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中国电器科学研究院有限公司工业产品环境适应性国家重点实验室常务副主任揭敢新在主旨发言环节发表了题为《海上风电电气设备服役环境特殊性及应对措施研究》的演讲：
大家好，我们主要是研究环境对风电的影响，所以今天我做这个交流也是我们最近几年工作的一些信息和成果，跟大家交流一下。非常感谢大会组委会给我这个机会。
我今天主要是关于风电电器设备服役环境，特别是海上风电的特殊性，它存在的一些问题以及相应的一些应对措施。这些数据都是我们这几年自己研究积累的一些数据。
从四个方面：
一、服役环境特点分析；
二、刚才张老师讲的是大环境，但是实际上对于我们风电设备运行来说，其实我们更关注所谓的微环境，就是我某一部件或者某一设备，其实在我的相对小的环境里面工作，跟大环境来说可能还有一点差异，对于我们来说就是关注微环境。
三、控制技术。
四、全周期管理系统研究。
首先是特点，刚才张教授也讲了，我也简要解杀一下。我们国家现在环境还是多样的，尤其是海上风电，特别是在我们福建和广东这边，东海和这边，面对的所谓高温、高湿、高严三高环境，比北方的海相对来说更加恶劣和严峻一些，对这些地方设备更容易发生故障，比如停机、控制失灵、短路，肯定会带来损失。
我们说三个问题，可能带来的问题包括腐蚀、老化、绝缘失效、散热、凝露问题，凝露问题是一个大问题，另外还有其它问题。ISA标准是电器行业现在对腐蚀评价的主要标准，这里有一个划分，控制了四个等级：G1-GX，我从温和、中等、苛刻到严重，从反应梳理来衡量的。如果是G1一般是安全可靠的，到GX就是非常严重了，要赶紧采取措施，要不然问题就来了。
这是一个示意，我们用一个小花代替不同颜色，代表不同的部件，比如说一些控制系统，箱变，其他这些问题，大概目前有这么几类，一个就是常规的分布可能这些都在底下，另外一种可能就是都在机舱里面，还有一个比较特别的就是我专门放一个区域，用一个集装箱或者一个小房间，把所有控制系统都放在那里面去，对这个空间进行环境控制，确保整体的安全。
这个是我们对五家主流的海上风机场监测了几年的数据，就是说我们现在实际上这里面涉及到双馈、直驱的，从几个角度去分别对它进行一个监测，从监测来看，目前实际上各个厂家对相应的都有一些防护措施，但是这个防护措施来看，初期是有效果的，现在总体上是在40%左右，但是能不能达到25年的使用寿命，这个风电的寿命我们预期使用寿命是25年，其实这是一个大文豪，很多企业实际上也是非常关注寿命和可靠性。
我们用相应的测试介质材料对这个进行一些监测，腐蚀的测试，腐蚀跟介质密切相关。通常我们说工业环境，比如说硫等等其他的化学污染物，这些对腐蚀的影响跟海洋不一样，海洋主要是盐雾。从这个表上的数据来看差几十倍，右边这个表就是通常现在电器行业对腐蚀等级的划分标准，大同小异，从那边是NEC、ANSI、到ISO，ISO11844是最新的标准，也是划分的最细，也表明现在对这个控制越严，越重视。
这个是目前我们可能各个主流风机厂家对湿度控制的一些方法，各种各样的方法，因为湿度是很重要的因数，湿度多有一些控制办法。因为湿度直接影响到后面的海盐离子产生的反应导致腐蚀，这些对诱发故障非常关键。但是现在目前实际上整个没有一个统一的规范和标准，所以各个企业各有各的招数。
我们就对目前现在现有的一些办法，就是大家多是采用自己的办法监测，监测三种不同的风机，从我们的监测结果来看，也全区的不同位置，包括机舱、变流器等等不同类型。可以看出来，各个厂家通过控制以后在正常运行的时候，系统都在工作的时候大概是在40-60，这都是实测数据。但是有一个很重要的问题，就是说我们的风机你不可能实时24小时运行，其实在检修，在非运行阶段，其实这个过程多数是没控制的，所以这个实际上问题就来了，假如你控制在40-60，按正常状况，也许问题还比较理想一点，但是如果停机阶段所导致的变化对你整个系统的影响还是很大的，它是一种机具。所以从上面来看三高问题容易引起环境失效，首先要重视，另外其实环境问题是一个积聚的问题，可能短期内认为没问题，但是问题累积起来会爆发，在某个时刻会陡然下降。
