1.5　海上風(fēng)電場(chǎng)的腐蝕與防護(hù)

在風(fēng)能的開發(fā)和利用過程中，需要攻克和解決各種環(huán)境條件下風(fēng)電機(jī)組的腐蝕與防護(hù)相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)和問題。由于風(fēng)電機(jī)組各部分結(jié)構(gòu)和各類機(jī)械零部件、電氣控制元器件都要面對(duì)各種腐蝕因素，極大地影響到風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行和使用壽命，因此在開發(fā)和利用風(fēng)能的過程中對(duì)風(fēng)電機(jī)組的防腐蝕技術(shù)提出了更高的要求。

1.5.1　海上風(fēng)電場(chǎng)面臨的腐蝕問題

海上風(fēng)電機(jī)組，除了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)外，其他與陸地風(fēng)電機(jī)組基本相同。其腐蝕等級(jí)受海洋環(huán)境影響，外露結(jié)構(gòu)為ISO 12944－2C5－M，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為C3/C4腐蝕等級(jí)。海上風(fēng)電場(chǎng)與陸地風(fēng)電場(chǎng)的最大區(qū)別在于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，有單樁、重力式、筒形、多樁和浮式結(jié)構(gòu)等。不同的結(jié)構(gòu)型式，都面臨嚴(yán)峻的應(yīng)用環(huán)境，屬于ISO 12944－2Im2的腐蝕等級(jí)。除腐蝕問題外，還會(huì)有：物理性的撞擊，如浮冰塊、船舶靠泊以及其他漂浮物的撞擊等；海洋生物的影響，包括魚類在內(nèi)的海洋動(dòng)物、貝類、植物類等。

海洋因披上了海水這層神秘的面紗而變得深不可測(cè)。在這種環(huán)境下發(fā)展全新的風(fēng)電事業(yè)存在著很大的風(fēng)險(xiǎn)，雖然海洋環(huán)境給風(fēng)電機(jī)組帶來的腐蝕問題目前已有解決方案，但是有些解決方案付出的代價(jià)巨大，成本居高不下，有些解決技術(shù)還不太成熟，工藝繁雜。如果防腐問題處理不好，小則使個(gè)別風(fēng)電機(jī)組發(fā)生故障，影響機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)效率，大則使機(jī)組大面積故障而被迫拆除。如圖1－8所示，從正在安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙可以看到，即使是才開始進(jìn)行安裝的風(fēng)機(jī)，內(nèi)部的主要部件表面已經(jīng)生銹。1996年洛陽工程機(jī)械公司在海南安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用不到一年，部分風(fēng)機(jī)底部出現(xiàn)漆層脫落現(xiàn)象。同年該公司在內(nèi)蒙古安裝的相同型號(hào)的風(fēng)電機(jī)組，采取了與海南風(fēng)電機(jī)組相同的防腐措施，卻沒有出現(xiàn)漆層脫落現(xiàn)象。這是由于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般工作在有穩(wěn)定風(fēng)源的地方，主要是風(fēng)口或者海邊。風(fēng)口的腐蝕因素主要是沙粒，海邊的腐蝕性因素主要是鹽霧，兩者的腐蝕成分不同，所以在防腐技術(shù)方面分為風(fēng)沙型和海洋型兩種。由于海水對(duì)塔架的腐蝕程度高于風(fēng)沙，所以處于海洋環(huán)境的風(fēng)電場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)更嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。

