海上風(fēng)電是我國(guó)大力發(fā)展的可再生能源產(chǎn)業(yè)。國(guó)家能源局印發(fā)風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃指出，到2020年底，風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量確保達(dá)到2.1億千瓦以上，其中海上風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到500萬千瓦以上；風(fēng)電年發(fā)電量確保達(dá)到4200億千瓦時(shí)，約占全國(guó)總發(fā)電量的6%。與陸上風(fēng)電相比，海上風(fēng)電設(shè)備受到復(fù)雜的海洋氣候條件影響，服役環(huán)境更為苛刻，材料設(shè)備面臨的腐蝕問題更為嚴(yán)重，帶來的后果與損失不容忽視。為了全面科普海上風(fēng)電的腐蝕防護(hù)知識(shí)，了解海上風(fēng)電環(huán)境耐久性的相關(guān)技術(shù)，記者特邀工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任揭敢新做相關(guān)解讀。

    揭敢新，教授級(jí)高級(jí)工程師，享受國(guó)務(wù)院政府特貼專家，長(zhǎng)期從事包括海上風(fēng)電測(cè)試與評(píng)價(jià)技術(shù)、腐蝕防護(hù)技術(shù)研究在內(nèi)的產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)研究與服務(wù)，負(fù)責(zé)組織我國(guó)特殊環(huán)境風(fēng)電設(shè)備技術(shù)要求系列標(biāo)準(zhǔn)制定工作。

    揭敢新 教授級(jí)高級(jí)工程師 享受國(guó)務(wù)院政府特貼專家

    記者：海上風(fēng)電是國(guó)家積極倡導(dǎo)的可再生能源，海上風(fēng)電的腐蝕防護(hù)研究對(duì)海上風(fēng)電的發(fā)展有怎樣的意義？

    揭敢新：有研究表明相對(duì)于陸上風(fēng)電，海上風(fēng)電維護(hù)成本高出許多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，就鋼結(jié)構(gòu)涂料而言，海上風(fēng)電維護(hù)成本是前期投入成本的八到九倍。而電器設(shè)備相對(duì)精密，一旦出現(xiàn)故障，很難進(jìn)行維修，嚴(yán)重時(shí)甚至需要全部翻新，其環(huán)境失效維護(hù)成本更是不可預(yù)估的。因此非常有必要對(duì)海上風(fēng)電環(huán)境耐久性關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，重點(diǎn)解決關(guān)鍵技術(shù)難題，從而提升產(chǎn)品服役壽命，減少風(fēng)力發(fā)電因停機(jī)故障而造成的間接經(jīng)濟(jì)損失，節(jié)約運(yùn)行過程中人力物力維護(hù)成本，增長(zhǎng)效益。

    記者：我國(guó)海上風(fēng)電的發(fā)展主要分布在哪些區(qū)域，在不同海域的風(fēng)電場(chǎng)，材料的服役環(huán)境有什么特點(diǎn)？

    揭敢新：近年來，我國(guó)現(xiàn)在大規(guī)模發(fā)展海上風(fēng)電主要集中在江蘇、浙江、福建、廣東等省的近海海域，這些地區(qū)主要為亞濕熱或濕熱海洋環(huán)境，該類地區(qū)海上風(fēng)電設(shè)備長(zhǎng)期服役于高溫、高濕、高鹽分的海洋環(huán)境，腐蝕環(huán)境和條件更為苛刻惡劣。而由于我國(guó)缺乏針對(duì)濕熱海洋環(huán)境的腐蝕技術(shù)研究及前景基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累，極易導(dǎo)致風(fēng)電設(shè)備在濕熱惡劣環(huán)境下服役時(shí)，海上風(fēng)電塔筒、葉片、導(dǎo)管架支撐結(jié)構(gòu)等主要結(jié)構(gòu)件容易出現(xiàn)腐蝕問題，主要結(jié)構(gòu)件的腐蝕隱患將會(huì)給海上風(fēng)電設(shè)備帶來災(zāi)難性的安全事故。

