(yàn),才能實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。
納米材料也被廣泛應(yīng)用于防腐涂料中,其具有較高的比表面積和活性,能夠提供更好的保護(hù)性能。例如,納米二氧化鈦、納米氧化鋅等具有優(yōu)良的抗紫外線性能、抗菌性和自清潔性能,能夠降低涂層的老化程度和附著物的積聚。
利用生物基材料和可降解材料研發(fā)的風(fēng)電涂料,能夠減少對環(huán)境的污染和資源的消耗。此外,業(yè)界還在針對降噪、抗病毒等特殊需求研發(fā)相應(yīng)的功能性涂料。
“新的涂料技術(shù)、材料極多,但在風(fēng)電領(lǐng)域未必需要過分強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。更為實(shí)際的是,明晰問題,以適用、解決問題為要?!碧镎讜颉讹L(fēng)能》指出。
無溶劑及水性涂料成熱門選擇
隨著國家越來越重視環(huán)保,涂料行業(yè)對環(huán)保性的要求越來越高。未來,需要更低揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)、低氣味、低污染的環(huán)保型涂料,以減少對環(huán)境的負(fù)面影響。
風(fēng)電涂料正在朝著無溶劑及水性化等環(huán)境友好型方向發(fā)展。在環(huán)保性和安全性上,水性涂料從生產(chǎn)到使用的全過程VOC排放較少,在保證防護(hù)性能與油性涂料達(dá)到相同標(biāo)準(zhǔn)的情況下,對環(huán)境更加友好。同時(shí),其具有優(yōu)異的柔韌性能和耐候性能,可以有效提高涂層體系的防護(hù)性,避免葉片在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)因彎曲應(yīng)力、雨蝕、砂蝕等而引發(fā)開裂導(dǎo)致漆面受損。水性漆使用水作為稀釋劑,在生產(chǎn)、運(yùn)輸和應(yīng)用過程中發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)較低,相對于傳統(tǒng)溶劑性涂料更安全。為促進(jìn)節(jié)能環(huán)保,從2015年2月1日起,國家對涂料征收4%的涂料消費(fèi)稅,但是對于施工狀態(tài)下VOC含量低于420g/L的涂料免征消費(fèi)稅。水性漆的VOC排放可控制在300g/L以下。因此,水性涂料成為風(fēng)電領(lǐng)域的熱門選擇。
“國外企業(yè)在水性樹脂生產(chǎn)技術(shù)、分散劑、固化劑等關(guān)鍵領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展。水性涂料的成本相對較高,主要是因?yàn)樗酝苛闲枰褂冒嘿F的水性樹脂和分散劑,導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)在成本方面與國外企業(yè)存在差距。同時(shí),國外企業(yè)在市場占有率高的情況下,可以通過規(guī)模效應(yīng)和技術(shù)優(yōu)勢來降低生產(chǎn)成本,縮小與油性涂料的差距?!弊舳赝苛系囊幻麑<以诮邮堋讹L(fēng)能》采訪時(shí)表示。
西北永新涂料有限公司的一位專家表示,涂料是配方產(chǎn)品,但運(yùn)用同樣的原料和配方,生產(chǎn)出的產(chǎn)品往往也會存在明顯差異。對于水性涂料而言,更是需要經(jīng)歷無數(shù)次試驗(yàn),才可能換來數(shù)據(jù)的可靠與產(chǎn)品的穩(wěn)定。
麥加芯彩相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)一步解釋說,“高性能水性工業(yè)涂料的研發(fā),要經(jīng)過成膜物質(zhì)研究、配方設(shè)計(jì)、工藝創(chuàng)新、設(shè)備匹配、客戶應(yīng)用等全產(chǎn)品鏈開發(fā),才能推向市場?!蹦壳?,麥加芯彩已經(jīng)開發(fā)出多款風(fēng)電水性涂料產(chǎn)品,如水性聚氨酯面漆和抗結(jié)冰水性聚氨酯面漆。
在水性涂料的涂裝環(huán)節(jié),塔筒涂料水性化的關(guān)鍵是富鋅底漆的水性化。涂裝時(shí),需要注意底漆對鋼結(jié)構(gòu)底材產(chǎn)生的閃銹,特別是焊接和塔筒接連部位。而葉片廠的生產(chǎn)體量大,生產(chǎn)節(jié)奏快,對生產(chǎn)效率要求更高,在使用水性涂料施工時(shí)對溫濕度要求高,水分不易蒸發(fā),只能通過環(huán)境溫濕度進(jìn)行調(diào)整。針對環(huán)保問題,溶劑型風(fēng)電涂料可在具有優(yōu)異性能的前提下,轉(zhuǎn)換為高固體份涂料和無溶劑涂料,也能夠降低VOC,從而達(dá)到環(huán)保的要求。
目前,水性涂料技術(shù)日趨成熟,盡管其成本不具優(yōu)勢,施工方面存在制約,但在綠色發(fā)展理念下,或?qū)⒃谖磥硎袌鲋谐蔀橹鲗?dǎo)。
向數(shù)字化與智能化方向發(fā)展
21世紀(jì)是智能化時(shí)代,涂料行業(yè)同樣在朝著智能化方向發(fā)展。上述佐敦涂料專家向《風(fēng)能》介紹,智能涂料是具有一個(gè)或多個(gè)特性的材料,通過外部刺激控制(雨水沖刷等),能夠達(dá)到自清潔的效果。這些涂料在經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)性、美觀性、多功能性和耐久性等方面具有優(yōu)勢,適用于多個(gè)行業(yè)。
在涂裝環(huán)節(jié),數(shù)字化和信息化技術(shù)廣泛應(yīng)用于風(fēng)電涂料領(lǐng)域,從裝備、生產(chǎn)的智能化,到計(jì)劃、檢驗(yàn)、物流的數(shù)字化,使得涂料供應(yīng)鏈從工藝配方的制定、生產(chǎn)任務(wù)的優(yōu)化排程、生產(chǎn)配料的精準(zhǔn)備料與投放、生產(chǎn)過程的執(zhí)行與控制、生產(chǎn)質(zhì)量的管控、倉儲與物流的管理與追蹤,都實(shí)現(xiàn)了智能化,有效提升了涂料的生產(chǎn)效率與綠色化水平。
