風電裝備腐蝕分析與涂料防護綜述

甘肅酒泉是第一個開工建設的千萬千瓦級風電基地項目，于2009年8月8日正式宣布啟動，一期規模380萬千瓦。甘肅省遼闊而狹長,風能資源豐富，條件得天獨厚。甘肅風電建設始于1997年6月的4臺300千瓦機組，到2008年已位列全國第7位（見圖1）。    圖1：全國及甘肅省的風電發展規劃（單位：萬kw）

    1.3．風電裝備制造業
　　風電裝備制造業是隨著風電新能源的發展而快速成長起來的新產業領域。
　　風電裝備產業鏈一般包括原材料供應商、零部件制造商、制造商、維修及認證等。
　　風電裝備由于受其本身的結構、形狀、重量等限制，運輸成本占相當大的比重，因此其零部件中的塔架和葉片工廠布局往往是靠近風電場，出于競爭等考慮，整機制造工企業也大多分散在風電場附近布局。
　　我國一些風力資源豐富、具備一定工業和交通基礎或綜合實力較強的地方已經形成了風電裝備制造業體系或特色產品，比如甘肅酒泉、內蒙古包頭、江蘇鹽城，比如天津、保定等等。在甘肅、內蒙古、新疆、吉林、河北和江蘇的6大風電產業基地之外，將計劃增加湖北恩施和吉林白城。
　　我國的風電整機制造企業，按照累計裝機規模，金風、華銳、東汽是第1梯隊，各自比例達到10%以上，其它包括浙江運達、航天安迅能、上海電氣、廣東明陽、湘電風能、常州軌道新譽等，另外有一些新進入的企業如重慶海裝等，總數約70多家。葉片制造企業有中航惠騰、中復連眾、天津東汽、中材科技、天威葉片、華翼風電、中能風電等。與臺灣的合作也出現了新的進展。如果葉片的產能完全釋放，基本滿足1-2年內整機制造企業的發展需求。
　　外資的風電整機制造企業主要是Gamesa歌美薩、Vestas維斯塔斯、GE、Suzlon蘇司蘭、Nordex恩德等（大多同時生產葉片）。主要葉片制造企業是LM-艾爾姆。
　　由于大量資本的進入，風電裝備制造業已經出現了產業過熱的表征，成為當前討論和分析的焦點之一，這從另外一個側面說明，風電裝備制造業的競爭將加劇，而風電機組的實際中標價格也已經開始下降，同時促進產品改進升級和國產化速度加快。
　　國家對風電裝備的國產化有明確規定，這也是國內風電裝備制造業快速發展的基礎之一。
　　葉片是風電設備中對化工原材料依賴最大的部件，環氧樹脂（及不飽和聚酯等）和玻璃纖維及其織物是其關鍵原材料，環氧結構膠粘劑、泡沫夾芯材料及葉片保護涂料是輔助原材料，這些產品剛剛列入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。
　　2.風力發電裝備運行環境分析
　　從涂裝防護的角度，基礎及支撐結構（塔架）、風輪葉片及機艙罩和整流罩、發電機組、控制電氣設備、變壓器等部件是重點。
ISO 12944研究討論的是采用防護涂料體系對鋼結構進行防腐蝕保護方而的內容。該標準給出了三個耐久性范圍：低(L ) ：2-5年，中等(M )：5-15年，高(H)：15年以上。耐久性是一個能夠幫助業主進行維修計劃的技術依據，在出現涂層褪色、粉化、污損、磨損、撕裂，或者出于美觀或其它原因，維修涂裝工作需要頻繁進行。
　　風電機組面臨的是大氣腐蝕環境（劃分C1非常低、C2低、C3中等、C4高、C5-1很高(工業)、C5-M很高(海洋)6個等級）、水和土壤腐蝕環境（Im1淡水、Im2海水或鹽水、Im3土壤）。這是目前風電機組金屬表面防腐設計的主要依據。
　　大氣中磨損應力(磨蝕)，可能因為風挾帶的顆粒(例如砂粒)摩擦鋼結構、葉片表而產生破壞，另外是水滴、冰雹、沙塵暴甚至飛鳥等較大物的撞擊破壞。這在沙漠戈壁風電場塔架迎風面及底部、風電葉片表面、箱式落地變壓器迎風側面比較常見和明顯，特別是葉片的葉尖速度在許多情況下超過70m/s,磨損會造成結構破壞、效率下降和損失。