抗臺風、破冰凍、防腐蝕.....海上風電的抗災攻略

 

 

　　有資料顯示，從2011年至2017年，我國海上風電累計裝機容量從26.06萬千瓦增長到279萬千萬，增長了10倍。2011年，我國海上風電新增裝機數只有40臺，2015年達到100臺，2016年達到154臺，2017年達到319臺。

 

　　根據《風電發展“十三五”規劃》，我國將重點推動江蘇、浙江、福建、廣東等省的海上風電建設，積極推動天津、河北、上海、海南等省（市）的海上風電建設，探索性推進遼寧、山東、廣西等省（區）的海上風電項目，到2020年，全國海上風電開工建設規模達到1000萬千瓦，力爭累計并網容量達到500萬千瓦以上。

 

　　這意味著，我國海上風電場可能將覆蓋沿海11個省（區、市），涉及北海、東海、南海三大海區，在促進經濟社會發展，提升新能源比重，保護生態環境方面扮演更加重要的角色。

 

　　同時，這也意味著我國海上風電項目將面對不同海區的各類自然災害。有關專家表示，相對于陸上風電，海上風電具有多方面優勢。海面廣闊，風速比沿岸平原高出20%，而且便于安裝大翼展風機，發電量可增加1倍——3倍。海上建設風電場不需要占用土地資源，風機運行的噪音不會對居民和生態環境產生太大影響。東南沿海是我國經濟最發達，人口最密集的地區，發展海上風電對于緩解這一區域的用電壓力，保障經濟持續發展具有重要意義。但是，海上環境比陸地更加惡劣，海浪、洋流、臺風、海冰，以及高濕高鹽的環境都會對風電設施的正常運行、使用壽命造成影響，甚至釀成安全事故。這是海上風電開發必須克服的重要問題。

 

 

　　臺風曾經是沿海風電的最大威脅之一。2003年9月臺風“杜鵑”在廣東汕尾登陸，中心附近最大風力達12級，登陸點附近風電場測得極大風速為57米/秒，25臺風機中有13臺受到不同程度的損壞。2006年8月臺風“桑美”在浙江蒼南登陸，中心附近最大風力為17級，造成蒼南鶴頂山風電場的28臺風機全部受損，其中5臺倒塌。2014年7月臺風“威馬遜”登陸廣東湛江，中心附近最大風力17級，導致徐聞的勇士風電場33臺風機中的13臺倒塌，5臺完全損壞。強大的臺風可使風機葉片斷裂、塔筒折斷、機艙罩傾覆。

 

　　近年來，海上風機在抵御臺風方面采用了多項新技術、新設計。比如增加質量阻尼器，減少臺風對風機的振動，加強機艙罩，保護機艙完好，加強風速風向儀的固定，保證其在臺風期間正常運行。當有強臺風來襲時，需要停機，葉片變槳至順槳角度，并進入自動偏航模式，實時以風輪正面對準風向，保證臺風對風輪的載荷最小。臺風過后，需檢查葉片、機艙罩等是否出現損壞、發電機構是否能正常工作。即使沒有臺風預報，風力機自身的控制系統也能在風速過大時做出反應，進入防風狀態。據了解，現在已有更先進的技術，可使海上風電機抵御18級的超強臺風。

 

　　另一方面，臺風對海上風電帶來的不完全是負面影響。一定強度之內的臺風和熱帶氣旋可以給風電場帶來較長的滿發時段，這是對風電場運營有利的一面。據統計，登陸我國的臺風平均每年大約有2/3是有利于風電的“好臺風”，還有1/3是具有威脅的“壞臺風”。

 

 

　　在我國北方海域，臺風的影響較小，但每年冬季的海冰對船舶和海工裝備構成一定威脅。對于海上風電場來說，海冰會破壞風機基礎，雨、雪、霜、霧會凍結在風機葉片等部件上，影響風輪旋轉，低溫還會讓風機中零件和潤滑油的性能下降。

 

　　我國渤海和黃海北部冬季的冰期約為3個月，浮冰在海中漂流，會擠壓沖擊風電機的基礎，并引起震動。水位變化時，海冰還會對基礎產生上拔或下壓效應。滲入混凝土基礎的海水在結冰時會產生膨脹壓力，反復凍融會破壞混凝土。為此，必須采取相應的措施。

 

　　寒冷潮濕的天氣中，風機葉片可能結冰，導致發電能力下降，積冰嚴重時甚至可能使葉片斷裂。這些因素可能使風電場年發電量損失10%，甚至20%以上。

 

　　目前已采用一些除冰方法，包括在葉片表面使用超疏水涂層等特殊涂料，降低葉片與水、冰之間的黏結性。而黑色烤漆可在白天借助陽光的熱量除冰。此外，還可以在葉片表面安裝熱電阻元件或加熱葉片內部空氣，使葉片溫度處于0℃以上。

 

　　在沒有抗低溫措施的情況下，風機最低操作溫度一般是零下20℃，如果采用了抗低溫材料、密封機艙以及部件加熱設備，可使風機在零下30℃正常工作。

 

 

　　海上還有一個隱形殺手，就是海水和高濕高鹽的空氣對金屬設備的腐蝕性。有關專家表示，海上風電設備的防腐技術，吸收了海上石油平臺、船舶以及海底管線等方面的經驗，已有相關標準。根據不同海水和氣候條件，可選擇不同的防腐方式，海面以上的干膜涂層厚度大體為320微米——500微米，而海面以下的浸泡部位的涂層則要更厚一些，如使用環氧涂料，厚度應在450微米以上，甚至應達到600微米。風機的不同部位，如塔架、風葉、風筒內壁、外壁等應選用不同的涂料和防腐方式。

 

　　有關專家表示，盡管抗御各類海洋災害的技術、工藝不斷提高，但對于長期運轉于海上的風電設施來說，惡劣多變的海況仍是巨大的考驗。隨著氣候和海洋環境的變化，海洋災害也呈現出新的特點。因此，海上風電設備的抗災防腐技術研究及其安全維護，是必須持續深入而不能松懈的。