國家標(biāo)準(zhǔn)亟待修訂
“隨著風(fēng)電技術(shù)的快速迭代,葉片涂料的發(fā)展非常迅速,風(fēng)電涂料現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)力發(fā)電設(shè)施防護(hù)涂裝技術(shù)規(guī)范》(GB/T31817―2015)所規(guī)定的材料及技術(shù)要求已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足行業(yè)的需要。為此,各個(gè)整機(jī)商、塔筒廠和葉片廠紛紛制定各自的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以規(guī)范涂裝質(zhì)量?!敝袊苛瞎I(yè)協(xié)會技術(shù)工業(yè)委員會專家常委、北新燈塔涂料水性及風(fēng)電涂料事業(yè)部總經(jīng)理李運(yùn)德表示,“各個(gè)廠家的技術(shù)要求雖然大多相似,但也存在不少差異之處,部分技術(shù)指標(biāo)設(shè)定不盡合理,這就給涂料生產(chǎn)廠家供應(yīng)產(chǎn)品及行業(yè)規(guī)范質(zhì)量帶來一些困惑?!?/p>
在此背景下,全國涂料與顏料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會對GB/T31817―2015標(biāo)準(zhǔn)提出修訂申請,并于今年4月由國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會批準(zhǔn)立項(xiàng)。據(jù)負(fù)責(zé)牽頭修訂該國標(biāo)的李運(yùn)德向《風(fēng)能》介紹,標(biāo)準(zhǔn)修訂將汲取行業(yè)發(fā)展的最新成果,邀請產(chǎn)業(yè)鏈代表企業(yè)參與,并充分征求產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)聯(lián)企業(yè)的意見,以形成行業(yè)共識,推動標(biāo)準(zhǔn)更好地貫徹執(zhí)行。該標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容包括風(fēng)電機(jī)組各個(gè)部分的涂層配套方案設(shè)計(jì)、涂料及涂層體系性能要求、施工工藝要求等。
抓住機(jī)遇,長期堅(jiān)持與專注
隨著風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展,風(fēng)電涂料市場規(guī)模不斷擴(kuò)大,吸引了眾多企業(yè)進(jìn)入該領(lǐng)域,市場競爭日趨激烈。風(fēng)電涂料的技術(shù)要求遠(yuǎn)高于普通工業(yè)涂料,對企業(yè)的研發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力都提出了更高的要求,需要企業(yè)不斷更新技術(shù)和產(chǎn)品,提升產(chǎn)品競爭力,強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān),以應(yīng)用帶創(chuàng)新,以創(chuàng)新促應(yīng)用,攻克“卡脖子”技術(shù)和產(chǎn)品。
李運(yùn)德向《風(fēng)能》表示,涂料行業(yè)應(yīng)遵從全生命周期設(shè)計(jì)理念,按照全生命周期的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性設(shè)計(jì)涂層材料,以實(shí)現(xiàn)與風(fēng)電機(jī)組同壽命為發(fā)展方向。為此,需要加大投入,不斷改進(jìn)和優(yōu)化配方。在塔筒涂料方面,無溶劑或超高固體份涂料、高耐候和高防腐涂料將是未來的重點(diǎn)開發(fā)方向。葉片涂料的關(guān)注點(diǎn)將在防結(jié)冰技術(shù)、前緣保護(hù)漆的長效性和施工性能等。需要強(qiáng)調(diào)的是,對于葉片涂料而言,應(yīng)在提高固體物質(zhì)含量的同時(shí),保持較快的干燥速率,以提高涂裝施工效率和涂層質(zhì)量,特別是改善局部性能。
面對客戶和應(yīng)用場景的多樣化,風(fēng)電行業(yè)需要定制化的涂料解決方案。為此,風(fēng)電行業(yè)應(yīng)進(jìn)一步整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游,形成更加完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)與客戶的溝通與合作,深入了解并快速響應(yīng)客戶需求,為其提供個(gè)性化的解決方案。涂料企業(yè)售后服務(wù)要和涂裝單位及其涂裝相關(guān)人員的技能培訓(xùn)、能力提升相結(jié)合。同時(shí),業(yè)界應(yīng)防止涂料的低價(jià)競爭,提高國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),協(xié)助制定政策法規(guī);積極開拓國內(nèi)外市場,擴(kuò)大銷售渠道,提高品牌知名度和市場占有率。
針對風(fēng)電行業(yè)對環(huán)保的更高要求,田兆會建議,企業(yè)應(yīng)關(guān)注環(huán)保法規(guī)的調(diào)整,及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)和經(jīng)營策略,確保符合相關(guān)法規(guī)要求,為綠色環(huán)保再作新貢獻(xiàn)。他特別提到,溶劑型涂料包裝桶為危險(xiǎn)廢物,應(yīng)減少和控制使用量,同時(shí)推廣采用大包裝、內(nèi)襯包裝等。
“在工業(yè)涂料市場,沒有捷徑可走,只有長期的堅(jiān)持和專注才有可能在國際巨頭林立的市場中占有一席之地。”麥加芯彩董事長、總經(jīng)理黃雁夷在公開采訪中的表述或許代表了行業(yè)的共同心聲。