中國儲能網(wǎng)訊：海南國信能源公司海南東方風(fēng)力發(fā)電有限公司是我國最早從事風(fēng)力發(fā)電工作的企業(yè)之一，早在上個世紀(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由丹麥Vestas引進的55kW并網(wǎng)型風(fēng)電機組，1997年及1998年又先后從德國引進了6臺250kW及12臺600kW的風(fēng)電機組。
根據(jù)海南特殊的自然氣候特點，結(jié)合機組多年運行過程中所反映出的問題，我們于2004年在《中國科協(xié)2004年學(xué)術(shù)年會電力分會的論文集》中發(fā)表了《試分析海南東方風(fēng)力發(fā)電廠600kW風(fēng)力發(fā)電機組的防雷過壓保護系統(tǒng)》一文，2007年又在《中國風(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)電場風(fēng)電機組的典型故障談起——對我國風(fēng)電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)的一點想法》一文。在這兩篇文章中具體闡述了海南的雷電、霉菌、長時間高溫對風(fēng)電機組的影響，同時總結(jié)出“風(fēng)電設(shè)備設(shè)計應(yīng)與風(fēng)電場當(dāng)?shù)氐木唧w條件緊密結(jié)合，因地制宜設(shè)計、研發(fā)，使風(fēng)電機組滿足機組所在地自然條件的要求，并遵循設(shè)計——現(xiàn)場使用問題反饋——改進設(shè)計——提高的原則”。這兩篇文章實際上就是我們在海南從事風(fēng)電工作多年來首次談海南的自然氣候條件對風(fēng)電機組的影響。
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個風(fēng)電場，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公里以內(nèi)的范圍里，所以多數(shù)風(fēng)電機組機位距離海水的水面只有幾十米。目前，海南的一個海上風(fēng)電場也獲得了批準(zhǔn)并列入國家規(guī)劃。在最近幾年來的工作實踐中，我所了解到的情況是多數(shù)風(fēng)電場設(shè)備都不同程度的存在著鹽霧腐蝕現(xiàn)象。腐蝕發(fā)生點有的是機艙內(nèi)電路板、緊固件，有的是葉片、箱變、線路等等，所以本文從鹽霧、相對濕度、溫度的角度談海南自然氣候條件對風(fēng)電機組的影響問題。那么在海南為什么會產(chǎn)生這樣的問題呢?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以南，全島各地光照時間較長。大部分地區(qū)都在2000h以上，風(fēng)能資源好的西部地區(qū)達2400h-2600h。經(jīng)常出現(xiàn)35℃左右的高溫天氣，一般可達半年左右，甚至更多。人所共知，海水的蒸發(fā)量與溫度有直接關(guān)系。我國四大海域從北向南氣溫是遞增的，年平均相對濕度也是遞增的，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)國家進行鹽霧含量取樣調(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)海南各個風(fēng)電場機位的地理位置情況及風(fēng)電場微觀選址粗糙長度突變線的距離理論，應(yīng)該說風(fēng)速、相對濕度、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，其中溫度和相對濕度、濃度是直接影響鹽霧對金屬的腐蝕因素。金屬腐蝕的臨界相對濕度大約為70%。當(dāng)相對濕度達到或超過這個臨界濕度時，腐蝕速度相應(yīng)加速。南海的年平均相對濕度是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%時對物體的化學(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達半年多的時間里非常適宜35℃這個溫度條件。這就不難理解海南省建在海岸帶上的幾個風(fēng)電場中多數(shù)風(fēng)電場的設(shè)備都出現(xiàn)不同程度的鹽霧防腐現(xiàn)象。
海南的風(fēng)電場設(shè)備應(yīng)該適用于腐蝕標(biāo)準(zhǔn)中的哪一項
一、腐蝕等級
根據(jù)ISO 12944-2：1998的腐蝕環(huán)境分類，按風(fēng)電場所處的不同環(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。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腐蝕等級，見表1。
二、沿海、海上塔筒防腐
(一)塔筒-沿海：PPGWS-002，見表2。
(二)塔筒-海上：PPGWS-003，見表3。
從表2、表3中可見，這個防腐標(biāo)準(zhǔn)并沒有闡述適用于中國的哪一個海域及海岸帶的實際情況，根據(jù)某公司對其海上風(fēng)電機組的情況介紹：風(fēng)電機組在某海域運行沒有問題，然而該風(fēng)電機組在中國的海南東方南海海岸線上運行時，機艙內(nèi)的電路板及部分葉片確被鹽霧腐蝕，這足可以說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)電機組應(yīng)該按該標(biāo)準(zhǔn)中海上風(fēng)電機組防腐標(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
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、選擇材料、選擇涂料、材料處理、改進防腐工藝、加熱除濕、加熱電源的設(shè)計方案、與外界有聯(lián)系位置的密封、加強防腐維護等多方面采取措施;特別要強調(diào)的是，不能只注意風(fēng)電設(shè)備運轉(zhuǎn)時的防腐，還要注意風(fēng)電機組停止運行時，且加熱除濕設(shè)備也停止工作時的設(shè)備防腐，此時應(yīng)該及時自動關(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入機艙等設(shè)備內(nèi)部，避免機艙及其內(nèi)部設(shè)備里邊的電路板、接線的緊固件等電氣部件遭受鹽霧腐蝕，同時也應(yīng)該提高這些元件自身的防腐能力，待恢復(fù)送電時不影響風(fēng)電機組的開機運行工作。
特別提示
近幾年來，我國在大力發(fā)展海上風(fēng)電，海南已經(jīng)列入計劃，容量是35萬千瓦。根據(jù)我前邊所列出的中國各個海域的相對濕度、鹽霧情況，包括本文沒有講到的紫外線北方低南方高的情況，霉菌情況等，我們的風(fēng)電機組制造商在為各個海域設(shè)計、制造海上風(fēng)電機組時，在防鹽霧、防潮濕、霉菌、紫外線等方面要區(qū)別對待，對于海上的風(fēng)電設(shè)備仍需“因地制宜”，妥善處理。
結(jié)語
海南具有特殊的自然氣候條件，它包括強雷電、紫外線、鹽霧、霉菌、臺風(fēng)以及相對濕度、溫度高等情況，所以海南無論是陸上還是海上風(fēng)電，其設(shè)備一定要滿足海南、南海的自然氣候條件的要求，同時風(fēng)電場的同志也要加強提高設(shè)備的運維能力，確保風(fēng)電場正常安全運行。
原標(biāo)題:談海南自然氣候條件對風(fēng)電機組的影響