圖1－8　風(fēng)力發(fā)電機(jī)和機(jī)艙

隨著我國(guó)海洋開發(fā)事業(yè)的飛速發(fā)展，海上金屬（鋼鐵）設(shè)施越來越多。金屬材料在海洋惡劣環(huán)境中的腐蝕十分嚴(yán)重，防腐問題逐漸暴露出來，成為海上金屬設(shè)施安全性的重要制約因素之一。據(jù)資料介紹，僅美國(guó)海軍航空兵用于防腐的開支每年就達(dá)到10多億美元；我國(guó)每年因海洋腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失比因火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)、水災(zāi)、地震等自然災(zāi)害造成的損失的總和還要大。近50年來，國(guó)內(nèi)外海洋腐蝕事故向人類一次次敲響警鐘。如1960年，美國(guó)第一艘核潛艇“肛魚”號(hào)的非再生熱交換器所用的0Cr18Ni9不銹鋼管出現(xiàn)了氯離子引起的應(yīng)力腐蝕破裂事故；1969年，由于腐蝕脆性破壞，日本一艘5萬t級(jí)礦石專用運(yùn)輸船突然沉沒；1972年，國(guó)內(nèi)某船舶因異種船體鋼板匹配不當(dāng)，使船體發(fā)生了嚴(yán)重的電偶腐蝕；據(jù)20世紀(jì)70年代統(tǒng)計(jì)資料，海洋平臺(tái)有7%～9%出現(xiàn)事故，其中事故原因中大多數(shù)是腐蝕疲勞破損。在海洋大氣環(huán)境中工作的艦載飛機(jī)以及海面上起飛的水上飛機(jī)，出現(xiàn)過由于修復(fù)腐蝕損壞的費(fèi)用超過本身造價(jià)而提前報(bào)廢的情況，致使美國(guó)空軍提出“優(yōu)先搞好腐蝕控制”的政策。因此，加強(qiáng)海洋環(huán)境中的腐蝕控制減少金屬材料的損耗，避免海上鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)施遭到過早的或意外的損壞，有著非常重要的戰(zhàn)略意義。

1.5.2　海上風(fēng)電場(chǎng)防腐的重要性

海上風(fēng)電機(jī)組防腐是一個(gè)系統(tǒng)工程，對(duì)于機(jī)組的每一部分，從設(shè)計(jì)到現(xiàn)場(chǎng)安裝都必須考慮防腐問題。由于當(dāng)前我國(guó)海上風(fēng)電才剛剛進(jìn)入試驗(yàn)性的示范工程階段，因此在風(fēng)電機(jī)組防腐技術(shù)方面還沒有過多的經(jīng)驗(yàn)和范例。盡管從其他行業(yè)的海上防腐技術(shù)來看，我國(guó)的研發(fā)水平與國(guó)際水平基本同步，但由于海上風(fēng)電機(jī)組投資大、維護(hù)難，加之工作環(huán)境的特殊性，要做到“終身防腐”還有很多困難和技術(shù)難點(diǎn)要克服，只有解決了海上風(fēng)電機(jī)組的防腐問題，才能最大限度地延長(zhǎng)其安全使用壽命，實(shí)現(xiàn)工作期限內(nèi)最低的維護(hù)需求、最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。其中，海上風(fēng)電機(jī)組的防腐技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定是我國(guó)海上風(fēng)電必須要解決的一個(gè)重要問題。由于海上風(fēng)電機(jī)組必須承受高濕、高鹽霧、長(zhǎng)日照的環(huán)境，并根據(jù)季節(jié)不同承受高溫、高風(fēng)速，所以如果不進(jìn)行防護(hù)，風(fēng)電機(jī)組在海上的腐蝕必定非常嚴(yán)重。而且海上風(fēng)電機(jī)組不同于海上鉆井平臺(tái)或船舶軍艦，在受到腐蝕后無法進(jìn)行及時(shí)的修復(fù)和維護(hù)。且海上風(fēng)電機(jī)組由于其特殊的地理環(huán)境和技術(shù)要求，維修費(fèi)用極高。因此，海上風(fēng)電機(jī)組面臨的最大問題就是抗腐蝕，發(fā)展海上風(fēng)電要高度關(guān)注防腐問題。而且，至今國(guó)內(nèi)引進(jìn)的技術(shù)都局限于陸地風(fēng)電機(jī)組的生產(chǎn)，沒有考慮海上風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中將會(huì)遇到的更為惡劣的腐蝕環(huán)境問題，甚至海上風(fēng)電機(jī)組如何解決防腐問題還沒有進(jìn)行過多的探索工作。中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司在江蘇省響水縣近海施工的海上風(fēng)電示范工程所采用的風(fēng)機(jī)就是目前在陸地上所使用的普通1.5MW風(fēng)電機(jī)組，風(fēng)機(jī)的腐蝕問題是困擾該示范工程和即將大規(guī)模開發(fā)的近海風(fēng)電場(chǎng)的最大問題。因此，對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組整體進(jìn)行系統(tǒng)的防腐技術(shù)研發(fā)和攻關(guān)勢(shì)在必行。