大型化、多场景下，风电涂料的本土化替代效应正逐步增强，同时跨国涂料集团也在改变，以适应市场对产品高性能、多功能、低成本、更环保的需求。
涂料被称为“工业外衣”，具有防腐、装饰及绝缘、降噪等用途。随着风电市场容量的不断扩大，涂料将陪伴风电机组走向更多元化的应用场景，新材料、智能化、环保型将成为涂料领域未来发展的主线。
本土化替代效应逐步增强
涂料是风电产业链中的重要一环，按使用部位主要分为塔筒涂料和叶片涂料。
风电塔筒主要为碳钢材质，采用中高端长效型防腐涂料涂层体系。涂料主要品种为环氧类涂料和丙烯酸聚氨酯涂料，占到塔筒涂料总用量的95%以上，还有少部分用到性能更好的氟碳漆等品种。塔筒外壁的典型涂料体系主要是环氧富锌底漆+环氧中间漆（环氧云铁中间漆或环氧厚浆漆）+丙烯酸聚氨酯面漆体系。在轻腐蚀环境下，可以采用环氧底漆代替环氧富锌底漆使用。为了涂装的便利性，塔筒内壁一般使用与外壁相同的涂料，也可去掉面漆，或者在轻腐蚀环境下只用中间漆（作为底漆使用）和面漆的情况，总膜厚要比外壁薄。塔筒涂料的关键性能要求是优秀的附着力、耐盐雾性能和耐老化性能。
机械手操作自动化涂装过程（来源：中材叶片）
风电叶片是玻璃钢材质，用于此处的涂料主要有以下四种配套方案：无溶剂的聚氨酯胶衣+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。无溶剂（固含量≥95%）和水性化体系已经占到叶片涂料总用量的60%以上。叶片长期处于高速旋转状态，且运行环境条件苛刻，对所用涂料的关键要求是优异的附着力、柔韧性、耐磨性和耐老化性能。
此外，法兰（接触面）、基础环、海上桩基、机舱罩和导流罩（轮毂罩）、齿轮箱和发电机、变速箱、轮毂和底座等部件，海上风电安装船舶、海底电缆，同样需要相应的涂料。风电设备维修也会带来涂料需求。
根据行业的统计数据，目前国内风电叶片涂料的市场需求每年为2万~3万吨，市场规模约8亿~10亿元。塔筒涂料市场规模与之大体相当。根据全球风能理事会（GWEC）预测，到2025年，全球风电叶片、塔筒涂料市场规模分别约34亿元、41亿元。根据市场研究报告，全球风电涂料市场规模预计在未来几年内将以年均5%左右的速度增长。中国作为全球最大的风电市场，涂料市场规模占据全球的较大份额，并呈现逐年增长态势。业内人士表示，虽然风电装机容量增加为涂料带来更大的市场需求，但受市场竞争的影响，涂料价格持续走低，企业利润率有所下滑。
风电涂料市场集中度较高，竞争激烈，入围门槛高，呈现少数大型企业主导的格局。在塔筒涂料领域，外资品牌占主导地位，排名前四的企业（挪威佐敦、美国PPG、丹麦海虹老人、荷兰阿克苏诺贝尔）占据80%的市场份额。在叶片涂料领域，中国麦加芯彩、挪威佐敦、德国美凯威奇、美国PPG、荷兰国际位居品牌前五强。其中，麦加芯彩一家独大，占据一半左右的市场份额。
海上风电面临风力大、湿度高、盐度高等问题，且检测、维修成本远高于陆上，因此，海上风电对涂料的力学性能和防腐性能要求较陆上风电高得多。目前，海上风电应用的主流涂料品牌一般都有着较长发展历史，或者拥有较多应用经验的口碑积淀、深厚的技术储备和资金实力。
有业内人士分析指出，风电发展初期，装备制造业作为新兴产业，我国主要依靠国外技术，在全套引进及其后的消化过程中，逐步形成了对国外配套体系的简单依赖，这其中就包括涂料。然而，在2005年国家相关政策提出“风电设备国产化率要达到70%以上”要求后，国内涂料品牌纷纷开拓风电领域，诞生了麦加芯彩、西北永新、福斯特等知名国产品牌。
