一、海上風電前景
近年來,海上風電項目建設正如火如荼,國家出臺了一系列政策,支持海上風電產業發展。例如,《“十四五”可再生能源發展規劃》《“十四五”現代能源體系規劃》《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》要求,堅持陸海并重,推動風電協調快速發展,完善海上風電產業鏈,鼓勵建設海上風電基地,海上風電作為重要的海洋新興產業,擁有良好的發展前景。
與陸地風電相比,海上風電所處的高濕度、高鹽霧、長日照、海水、海泥、漂浮物、浮冰等惡劣的海洋環境,必然使海上風機面臨嚴峻的腐蝕考驗,且維修成本巨大,因此海上風電設計壽命一般在25年以上,其防腐蝕設計壽命也應超過25年,同時腐蝕控制系統也必須能夠承受各種環境的考驗,比如海泥、海水、浪花飛濺、海洋大氣以及持續的機械損傷、磨損。
二、海上風電腐蝕環境
海上風電的腐蝕環境較為嚴酷,其腐蝕區域可分為:海洋大氣區、浪濺區、潮差區、海水全浸區和海泥區,風電機組。
1、海洋大氣區
海水蒸發形成了高鹽含量高濕度的海洋大氣,在鋼結構表面可附著積聚鹽分和水膜,同時由于鋼結構成分中有少量碳原子的存在, 極易形成無數個原電池, 有利于電化學腐蝕的進行,腐蝕等級為 ISO 12944 規定的 CX級,腐蝕速率為內陸地區大氣腐蝕速率的 4-15 倍。海上風力發電機組并非全部完全曝露在 CX的環境中,通過防腐結構設計,可將內部區域腐蝕等級下降。
2、浪濺區與潮差區
浪濺區與潮差區均為干濕交替區, 表面鹽含量高于大氣區,海水氧含量高于全浸區,同時海水中夾雜的泥沙和海面浮游物體對其進行沖刷撞擊,因此形成了最為苛刻的腐蝕環境。一般腐蝕速率為 0.3-0.5mm/ 年,最高可大 1mm/ 年,約為全浸區的 3-10 倍。
3、海水全浸區和海泥區
全浸區的設施長期浸泡在海水中,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又出現一個腐蝕峰值,在平均低潮位以上附件的區域則出現腐蝕最低值,這是因為隨著潮位的漲落,水線上方濕潤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,而且彼此構成一個回路,形成氧濃差腐蝕電池,富氧區為陰極,得到了不同程度的保護,腐蝕最弱,相對缺氧區為陽極,則作為陽極而出現一個明顯的腐蝕峰值。海泥區是飽和的海水土壤,鹽含量高、電阻率低、供氧不足,還存在土壤的化學腐蝕與生物腐蝕。