一、海上風(fēng)電前景
近年來(lái),海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)正如火如荼,國(guó)家出臺(tái)了一系列政策,支持海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。例如,《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見(jiàn)》要求,堅(jiān)持陸海并重,推動(dòng)風(fēng)電協(xié)調(diào)快速發(fā)展,完善海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈,鼓勵(lì)建設(shè)海上風(fēng)電基地,海上風(fēng)電作為重要的海洋新興產(chǎn)業(yè),擁有良好的發(fā)展前景。
與陸地風(fēng)電相比,海上風(fēng)電所處的高濕度、高鹽霧、長(zhǎng)日照、海水、海泥、漂浮物、浮冰等惡劣的海洋環(huán)境,必然使海上風(fēng)機(jī)面臨嚴(yán)峻的腐蝕考驗(yàn),且維修成本巨大,因此海上風(fēng)電設(shè)計(jì)壽命一般在25年以上,其防腐蝕設(shè)計(jì)壽命也應(yīng)超過(guò)25年,同時(shí)腐蝕控制系統(tǒng)也必須能夠承受各種環(huán)境的考驗(yàn),比如海泥、海水、浪花飛濺、海洋大氣以及持續(xù)的機(jī)械損傷、磨損。
二、海上風(fēng)電腐蝕環(huán)境
海上風(fēng)電的腐蝕環(huán)境較為嚴(yán)酷,其腐蝕區(qū)域可分為:海洋大氣區(qū)、浪濺區(qū)、潮差區(qū)、海水全浸區(qū)和海泥區(qū),風(fēng)電機(jī)組。
1、海洋大氣區(qū)
海水蒸發(fā)形成了高鹽含量高濕度的海洋大氣,在鋼結(jié)構(gòu)表面可附著積聚鹽分和水膜,同時(shí)由于鋼結(jié)構(gòu)成分中有少量碳原子的存在, 極易形成無(wú)數(shù)個(gè)原電池, 有利于電化學(xué)腐蝕的進(jìn)行,腐蝕等級(jí)為 ISO 12944 規(guī)定的 CX級(jí),腐蝕速率為內(nèi)陸地區(qū)大氣腐蝕速率的 4-15 倍。海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并非全部完全曝露在 CX的環(huán)境中,通過(guò)防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可將內(nèi)部區(qū)域腐蝕等級(jí)下降。
2、浪濺區(qū)與潮差區(qū)
浪濺區(qū)與潮差區(qū)均為干濕交替區(qū), 表面鹽含量高于大氣區(qū),海水氧含量高于全浸區(qū),同時(shí)海水中夾雜的泥沙和海面浮游物體對(duì)其進(jìn)行沖刷撞擊,因此形成了最為苛刻的腐蝕環(huán)境。一般腐蝕速率為 0.3-0.5mm/ 年,最高可大 1mm/ 年,約為全浸區(qū)的 3-10 倍。
3、海水全浸區(qū)和海泥區(qū)
全浸區(qū)的設(shè)施長(zhǎng)期浸泡在海水中,腐蝕受到海水鹽度、海水溫度、溶解氧濃度、水中污染物和海生物的影響。圖 1 所示,在平均低潮位以下附近的海水全浸區(qū)又出現(xiàn)一個(gè)腐蝕峰值,在平均低潮位以上附件的區(qū)域則出現(xiàn)腐蝕最低值,這是因?yàn)殡S著潮位的漲落,水線上方濕潤(rùn)的鋼表面供氧總要比浸在海水中的水線下方鋼表面充分得多,而且彼此構(gòu)成一個(gè)回路,形成氧濃差腐蝕電池,富氧區(qū)為陰極,得到了不同程度的保護(hù),腐蝕最弱,相對(duì)缺氧區(qū)為陽(yáng)極,則作為陽(yáng)極而出現(xiàn)一個(gè)明顯的腐蝕峰值。海泥區(qū)是飽和的海水土壤,鹽含量高、電阻率低、供氧不足,還存在土壤的化學(xué)腐蝕與生物腐蝕。