从市场竞争趋势来看，中国风电涂料行业的国产化替代效应逐步增强，从最初由外资品牌占据主导地位，到现在已经形成中国与国际品牌同步竞争的市场格局。在海洋工程防腐等领域，国内涂料企业不断提升科技含量，市场占比正在快速增加，但树脂等主要原料仍依赖于进口。针对产业链下游对涂料功能性要求越来越高的情况，在某些细分市场中，本土品牌有机会提供个性化产品，成为了行业领军企业。
“不过，本土企业的参与、进入，并不意味着国外品牌的退出。相反，国外品牌也在改变，以适应中国市场的变化。相对于国外品牌的原始影响力和市场基础，以及产品性能、规模、成本、服务等方面的综合优势，国内品牌仍然需要努力。”西北永新涂料有限公司董事田兆会向《风能》坦言。
环境对涂料性能提出更高要求
装机规模的迅速扩大、风电设备的大型化之势加快，以及风电开发应用场景的丰富，都对风电设备承受各种各样的环境腐蚀能力和使用寿命提出了更高的要求，因此，迫切需要与之相配套的涂料。
首先，需提高风电涂料的性能和质量，使其具备多种功能，兼具各种特性，包括耐候性、耐腐蚀性和耐磨性等。其中，在湿冷地区，前缘防护、结冰是风电叶片面临的较大问题。佐敦涂料的一位专家表示，前缘材料被破坏，会降低4%~20%的发电效率。据统计，前缘修复费用在叶片维修成本中的占比最大，几乎可以达到一半以上，且随着风电机组的快速大型化，叶尖的速度将会更快，这对叶片涂料的性能和施工提出了更高要求。此外，有国外研究表明，叶片挂冰运转，机组发电量会减少1%~20%，甚至因为动平衡受到影响而导致事故，风电场运行和维护的成本进而大幅上升。
其次，风电设备运行时间长达20~25年，要求涂料能在恶劣环境下保持长时间的稳定性。从目前的实际使用效果看，对于涂料的使用寿命，各家企业各有所长，市场或客户也会各有侧重。接受《风能》采访时，田兆会刚考察完中国首个千万千瓦风电大基地现场。他表示，经过24年持续跟踪涂层状态，风电机组涂料完全满足当初15年设计寿命要求，在风沙易冲蚀的基础环以上1.5米范围，涂层没有可观察到的冲蚀痕迹，也未进行过集中维修重涂。不过，有业内人士表示，位于南方的风电场，尤其是海上风电场，每年都会有大批风电机组需要进行涂料维修，特别是叶片前缘和海上结构件。
最后，在测试和评估阶段，涂料需要经过大量的破坏性模拟试验等实验室测试和现场验证，以满足应用环境要求。特别是目前的研究多在实验室条件下进行，而实际应用的环境复杂多变，需要进一步验证涂层的真实性能和持久性，以满足风电应用环境的特殊要求。
此外，在提高性能的同时，还必须控制好涂料的生产成本。也就是说，经济性是决定企业在涂料市场竞争力的重要因素之一。
涂料生产车间（来源：麦加芯彩）
新材料不断推陈出新
随着新材料技术的突破，能够提升风电设备性能的新型涂料不断涌现，以提高风电设备的性能和寿命。例如，常温固化氟碳涂料采用FEVE氟碳树脂，它是由氟单体和共聚单体形成的严格交替共聚结构，氟单体保护了共聚单体，从而赋予氟碳涂料优异的耐候性。还有一类含氟聚氨酯共聚物具有较小的表面张力，同时保护树脂免受紫外线和化学品的侵蚀，在涂膜的固化过程中，含氟长侧链的氟原子发生迁移富集至涂膜表面，使得氟碳涂料具有优异的耐候性和表面自洁性能。
石墨烯富锌涂料具有高防腐性、高附着力和优异的耐磨性能，可代替传统富锌底漆的使用。由于降低了锌含量，从而减少了对锌资源的依赖，更利于环保和人员的健康安全。不过，对于石墨烯富锌涂料而言，还需要在生产工艺、质量稳定性和市场应用方面积累经验，才能实现更广泛的应用。
