文 | 錢(qián)啟良

海南國(guó)信能源公司海南東方風(fēng)力發(fā)電有限公司是我國(guó)最早從事風(fēng)力發(fā)電工作的企業(yè)之一，早在上個(gè)世紀(jì)80年代中期，該公司就在海南省東方市成功的安裝了一臺(tái)由丹麥Vestas引進(jìn)的55kW并網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組，1997年及1998年又先后從德國(guó)引進(jìn)了6臺(tái)250kW及12臺(tái)600kW的風(fēng)電機(jī)組。

根據(jù)海南特殊的自然氣候特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)組多年運(yùn)行過(guò)程中所反映出的問(wèn)題，我們于2004年在《中國(guó)科協(xié)2004年學(xué)術(shù)年會(huì)電力分會(huì)的論文集》中發(fā)表了《試分析海南東方風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)600kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的防雷過(guò)壓保護(hù)系統(tǒng)》一文，2007年又在《中國(guó)風(fēng)能》（即現(xiàn)在的《風(fēng)能》）第4期里發(fā)表了《從海南東方風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組的典型故障談起——對(duì)我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)的一點(diǎn)想法》一文。在這兩篇文章中具體闡述了海南的雷電、霉菌、長(zhǎng)時(shí)間高溫對(duì)風(fēng)電機(jī)組的影響，同時(shí)總結(jié)出“風(fēng)電設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)與風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)?shù)氐木唧w條件緊密結(jié)合，因地制宜設(shè)計(jì)、研發(fā)，使風(fēng)電機(jī)組滿(mǎn)足機(jī)組所在地自然條件的要求，并遵循設(shè)計(jì)——現(xiàn)場(chǎng)使用問(wèn)題反饋——改進(jìn)設(shè)計(jì)——提高的原則”。這兩篇文章實(shí)際上就是我們?cè)诤Ｄ蠌氖嘛L(fēng)電工作多年來(lái)首次談海南的自然氣候條件對(duì)風(fēng)電機(jī)組的影響。

最近幾年，隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，海南又建成了6個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，它們均在海岸帶上，由于海南比較好的風(fēng)能資源集中在海南島的北、西部地區(qū)，且在距離海面只有1公里到1.5公里以?xún)?nèi)的范圍里，所以多數(shù)風(fēng)電機(jī)組機(jī)位距離海水的水面只有幾十米 。目前，海南的一個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)也獲得了批準(zhǔn)并列入國(guó)家規(guī)劃。在最近幾年來(lái)的工作實(shí)踐中，我所了解到的情況是多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備都不同程度的存在著鹽霧腐蝕現(xiàn)象。腐蝕發(fā)生點(diǎn)有的是機(jī)艙內(nèi)電路板、緊固件，有的是葉片、箱變、線(xiàn)路等等，所以本文從鹽霧、相對(duì)濕度、溫度的角度談海南自然氣候條件對(duì)風(fēng)電機(jī)組的影響問(wèn)題。那么在海南為什么會(huì)產(chǎn)生這樣的問(wèn)題呢？下面我將談一談自己的看法。

海南的自然氣候條件造就了海南沿海地區(qū)的高鹽霧

一、海南的自然氣候條件狀況

海南島位于北回歸線(xiàn)以南，全島各地光照時(shí)間較長(zhǎng)。大部分地區(qū)都在2000h以上，風(fēng)能資源好的西部地區(qū)達(dá)2400h－2600h。經(jīng)常出現(xiàn)35℃左右的高溫天氣，一般可達(dá)半年左右，甚至更多。人所共知，海水的蒸發(fā)量與溫度有直接關(guān)系。我國(guó)四大海域從北向南氣溫是遞增的，年平均相對(duì)濕度也是遞增的，即渤海68%、黃海74%、東海79%、南海85%。四大海域鹽霧濃度是有差別的，海南省所在地的南海最高。根據(jù)國(guó)家進(jìn)行鹽霧含量取樣調(diào)查結(jié)果：渤海與黃海0.33mg/m3NaCI－84.1mg/m3NaCI、東海0.29mg/m3NaCI－33mg/m3NaCI、南海1.00mg/m3NaCI－9mg/m3NaCI。根據(jù)海南各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位的地理位置情況及風(fēng)電場(chǎng)微觀選址粗糙長(zhǎng)度突變線(xiàn)的距離理論，應(yīng)該說(shuō)風(fēng)速、相對(duì)濕度、鹽霧數(shù)據(jù)就是南海的數(shù)據(jù)或接近該數(shù)據(jù)。

二、影響鹽霧的因素及腐蝕情況

影響鹽霧主要因素包括：溫度、相對(duì)濕度、鹽溶液的濃度、鹽溶液的pH值、鹽霧沉降量等，其中溫度和相對(duì)濕度、濃度是直接影響鹽霧對(duì)金屬的腐蝕因素。金屬腐蝕的臨界相對(duì)濕度大約為70%。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到或超過(guò)這個(gè)臨界濕度時(shí)，腐蝕速度相應(yīng)加速。南海的年平均相對(duì)濕度是85%，自然腐蝕速度加速。鹽霧的腐蝕作用受到溫度及鹽霧濃度的影響，這種影響狀況見(jiàn)圖1。

