1.5　海上风电场的腐蚀与防护

在风能的开发和利用过程中，需要攻克和解决各种环境条件下风电机组的腐蚀与防护相关的技术难点和问题。由于风电机组各部分结构和各类机械零部件、电气控制元器件都要面对各种腐蚀因素，极大地影响到风电机组的安全运行和使用寿命，因此在开发和利用风能的过程中对风电机组的防腐蚀技术提出了更高的要求。

1.5.1　海上风电场面临的腐蚀问题

海上风电机组，除了基础结构外，其他与陆地风电机组基本相同。其腐蚀等级受海洋环境影响，外露结构为ISO 12944－2C5－M，内部结构为C3/C4腐蚀等级。海上风电场与陆地风电场的最大区别在于基础结构，有单桩、重力式、筒形、多桩和浮式结构等。不同的结构型式，都面临严峻的应用环境，属于ISO 12944－2Im2的腐蚀等级。除腐蚀问题外，还会有：物理性的撞击，如浮冰块、船舶靠泊以及其他漂浮物的撞击等；海洋生物的影响，包括鱼类在内的海洋动物、贝类、植物类等。

海洋因披上了海水这层神秘的面纱而变得深不可测。在这种环境下发展全新的风电事业存在着很大的风险，虽然海洋环境给风电机组带来的腐蚀问题目前已有解决方案，但是有些解决方案付出的代价巨大，成本居高不下，有些解决技术还不太成熟，工艺繁杂。如果防腐问题处理不好，小则使个别风电机组发生故障，影响机组运转效率，大则使机组大面积故障而被迫拆除。如图1－8所示，从正在安装的风力发电机机舱可以看到，即使是才开始进行安装的风机，内部的主要部件表面已经生锈。1996年洛阳工程机械公司在海南安装的风力发电机使用不到一年，部分风机底部出现漆层脱落现象。同年该公司在内蒙古安装的相同型号的风电机组，采取了与海南风电机组相同的防腐措施，却没有出现漆层脱落现象。这是由于大型风力发电机一般工作在有稳定风源的地方，主要是风口或者海边。风口的腐蚀因素主要是沙粒，海边的腐蚀性因素主要是盐雾，两者的腐蚀成分不同，所以在防腐技术方面分为风沙型和海洋型两种。由于海水对塔架的腐蚀程度高于风沙，所以处于海洋环境的风电场会出现更严重的腐蚀现象。

图1－8　风力发电机和机舱

随着我国海洋开发事业的飞速发展，海上金属（钢铁）设施越来越多。金属材料在海洋恶劣环境中的腐蚀十分严重，防腐问题逐渐暴露出来，成为海上金属设施安全性的重要制约因素之一。据资料介绍，仅美国海军航空兵用于防腐的开支每年就达到10多亿美元；我国每年因海洋腐蚀造成的经济损失比因火灾、风灾、水灾、地震等自然灾害造成的损失的总和还要大。近50年来，国内外海洋腐蚀事故向人类一次次敲响警钟。如1960年，美国第一艘核潜艇“肛鱼”号的非再生热交换器所用的0Cr18Ni9不锈钢管出现了氯离子引起的应力腐蚀破裂事故；1969年，由于腐蚀脆性破坏，日本一艘5万t级矿石专用运输船突然沉没；1972年，国内某船舶因异种船体钢板匹配不当，使船体发生了严重的电偶腐蚀；据20世纪70年代统计资料，海洋平台有7%～9%出现事故，其中事故原因中大多数是腐蚀疲劳破损。在海洋大气环境中工作的舰载飞机以及海面上起飞的水上飞机，出现过由于修复腐蚀损坏的费用超过本身造价而提前报废的情况，致使美国空军提出“优先搞好腐蚀控制”的政策。因此，加强海洋环境中的腐蚀控制减少金属材料的损耗，避免海上钢结构、设施遭到过早的或意外的损坏，有着非常重要的战略意义。

1.5.2　海上风电场防腐的重要性

海上风电机组防腐是一个系统工程，对于机组的每一部分，从设计到现场安装都必须考虑防腐问题。由于当前我国海上风电才刚刚进入试验性的示范工程阶段，因此在风电机组防腐技术方面还没有过多的经验和范例。尽管从其他行业的海上防腐技术来看，我国的研发水平与国际水平基本同步，但由于海上风电机组投资大、维护难，加之工作环境的特殊性，要做到“终身防腐”还有很多困难和技术难点要克服，只有解决了海上风电机组的防腐问题，才能最大限度地延长其安全使用寿命，实现工作期限内最低的维护需求、最大的经济效益和社会效益。其中，海上风电机组的防腐技术及相关标准的制定是我国海上风电必须要解决的一个重要问题。由于海上风电机组必须承受高湿、高盐雾、长日照的环境，并根据季节不同承受高温、高风速，所以如果不进行防护，风电机组在海上的腐蚀必定非常严重。而且海上风电机组不同于海上钻井平台或船舶军舰，在受到腐蚀后无法进行及时的修复和维护。且海上风电机组由于其特殊的地理环境和技术要求，维修费用极高。因此，海上风电机组面临的最大问题就是抗腐蚀，发展海上风电要高度关注防腐问题。而且，至今国内引进的技术都局限于陆地风电机组的生产，没有考虑海上风电机组运行过程中将会遇到的更为恶劣的腐蚀环境问题，甚至海上风电机组如何解决防腐问题还没有进行过多的探索工作。中国长江三峡集团公司在江苏省响水县近海施工的海上风电示范工程所采用的风机就是目前在陆地上所使用的普通1.5MW风电机组，风机的腐蚀问题是困扰该示范工程和即将大规模开发的近海风电场的最大问题。因此，对海上风电机组整体进行系统的防腐技术研发和攻关势在必行。