    記者：海上風(fēng)電有哪些常見的腐蝕類型、監(jiān)檢測(cè)手段和防護(hù)措施？

    揭敢新：海上風(fēng)電設(shè)備主要會(huì)受到鹽霧、溫度、濕度等環(huán)境因素的影響，其所面臨不同的海洋腐蝕環(huán)境較為復(fù)雜，海洋腐蝕環(huán)境可分為大氣區(qū)、飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)、海泥區(qū)等區(qū)域，不同區(qū)域面臨的腐蝕因素也存在差異。一般來說，裝備或材料在飛濺區(qū)由于長(zhǎng)期經(jīng)受干濕交替、太陽(yáng)輻射、鹽霧等綜合作用，其腐蝕最為嚴(yán)重。不同海洋環(huán)境區(qū)域的腐蝕影響因素及腐蝕速率大不相同，因此需要對(duì)各個(gè)區(qū)域風(fēng)電機(jī)組的腐蝕給予不同的重視并采取更有針對(duì)性的措施。

    對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組的腐蝕監(jiān)測(cè)主要包括兩個(gè)方面：（1）腐蝕環(huán)境條件監(jiān)測(cè)分析，主要是分析風(fēng)電機(jī)組內(nèi)外溫度、濕度、鹽霧等環(huán)境條件數(shù)據(jù)，通過標(biāo)準(zhǔn)材料掛片評(píng)估海上風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙、塔筒、機(jī)組內(nèi)外腐蝕嚴(yán)酷程度。（2）腐蝕行為檢測(cè)分析，主要是對(duì)機(jī)組腐蝕問題進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定期評(píng)估，主要包括：防腐涂層光澤、色差和粉化數(shù)據(jù)、腐蝕現(xiàn)象拍照記錄，電器設(shè)備絕緣電阻測(cè)試等。結(jié)合環(huán)境條件數(shù)據(jù)和機(jī)組腐蝕行為檢測(cè)數(shù)據(jù)，剖析發(fā)生腐蝕的原因，并提出針對(duì)性改進(jìn)措施。

    海上風(fēng)電場(chǎng)的防腐盡管可以在很大程度上參考海洋平臺(tái)現(xiàn)有的防腐經(jīng)驗(yàn)，但是兩者之間也有不同。海上風(fēng)電場(chǎng)是無人居住的，并且嚴(yán)格限制人員的接近。海洋平臺(tái)上的防腐涂層更容易進(jìn)行有計(jì)劃的檢查和維修，受到腐蝕時(shí)可以隨時(shí)修補(bǔ)，而海上風(fēng)電場(chǎng)很難做到這一點(diǎn)，維修費(fèi)用極高，后續(xù)維護(hù)費(fèi)用是其成本的7倍以上。對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組鋼結(jié)構(gòu)腐蝕應(yīng)更加重視，特別是外露于海洋大氣和飛濺區(qū)中的部位。一般情況下，大氣區(qū)結(jié)構(gòu)件采取涂料保護(hù)或熱噴涂金屬保護(hù)，如：大氣區(qū)鋼結(jié)構(gòu)一般采用環(huán)氧富鋅底漆（含鋅≥80%）、環(huán)氧云鐵漆、聚氨酯面漆（或者聚氨酯+氟碳雙重面漆）三層涂層體系；飛濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)一般采用玻璃鱗片漆、環(huán)氧耐磨漆雙層涂層體系；全浸區(qū)一般采用玻璃鱗片漆、環(huán)氧厚漿漆雙層涂層體系，并采取犧牲陽(yáng)極進(jìn)行協(xié)同防腐。