由圖1可以看出，當(dāng)溫度在35攝氏度、鹽液濃度在3%時(shí)對(duì)物體的化學(xué)反應(yīng)（腐蝕）作用最大。海南的氣候條件從溫度方面而言有長(zhǎng)達(dá)半年多的時(shí)間里非常適宜35℃這個(gè)溫度條件。這就不難理解海南省建在海岸帶上的幾個(gè)風(fēng)電場(chǎng)中多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)備都出現(xiàn)不同程度的鹽霧防腐現(xiàn)象。海南的風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備應(yīng)該適用于腐蝕標(biāo)準(zhǔn)中的哪一項(xiàng)

一、腐蝕等級(jí)

根據(jù)ISO 12944－2：1998的腐蝕環(huán)境分類(lèi)，按風(fēng)電場(chǎng)所處的不同環(huán)境，風(fēng)力發(fā)電設(shè)施可以分C2、C3、C4和C5幾種腐蝕等級(jí)。風(fēng)塔，包括其它設(shè)備可以分為內(nèi)表面和外表面，內(nèi)表面通常比外表面低一個(gè)腐蝕等級(jí)，見(jiàn)表1。

二、沿海、海上塔筒防腐

（一）塔筒－沿海：PPG WS－002，見(jiàn)表2。

（二）塔筒－海上：PPG WS－003，見(jiàn)表3。

從表2、表3中可見(jiàn)，這個(gè)防腐標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有闡述適用于中國(guó)的哪一個(gè)海域及海岸帶的實(shí)際情況，根據(jù)某公司對(duì)其海上風(fēng)電機(jī)組的情況介紹：風(fēng)電機(jī)組在某海域運(yùn)行沒(méi)有問(wèn)題，然而該風(fēng)電機(jī)組在中國(guó)的海南東方南海海岸線(xiàn)上運(yùn)行時(shí)，機(jī)艙內(nèi)的電路板及部分葉片確被鹽霧腐蝕，這足可以說(shuō)明各海域的自然氣候條件是有區(qū)別的，當(dāng)然應(yīng)該區(qū)別對(duì)待，所以我認(rèn)為應(yīng)該根據(jù)海南的具體自然氣候條件情況，裝在海南海岸帶上的風(fēng)電機(jī)組應(yīng)該按該標(biāo)準(zhǔn)中海上風(fēng)電機(jī)組防腐標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，才能夠更加安全。

提高風(fēng)電設(shè)備防腐能力的措施

表1 風(fēng)塔外表面與內(nèi)表面腐蝕等級(jí)

表2 塔筒外表面

表3 塔筒外表面

提高風(fēng)電設(shè)備的防腐能力應(yīng)該從合理選擇防腐等級(jí)、選擇材料、選擇涂料、材料處理、改進(jìn)防腐工藝、加熱除濕、加熱電源的設(shè)計(jì)方案、與外界有聯(lián)系位置的密封、加強(qiáng)防腐維護(hù)等多方面采取措施；特別要強(qiáng)調(diào)的是，不能只注意風(fēng)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的防腐，還要注意風(fēng)電機(jī)組停止運(yùn)行時(shí)，且加熱除濕設(shè)備也停止工作時(shí)的設(shè)備防腐，此時(shí)應(yīng)該及時(shí)自動(dòng)關(guān)閉設(shè)備與室外通風(fēng)的窗口、處理好密封，使外邊含有鹽霧的潮濕空氣不能進(jìn)入機(jī)艙等設(shè)備內(nèi)部，避免機(jī)艙及其內(nèi)部設(shè)備里邊的電路板、接線(xiàn)的緊固件等電氣部件遭受鹽霧腐蝕，同時(shí)也應(yīng)該提高這些元件自身的防腐能力，待恢復(fù)送電時(shí)不影響風(fēng)電機(jī)組的開(kāi)機(jī)運(yùn)行工作。

特別提示

近幾年來(lái)，我國(guó)在大力發(fā)展海上風(fēng)電，海南已經(jīng)列入計(jì)劃，容量是35萬(wàn)千瓦。根據(jù)我前邊所列出的中國(guó)各個(gè)海域的相對(duì)濕度、鹽霧情況，包括本文沒(méi)有講到的紫外線(xiàn)北方低南方高的情況，霉菌情況等，我們的風(fēng)電機(jī)組制造商在為各個(gè)海域設(shè)計(jì)、制造海上風(fēng)電機(jī)組時(shí)，在防鹽霧、防潮濕、霉菌、紫外線(xiàn)等方面要區(qū)別對(duì)待，對(duì)于海上的風(fēng)電設(shè)備仍需“因地制宜”，妥善處理。

結(jié)語(yǔ)

海南具有特殊的自然氣候條件，它包括強(qiáng)雷電、紫外線(xiàn)、鹽霧、霉菌、臺(tái)風(fēng)以及相對(duì)濕度、溫度高等情況，所以海南無(wú)論是陸上還是海上風(fēng)電，其設(shè)備一定要滿(mǎn)足海南、南海的自然氣候條件的要求，同時(shí)風(fēng)電場(chǎng)的同志也要加強(qiáng)提高設(shè)備的運(yùn)維能力，確保風(fēng)電場(chǎng)正常安全運(yùn)行。