【技术】风电叶片涂料用树脂研究进展-北极星风力发电网

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化石能源的过度使用导致了目前世界范围内日益严峻的气候变化和能源危机，这已经引起各国政府越来越多的重视，新能源的开发已迫在眉睫。风能是自然界取之不尽、用之不竭的资源，是一种潜力巨大的清洁能源。最近5年，全球风电市场保持快速增长，累计装机量年复合增长率达到16.9%。2014年，全球新增装机量首次突破50GW，其中陆上新增装机量达到48.8GW，海上新增装机量为2.3GW。据全球风能理事会预测，未来5年全球累计装机量将以12.9%的年复合增长率增长。

随着我国经济的快速发展，日益严峻的环境问题及能源浪费成为政府面临的一大难题。我国幅员辽阔，海岸线狭长，特殊的地理位置蕴含着极其丰富的风能资源。2005年的十一五规划中明确提出支持风电等新能源的发展，此后我国风电产业迎来了快速发展。2010年政府下达文件，要求提高风电技术装备水平，确定了风电产业的战略性地位。2014年我国新增装机量达到23GW，同比增长44.2%。经过近10年的发展，目前我国已成为全球最大的风电市场。

1风电叶片的防护

目前市场上的风机叶片材料主要是纤维增强的环氧树脂和不饱和聚酯。风力发电机组运行时会遭受诸多恶劣环境，如温差大、光照强、风砂磨损、酸雨腐蚀以及冰雪侵袭，而叶片在高速运转时，叶尖速度一般会超过100m/s，未经防护的叶片长期暴露在自然环境中，会很快磨损、老化并产生粉化现象，直至发生断裂。另外，大型叶片的吊装耗时且昂贵，一般需要其运行10年以上才进行一次维护。目前最简单有效的防护方法是采用涂料进行保护。不同环境对风电叶片防护涂料的要求也不一样，主要有两种：

1）内陆用防护涂料。目前90%以上的风电机组都是在陆上工作，所处的工作环境往往光照强，风沙及温差大，比如我国西部地区。这就要求叶片防护涂料必须具有优异的耐候性、耐冲击性、耐磨性及高低温柔韧性。此外，这些地方冬季往往比较寒冷，雨雪天气较多，叶片覆冰严重影响了发电效率，并且会大大缩短叶片的使用寿命，因此防覆冰性能也是一个很重要的指标。

2）海上用防护涂料。海洋拥有巨大的风力资源，欧洲国家在海上风电方面走在世界前列。2011年，包括英国、丹麦、荷兰、比利时等在内9个国家的49个风电场总共1247架海上风电机组发电3.294GW。2014年，海上累计装机容量已达到8.771GW。预计到2020年，海上风电装机总量将达到40~55GW，占欧洲用电需求的10%，到2030年将增大至17%。未来的海上风电将会成为发展最为迅速的新能源技术。我国海上风电正在处于快速发展中，如在建的上海东海大桥和临港海上风电场将会引领我国海上风电的发展。因为受到海洋环境的影响，海上风电防护涂料除需具有优异的耐候性及高低温柔韧性外，还需要极佳的防腐性能。此外，优异的防覆冰性也是必不可少的。

无论是内陆用防护涂料，还是海上用防护涂料，与基材优异的附着力、耐化学介质及耐雨蚀性能必不可少。叶片前缘部位是叶片最薄的地方，通常为曲面，最容易受到风沙磨损及雨蚀损坏，大型叶片的前缘防护是一项非常重要的工作，直接决定了叶片的使用寿命及工作效率。传统上采用在叶片前缘贴膜的方法对其进行防护，但是在叶片运行中会产生空气湍流及许多噪音，且很容易遭受紫外线损伤，此外贴膜的二次维护也十分困难。国外对此部位的防护非常重视，目前均采用涂料进行保护，因此风电叶片的防护涂料需要具备诸多优异的性能，才能延长叶片的使用寿命并提高工作效率。树脂是影响叶片涂料的最主要因素，对于树脂的研究，国内外已经进行了许多工作，目前可应用于风电叶片的树脂主要有聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂、有机硅树脂及环氧树脂。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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