    此外，目前風(fēng)電行業(yè)往往主要關(guān)注海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)件腐蝕，對(duì)電器設(shè)備腐蝕問題缺乏系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)和解決方案，一般來說，海上風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵電器設(shè)備易受鹽霧的侵蝕，電器設(shè)備故障率會(huì)明顯上升，考慮海上風(fēng)電電器設(shè)備種類繁多，重點(diǎn)應(yīng)從改善電器設(shè)備服役環(huán)境條件著手，主要措施包括：在提高機(jī)艙及塔筒密封性的同時(shí)，應(yīng)增加空氣凈化防腐系統(tǒng)，去除塔筒、機(jī)艙或者集裝箱內(nèi)部的鹽霧并且降低空氣的濕度。依據(jù)塔筒、機(jī)艙或者集裝箱內(nèi)部實(shí)際空間大小，可以確定所需的空氣凈化防腐系統(tǒng)凈化風(fēng)量，此外，鹽霧凈化處理應(yīng)去除90%以上海洋環(huán)境中獨(dú)有的腐蝕性鹽分顆粒。

    記者：近年來雖然國(guó)內(nèi)外在海上風(fēng)電設(shè)施防護(hù)方面取得了重大進(jìn)展，但仍存在紕漏問題，請(qǐng)您談?wù)動(dòng)心男┴酱鉀Q的重大科學(xué)問題？

    揭敢新：惡劣的海洋氣候環(huán)境，高溫、高濕、空氣中的腐蝕性物質(zhì)、鹽霧和各種霉菌對(duì)設(shè)備具有極大的破壞性，直接影響了設(shè)備的導(dǎo)電、磁導(dǎo)、電感、電容、電子發(fā)射和電磁屏蔽等參量的改變。同時(shí)隨著高科技電器設(shè)備向系統(tǒng)化、綜合化、智能化的發(fā)展，要求設(shè)備能全天候高可靠、抗干擾地適應(yīng)各種惡劣環(huán)境的使用，因此防潮濕、防霉菌、防鹽霧是研制海洋環(huán)境下電器設(shè)備的重要任務(wù)之一。

    電子元器件引腳處腐蝕厲害

    記者：能否介紹一下海上風(fēng)電涂層環(huán)境耐久性測(cè)試與評(píng)價(jià)方法的優(yōu)越性？

    揭敢新：目前來說，國(guó)內(nèi)外海上鋼結(jié)構(gòu)重防腐涂層體系種類繁雜，如何從種類繁雜的重防腐涂料體系中篩選、確定一種符合濕熱環(huán)境下的海上風(fēng)電鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層體系是本項(xiàng)目研究重點(diǎn)工作，而其中最為關(guān)鍵技術(shù)難題就建立一套有效適用于濕熱環(huán)境下海上風(fēng)電防腐涂層環(huán)境耐久性評(píng)價(jià)新方法。考慮到傳統(tǒng)環(huán)境試驗(yàn)方法對(duì)海上風(fēng)電防腐涂層進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)，一般試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，例如：鹽霧試驗(yàn)一般要超過5000小時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)則更為漫長(zhǎng)，同時(shí)，難以考核綜合環(huán)境因素的影響，大多環(huán)境試驗(yàn)僅僅對(duì)涂料樣品施加一種或者兩種環(huán)境應(yīng)力，與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的相關(guān)性表現(xiàn)不佳。

    針對(duì)傳統(tǒng)環(huán)境試驗(yàn)方法存在的問題，工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過多年研究形成的涂層環(huán)境耐久性評(píng)價(jià)新方法，綜合考慮溫度、濕度、鹽霧和太陽(yáng)輻照等多因素耦合作用，比傳統(tǒng)環(huán)境試驗(yàn)方法加速比更大，約為3倍以上，成本降低約50%，同時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果更加吻合，已采用該方法對(duì)近20種大氣區(qū)和飛濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料進(jìn)行篩選，確定了適合濕熱環(huán)境海上風(fēng)電鋼結(jié)構(gòu)涂層體系。

