海上风电是我国大力发展的可再生能源产业。国家能源局印发风电发展“十三五”规划指出，到2020年底，风电累计并网装机容量确保达到2.1亿千瓦以上，其中海上风电并网装机容量达到500万千瓦以上；风电年发电量确保达到4200亿千瓦时，约占全国总发电量的6%。与陆上风电相比，海上风电设备受到复杂的海洋气候条件影响，服役环境更为苛刻，材料设备面临的腐蚀问题更为严重，带来的后果与损失不容忽视。为了全面科普海上风电的腐蚀防护知识，了解海上风电环境耐久性的相关技术，记者特邀工业产品环境适应性国家重点实验室常务副主任揭敢新做相关解读。

  揭敢新，教授级高级工程师，享受国务院政府特贴专家，长期从事包括海上风电测试与评价技术、腐蚀防护技术研究在内的产品环境适应性技术研究与服务，负责组织我国特殊环境风电设备技术要求系列标准制定工作。

  揭敢新 教授级高级工程师 享受国务院政府特贴专家

  记者：海上风电是国家积极倡导的可再生能源，海上风电的腐蚀防护研究对海上风电的发展有怎样的意义？

  揭敢新：有研究表明相对于陆上风电，海上风电维护成本高出许多，据不完全统计，就钢结构涂料而言，海上风电维护成本是前期投入成本的八到九倍。而电器设备相对精密，一旦出现故障，很难进行维修，严重时甚至需要全部翻新，其环境失效维护成本更是不可预估的。因此非常有必要对海上风电环境耐久性关键技术进行研究，重点解决关键技术难题，从而提升产品服役寿命，减少风力发电因停机故障而造成的间接经济损失，节约运行过程中人力物力维护成本，增长效益。

  记者：我国海上风电的发展主要分布在哪些区域，在不同海域的风电场，材料的服役环境有什么特点？

  揭敢新：近年来，我国现在大规模发展海上风电主要集中在江苏、浙江、福建、广东等省的近海海域，这些地区主要为亚湿热或湿热海洋环境，该类地区海上风电设备长期服役于高温、高湿、高盐分的海洋环境，腐蚀环境和条件更为苛刻恶劣。而由于我国缺乏针对湿热海洋环境的腐蚀技术研究及前景基础数据积累，极易导致风电设备在湿热恶劣环境下服役时，海上风电塔筒、叶片、导管架支撑结构等主要结构件容易出现腐蚀问题，主要结构件的腐蚀隐患将会给海上风电设备带来灾难性的安全事故。

  记者：海上风电有哪些常见的腐蚀类型、监检测手段和防护措施？

  揭敢新：海上风电设备主要会受到盐雾、温度、湿度等环境因素的影响，其所面临不同的海洋腐蚀环境较为复杂，海洋腐蚀环境可分为大气区、飞溅区、潮差区、全浸区、海泥区等区域，不同区域面临的腐蚀因素也存在差异。一般来说，装备或材料在飞溅区由于长期经受干湿交替、太阳辐射、盐雾等综合作用，其腐蚀最为严重。不同海洋环境区域的腐蚀影响因素及腐蚀速率大不相同，因此需要对各个区域风电机组的腐蚀给予不同的重视并采取更有针对性的措施。

  对海上风电机组的腐蚀监测主要包括两个方面：（1）腐蚀环境条件监测分析，主要是分析风电机组内外温度、湿度、盐雾等环境条件数据，通过标准材料挂片评估海上风电机组机舱、塔筒、机组内外腐蚀严酷程度。（2）腐蚀行为检测分析，主要是对机组腐蚀问题进行现场定期评估，主要包括：防腐涂层光泽、色差和粉化数据、腐蚀现象拍照记录，电器设备绝缘电阻测试等。结合环境条件数据和机组腐蚀行为检测数据，剖析发生腐蚀的原因，并提出针对性改进措施。

  海上风电场的防腐尽管可以在很大程度上参考海洋平台现有的防腐经验，但是两者之间也有不同。海上风电场是无人居住的，并且严格限制人员的接近。海洋平台上的防腐涂层更容易进行有计划的检查和维修，受到腐蚀时可以随时修补，而海上风电场很难做到这一点，维修费用极高，后续维护费用是其成本的7倍以上。对海上风电机组钢结构腐蚀应更加重视，特别是外露于海洋大气和飞溅区中的部位。一般情况下，大气区结构件采取涂料保护或热喷涂金属保护，如：大气区钢结构一般采用环氧富锌底漆（含锌≥80%）、环氧云铁漆、聚氨酯面漆（或者聚氨酯+氟碳双重面漆）三层涂层体系；飞溅区钢结构一般采用玻璃鳞片漆、环氧耐磨漆双层涂层体系；全浸区一般采用玻璃鳞片漆、环氧厚浆漆双层涂层体系，并采取牺牲阳极进行协同防腐。

  此外，目前风电行业往往主要关注海上风电结构件腐蚀，对电器设备腐蚀问题缺乏系统性认识和解决方案，一般来说，海上风电机组关键电器设备易受盐雾的侵蚀，电器设备故障率会明显上升，考虑海上风电电器设备种类繁多，重点应从改善电器设备服役环境条件着手，主要措施包括：在提高机舱及塔筒密封性的同时，应增加空气净化防腐系统，去除塔筒、机舱或者集装箱内部的盐雾并且降低空气的湿度。依据塔筒、机舱或者集装箱内部实际空间大小，可以确定所需的空气净化防腐系统净化风量，此外，盐雾净化处理应去除90%以上海洋环境中独有的腐蚀性盐分颗粒。