纳米材料也被广泛应用于防腐涂料中，其具有较高的比表面积和活性，能够提供更好的保护性能。例如，纳米二氧化钛、纳米氧化锌等具有优良的抗紫外线性能、抗菌性和自清洁性能，能够降低涂层的老化程度和附着物的积聚。
利用生物基材料和可降解材料研发的风电涂料，能够减少对环境的污染和资源的消耗。此外，业界还在针对降噪、抗病毒等特殊需求研发相应的功能性涂料。
“新的涂料技术、材料极多，但在风电领域未必需要过分强调这一点。更为实际的是，明晰问题，以适用、解决问题为要。”田兆会向《风能》指出。
无溶剂及水性涂料成热门选择
随着国家越来越重视环保，涂料行业对环保性的要求越来越高。未来，需要更低挥发性有机化合物（VOC）、低气味、低污染的环保型涂料，以减少对环境的负面影响。
风电涂料正在朝着无溶剂及水性化等环境友好型方向发展。在环保性和安全性上，水性涂料从生产到使用的全过程VOC排放较少，在保证防护性能与油性涂料达到相同标准的情况下，对环境更加友好。同时，其具有优异的柔韧性能和耐候性能，可以有效提高涂层体系的防护性，避免叶片在运转时因弯曲应力、雨蚀、砂蚀等而引发开裂导致漆面受损。水性漆使用水作为稀释剂，在生产、运输和应用过程中发生火灾的风险较低，相对于传统溶剂性涂料更安全。为促进节能环保，从2015年2月1日起，国家对涂料征收4%的涂料消费税，但是对于施工状态下VOC含量低于420g/L的涂料免征消费税。水性漆的VOC排放可控制在300g/L以下。因此，水性涂料成为风电领域的热门选择。
“国外企业在水性树脂生产技术、分散剂、固化剂等关键领域取得了显著进展。水性涂料的成本相对较高，主要是因为水性涂料需要使用昂贵的水性树脂和分散剂，导致国内企业在成本方面与国外企业存在差距。同时，国外企业在市场占有率高的情况下，可以通过规模效应和技术优势来降低生产成本，缩小与油性涂料的差距。”佐敦涂料的一名专家在接受《风能》采访时表示。
西北永新涂料有限公司的一位专家表示，涂料是配方产品，但运用同样的原料和配方，生产出的产品往往也会存在明显差异。对于水性涂料而言，更是需要经历无数次试验，才可能换来数据的可靠与产品的稳定。
麦加芯彩相关负责人进一步解释说，“高性能水性工业涂料的研发，要经过成膜物质研究、配方设计、工艺创新、设备匹配、客户应用等全产品链开发，才能推向市场。”目前，麦加芯彩已经开发出多款风电水性涂料产品，如水性聚氨酯面漆和抗结冰水性聚氨酯面漆。
在水性涂料的涂装环节，塔筒涂料水性化的关键是富锌底漆的水性化。涂装时，需要注意底漆对钢结构底材产生的闪锈，特别是焊接和塔筒接连部位。而叶片厂的生产体量大，生产节奏快，对生产效率要求更高，在使用水性涂料施工时对温湿度要求高，水分不易蒸发，只能通过环境温湿度进行调整。针对环保问题，溶剂型风电涂料可在具有优异性能的前提下，转换为高固体份涂料和无溶剂涂料，也能够降低VOC，从而达到环保的要求。
目前，水性涂料技术日趋成熟，尽管其成本不具优势，施工方面存在制约，但在绿色发展理念下，或将在未来市场中成为主导。
塔筒涂装质量检测修补（来源：西北永新）
向数字化与智能化方向发展
21世纪是智能化时代，涂料行业同样在朝着智能化方向发展。上述佐敦涂料专家向《风能》介绍，智能涂料是具有一个或多个特性的材料，通过外部刺激控制（雨水冲刷等），能够达到自清洁的效果。这些涂料在经济性、可持续性、美观性、多功能性和耐久性等方面具有优势，适用于多个行业。
