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海南国信能源公司海南东方风力发电有限公司是我国最早从事风力发电工作的企业之一,早在上个世纪80年代中期,该公司就在海南省东方市成功的安装了一台由丹麦Vestas引进的55kW并网型风电机组,1997年及1998年又先后从德国引进了6台250kW及12台600kW的风电机组。
根据海南特殊的自然气候特点,结合机组多年运行过程中所反映出的问题,我们于2004年在《中国科协2004年学术年会电力分会的论文集》中发表了《试分析海南东方风力发电厂600kW风力发电机组的防雷过压保护系统》一文,2007年又在《中国风能》(即现在的《风能》)第4期里发表了《从海南东方风电场风电机组的典型故障谈起——对我国风电设备制造产业的一点想法》一文。在这两篇文章中具体阐述了海南的雷电、霉菌、长时间高温对风电机组的影响,同时总结出“风电设备设计应与风电场当地的具体条件紧密结合,因地制宜设计、研发,使风电机组满足机组所在地自然条件的要求,并遵循设计——现场使用问题反馈——改进设计——提高的原则”。这两篇文章实际上就是我们在海南从事风电工作多年来首次谈海南的自然气候条件对风电机组的影响。
最近几年,随着风电产业的迅速发展,海南又建成了6个风电场,它们均在海岸带上,由于海南比较好的风能资源集中在海南岛的北、西部地区,且在距离海面只有1公里到1.5公里以内的范围里,所以多数风电机组机位距离海水的水面只有几十米。目前,海南的一个海上风电场也获得了批准并列入国家规划。在最近几年来的工作实践中,我所了解到的情况是多数风电场设备都不同程度的存在着盐雾腐蚀现象。腐蚀发生点有的是机舱内电路板、紧固件,有的是叶片、箱变、线路等等,所以本文从盐雾、相对湿度、温度的角度谈海南自然气候条件对风电机组的影响问题。那么在海南为什么会产生这样的问题呢?下面我将谈一谈自己的看法。
海南的自然气候条件造就了海南沿海地区的高盐雾
一、海南的自然气候条件状况
海南岛位于北回归线以南,全岛各地光照时间较长。大部分地区都在2000h以上,风能资源好的西部地区达2400h-2600h。经常出现35℃左右的高温天气,一般可达半年左右,甚至更多。人所共知,海水的蒸发量与温度有直接关系。我国四大海域从北向南气温是递增的,年平均相对湿度也是递增的,即渤海68%、黄海74%、东海79%、南海85%。四大海域盐雾浓度是有差别的,海南省所在地的南海最高。根据国家进行盐雾含量取样调查结果:渤海与黄海0.33mg/m3NaCI-84.1mg/m3NaCI、东海0.29mg/m3NaCI-33mg/m3NaCI、南海1.00mg/m3NaCI-9mg/m3NaCI。根据海南各个风电场机位的地理位置情况及风电场微观选址粗糙长度突变线的距离理论,应该说风速、相对湿度、盐雾数据就是南海的数据或接近该数据。
二、影响盐雾的因素及腐蚀情况
影响盐雾主要因素包括:温度、相对湿度、盐溶液的浓度、盐溶液的pH值、盐雾沉降量等,其中温度和相对湿度、浓度是直接影响盐雾对金属的腐蚀因素。金属腐蚀的临界相对湿度大约为70%。当相对湿度达到或超过这个临界湿度时,腐蚀速度相应加速。南海的年平均相对湿度是85%,自然腐蚀速度加速。盐雾的腐蚀作用受到温度及盐雾浓度的影响,这种影响状况见图1。
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