  记者：近年来虽然国内外在海上风电设施防护方面取得了重大进展，但仍存在纰漏问题，请您谈谈有哪些亟待解决的重大科学问题？

  揭敢新：恶劣的海洋气候环境，高温、高湿、空气中的腐蚀性物质、盐雾和各种霉菌对设备具有极大的破坏性，直接影响了设备的导电、磁导、电感、电容、电子发射和电磁屏蔽等参量的改变。同时随着高科技电器设备向系统化、综合化、智能化的发展，要求设备能全天候高可靠、抗干扰地适应各种恶劣环境的使用，因此防潮湿、防霉菌、防盐雾是研制海洋环境下电器设备的重要任务之一。

  电子元器件引脚处腐蚀厉害

  记者：能否介绍一下海上风电涂层环境耐久性测试与评价方法的优越性？

  揭敢新：目前来说，国内外海上钢结构重防腐涂层体系种类繁杂，如何从种类繁杂的重防腐涂料体系中筛选、确定一种符合湿热环境下的海上风电钢结构防腐涂层体系是本项目研究重点工作，而其中最为关键技术难题就建立一套有效适用于湿热环境下海上风电防腐涂层环境耐久性评价新方法。考虑到传统环境试验方法对海上风电防腐涂层进行测试评价，一般试验周期较长，例如：盐雾试验一般要超过5000小时，现场试验则更为漫长，同时，难以考核综合环境因素的影响，大多环境试验仅仅对涂料样品施加一种或者两种环境应力，与现场试验的相关性表现不佳。

  针对传统环境试验方法存在的问题，工业产品环境适应性国家重点实验室通过多年研究形成的涂层环境耐久性评价新方法，综合考虑温度、湿度、盐雾和太阳辐照等多因素耦合作用，比传统环境试验方法加速比更大，约为3倍以上，成本降低约50%，同时与现场试验结果更加吻合，已采用该方法对近20种大气区和飞溅区钢结构防腐涂料进行筛选，确定了适合湿热环境海上风电钢结构涂层体系。

  记者：请您谈谈对海上风电未来的发展方向？

  揭敢新：在“十二五”期间，我国风电企业在海上风电技术进行了积极探索和技术积累，促进我国海上风电自主技术的不断发展，在“十三五”期间，我国海上风电正处于“项目示范”向“快速开发”的转折时期，我国海上风电装机机组正在向大规模化发展，腐蚀是影响湿热地区海上风电发展关键瓶颈问题，未来我国风电产业要良性发展，我个人认为应该重视三个方面的工作：

  首先必须围绕降低开发成本、降低运行维护风险等方向大力创新，加大对海上风电主机及其基础设施长效防腐技术研究，确保海上风电防腐寿命能够满足25年以上要求；

  第二，为更好利用我国海洋风资源，未来海上风电必然将从浅海逐步往深海发展，海上风电走入深海将面临更加复杂的海洋环境，而目前我国在深海腐蚀这块积累仍旧不够，适用于深海条件的海上风电工程化技术有待探索、完善。

  第三，我国海上风电技术主要源于欧洲技术和标准，相对于欧洲环境，我国海洋环境更加复杂、严酷，在“十二五”期间，我国初步建立针对我国特殊环境海上风电基本性技术要求标准，但长寿命海上风电技术标准体系尚未建立，今后需要加强产业上下游的通力合作，建设符合我国特殊环境长寿命设计要求的海上风电标准体系，推进我国海上风电健康发展。

  后记：开发与利用新能源是我国21世纪的重要能源战略。风能是一种“取之不尽，用之不竭”、环境友好的可持续性能源，已受到了越来越广泛的重视，并成为发展最快的新型能源。目前我国风电已进入“百舸争流”时期，但风电设施的腐蚀问题是制约其发展的瓶颈之一。因此，重视海上风电腐蚀问题，突破海上风电环境耐久性关键技术，降低维运成本，打造拥有自主核心的、可持续发展的中国装备，是突破海上风电困境的途径之一。

  人物简介

  揭敢新，男，1966年出生，教授级高级工程师，享受国务院政府特贴专家。现任工业产品环境适应性国家重点实验室常务副主任、全国电工电子产品环境技术标准化技术委员会气候分会主任委员、全国电工电子产品着火危险标准化技术委员会主任委员、建材行业建筑构件材料环境条件与环境试验标准化技术委员会副主任委员、中国材料研究学会高分子材料与工程分会常务理事、国家材料环境腐蚀野外科学观测研究平台理事会理事、国际电工委员会IEC/TC104国际注册专家等职务。

  长期从事包括海上风电测试与评价技术、腐蚀防护技术研究在内的产品环境适应性技术研究与服务，近十年先后主持和参与包括973课题2项、国家和省部级科技项目15项，发表学术论文30余篇，出版专著2部，获得省部级奖励7项，专利6项，组织制修订国家标准近100项。