    記者：請(qǐng)您談?wù)剬?duì)海上風(fēng)電未來的發(fā)展方向？

    揭敢新：在“十二五”期間，我國(guó)風(fēng)電企業(yè)在海上風(fēng)電技術(shù)進(jìn)行了積極探索和技術(shù)積累，促進(jìn)我國(guó)海上風(fēng)電自主技術(shù)的不斷發(fā)展，在“十三五”期間，我國(guó)海上風(fēng)電正處于“項(xiàng)目示范”向“快速開發(fā)”的轉(zhuǎn)折時(shí)期，我國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)機(jī)組正在向大規(guī)模化發(fā)展，腐蝕是影響濕熱地區(qū)海上風(fēng)電發(fā)展關(guān)鍵瓶頸問題，未來我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)要良性發(fā)展，我個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該重視三個(gè)方面的工作：

    首先必須圍繞降低開發(fā)成本、降低運(yùn)行維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)等方向大力創(chuàng)新，加大對(duì)海上風(fēng)電主機(jī)及其基礎(chǔ)設(shè)施長(zhǎng)效防腐技術(shù)研究，確保海上風(fēng)電防腐壽命能夠滿足25年以上要求；

    第二，為更好利用我國(guó)海洋風(fēng)資源，未來海上風(fēng)電必然將從淺海逐步往深海發(fā)展，海上風(fēng)電走入深海將面臨更加復(fù)雜的海洋環(huán)境，而目前我國(guó)在深海腐蝕這塊積累仍舊不夠，適用于深海條件的海上風(fēng)電工程化技術(shù)有待探索、完善。

    第三，我國(guó)海上風(fēng)電技術(shù)主要源于歐洲技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)于歐洲環(huán)境，我國(guó)海洋環(huán)境更加復(fù)雜、嚴(yán)酷，在“十二五”期間，我國(guó)初步建立針對(duì)我國(guó)特殊環(huán)境海上風(fēng)電基本性技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)，但長(zhǎng)壽命海上風(fēng)電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立，今后需要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)上下游的通力合作，建設(shè)符合我國(guó)特殊環(huán)境長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)要求的海上風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)體系，推進(jìn)我國(guó)海上風(fēng)電健康發(fā)展。

    后記：開發(fā)與利用新能源是我國(guó)21世紀(jì)的重要能源戰(zhàn)略。風(fēng)能是一種“取之不盡，用之不竭”、環(huán)境友好的可持續(xù)性能源，已受到了越來越廣泛的重視，并成為發(fā)展最快的新型能源。目前我國(guó)風(fēng)電已進(jìn)入“百舸爭(zhēng)流”時(shí)期，但風(fēng)電設(shè)施的腐蝕問題是制約其發(fā)展的瓶頸之一。因此，重視海上風(fēng)電腐蝕問題，突破海上風(fēng)電環(huán)境耐久性關(guān)鍵技術(shù)，降低維運(yùn)成本，打造擁有自主核心的、可持續(xù)發(fā)展的中國(guó)裝備，是突破海上風(fēng)電困境的途徑之一。

    人物簡(jiǎn)介

    揭敢新，男，1966年出生，教授級(jí)高級(jí)工程師，享受國(guó)務(wù)院政府特貼專家。現(xiàn)任工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任、全國(guó)電工電子產(chǎn)品環(huán)境技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)氣候分會(huì)主任委員、全國(guó)電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)主任委員、建材行業(yè)建筑構(gòu)件材料環(huán)境條件與環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)副主任委員、中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)高分子材料與工程分會(huì)常務(wù)理事、國(guó)家材料環(huán)境腐蝕野外科學(xué)觀測(cè)研究平臺(tái)理事會(huì)理事、國(guó)際電工委員會(huì)IEC/TC104國(guó)際注冊(cè)專家等職務(wù)。

    長(zhǎng)期從事包括海上風(fēng)電測(cè)試與評(píng)價(jià)技術(shù)、腐蝕防護(hù)技術(shù)研究在內(nèi)的產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)研究與服務(wù)，近十年先后主持和參與包括973課題2項(xiàng)、國(guó)家和省部級(jí)科技項(xiàng)目15項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，出版專著2部，獲得省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)7項(xiàng)，專利6項(xiàng)，組織制修訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)近100項(xiàng)。