在涂装环节，数字化和信息化技术广泛应用于风电涂料领域，从装备、生产的智能化，到计划、检验、物流的数字化，使得涂料供应链从工艺配方的制定、生产任务的优化排程、生产配料的精准备料与投放、生产过程的执行与控制、生产质量的管控、仓储与物流的管理与追踪，都实现了智能化，有效提升了涂料的生产效率与绿色化水平。
国家标准亟待修订
“随着风电技术的快速迭代，叶片涂料的发展非常迅速，风电涂料现行国家标准《风力发电设施防护涂装技术规范》（GB/T31817―2015）所规定的材料及技术要求已经远远不能满足行业的需要。为此，各个整机商、塔筒厂和叶片厂纷纷制定各自的企业标准以规范涂装质量。”中国涂料工业协会技术工业委员会专家常委、北新灯塔涂料水性及风电涂料事业部总经理李运德表示，“各个厂家的技术要求虽然大多相似，但也存在不少差异之处，部分技术指标设定不尽合理，这就给涂料生产厂家供应产品及行业规范质量带来一些困惑。”
在此背景下，全国涂料与颜料标准化技术委员会对GB/T31817―2015标准提出修订申请，并于今年4月由国家标准化管理委员会批准立项。据负责牵头修订该国标的李运德向《风能》介绍，标准修订将汲取行业发展的最新成果，邀请产业链代表企业参与，并充分征求产业链关联企业的意见，以形成行业共识，推动标准更好地贯彻执行。该标准的技术内容包括风电机组各个部分的涂层配套方案设计、涂料及涂层体系性能要求、施工工艺要求等。
抓住机遇，长期坚持与专注
随着风电行业的快速发展，风电涂料市场规模不断扩大，吸引了众多企业进入该领域，市场竞争日趋激烈。风电涂料的技术要求远高于普通工业涂料，对企业的研发能力和技术创新能力都提出了更高的要求，需要企业不断更新技术和产品，提升产品竞争力，强化产业链协同创新和关键核心技术攻关，以应用带创新，以创新促应用，攻克“卡脖子”技术和产品。
李运德向《风能》表示，涂料行业应遵从全生命周期设计理念，按照全生命周期的经济性和环保性设计涂层材料，以实现与风电机组同寿命为发展方向。为此，需要加大投入，不断改进和优化配方。在塔筒涂料方面，无溶剂或超高固体份涂料、高耐候和高防腐涂料将是未来的重点开发方向。叶片涂料的关注点将在防结冰技术、前缘保护漆的长效性和施工性能等。需要强调的是，对于叶片涂料而言，应在提高固体物质含量的同时，保持较快的干燥速率，以提高涂装施工效率和涂层质量，特别是改善局部性能。
面对客户和应用场景的多样化，风电行业需要定制化的涂料解决方案。为此，风电行业应进一步整合产业链上下游，形成更加完整的产业生态。企业应加强与客户的沟通与合作，深入了解并快速响应客户需求，为其提供个性化的解决方案。涂料企业售后服务要和涂装单位及其涂装相关人员的技能培训、能力提升相结合。同时，业界应防止涂料的低价竞争，提高国家和行业标准，协助制定政策法规；积极开拓国内外市场，扩大销售渠道，提高品牌知名度和市场占有率。
针对风电行业对环保的更高要求，田兆会建议，企业应关注环保法规的调整，及时调整生产和经营策略，确保符合相关法规要求，为绿色环保再作新贡献。他特别提到，溶剂型涂料包装桶为危险废物，应减少和控制使用量，同时推广采用大包装、内衬包装等。
“在工业涂料市场，没有捷径可走，只有长期的坚持和专注才有可能在国际巨头林立的市场中占有一席之地。”麦加芯彩董事长、总经理黄雁夷在公开采访中的表述或许代表了行业的共同心声。
来源：《风能》杂志，文：王芳