第二部分就是微环境，海上风电首先主要关注盐粒子，盐粒子是通常的测试方法，主要通过氯化银腐蚀产物表征盐粒子的含量，通过相应换算方式快速表示盐粒子的沉降量。这也是一种金属材料，通过测量盐粒子沉积在金属薄膜表面的浓度来计算空气中的含盐量，当空气的含盐颗粒沉降到金属电极表面后，电极表面就会发生吸潮液化，形成薄液形成沉降速率。
凝露是很大的问题，凝露到底怎么形成的也是很关键。我们现在任何一个设备里面温度都不是均匀的，总会有温差，高温低温，如果我们选取机体内部的A点作为温度最低，B点作为温度最高。设备运行以后A点的相对速度将会上升这是肯定的，B点的温度将会下降，两者之间处在湿度的两端，所以温差越大分化越明显，这样凝露就出来了，所以这个凝露肯定发生在A点。通过这些我们要重点关注后面采取措施，我们重要在哪里采取措施，因为风机那么大，系统那么复杂，你全方位的采取实际上也不现实，成本也很高，所以就是通过其实我们就可以确定我主要在哪些地方采取措施。
这个是因为现在自然化监测，我们就是通过这些对凝露的影响进行一个监测，其实凝露形成还包括温度、湿度、材料表面的特性，就是具体你的工作部件，或者你所关注的这个部件的材料特性，环境中干不干净，还有盐雾粒子等等，这是自动检测仪，通过模型来判断它怎么样算是已经凝露了，然后对于凝露我们设定一个边界，形成一个预警，这样的话就是说我又形成了，预警超过我所要控制的范围，这个范围提醒我要采取措施，所以就是进一步采取措施，阻断或者是把它改进，来防止它进一步恶化。通过上面的分析可以看到，凝露特别是盐粒子需要连续监测，它是一个系统的问题，也是一个累积的问题。
第三部分简要介绍一下环境控制的技术。风电设备非常复杂，通常比如说我们从塔筒结构建构通过改变材料或者增加房屋方式改变房屋性能，但是对于电器来说，那么多部件，那么复杂的东西，不可能，所以往往是通过系统的改善它的工作环境，就是我们刚才说的微环境这个角度去进行控制和调整。这样的话一个是成本最理想而且效果最好。无非两种，一个是比如说我们对整个环境进行净化控制，这个就是我们改善产品的服役环境，第二个就是我们改变材料的表面状态，一个是比如盐雾净化，第二就是防锈。
盐雾颗粒分布在2-7毫米之间，而且盐雾从一种形态到另一种形态是不定的，一会儿固态，一会儿液，这个对于我们通过它的变化过程我们可以采取一些措施，因为当液态的时候很难弄，到固态的时候就可以进行处理，把盐雾进行去除。
这个就是刚才说基于盐雾的形态特征，对于不同的过滤材料筛选进行验证，让在海洋高湿度环境下的盐雾由液体变为固态的时候我们进行过滤，同时对它的材料我们增加它的密度，使盐雾得到有效的过滤，这里面就有使用了包括几层，一个超梳水性烯烃粗前卫，疏水性的烯烃超细纤维。这我们基本上可以过滤2-10微米之间的盐雾粒子。
这是一套工艺图，左边进去，含盐空气进去，经过粗效的过滤和盐雾的过滤，通过吸附最后出来就是干净的空气，右边就是我们所需要的工作环境，就是我们刚才说微环境，其实我们设备反正就是在这么一个环境里面，这样不断地循环，使我们的工作环境，为我们电器的微环境是处在一个理想的环境之中。
这套系统还可以通过安装快速腐蚀监测仪，可实时监测腐蚀环境状况，智能化控制腐蚀环境净化系统，可接入风机的scada系统，实现远程控制。对腐蚀环境监测，包括温湿度、大气压、实时腐蚀速率、腐蚀等级。安装压差计及报警系统，大于300Pa通过控制系统自动报警提示，更换盐雾过滤材料。这套系统基本上99%以上去除海洋大气中5微米及以上的颗粒，另外对于这个85%以上就是海洋环境独有的腐蚀性颗粒，就是刚才说的大气污染物这个颗粒也能去除。还有通过选配FILSEC单元，就是一种化学材料，大概75.5%去除相应的腐蚀性气体一些污染物，包括我们常见的海上的燃油，船只的污染，尾气排放等等导致的一些污染的东西。
这个是我们的模型样机，这个模型样机就是我们实验室经过验证，大概工作2个小时，室内的湿度可以从90%降到35%，腐蚀速率从G3降到G1。
还有一种就是刚才说对材料表面的处理，这个对于一些小部件或者空间比较小的地方，因为你进不了刚才说的那些设备，我们就用气象防锈，但是它有个问题，就是在海洋这个高湿环境的时候，本身这个湿度也对气象防锈有时候会起到助推的作用，原因是制锈的因素先起作用，已经腐蚀了，你把它包在里面里面还在腐蚀，这样导致气象防锈是失效的。怎么解决，通过合理分配除湿、除尘，气象防锈的空间布局，在湿度提高之前就先把气象这一层膜覆盖到材料表面，起到一个防护效果，这样的话整个效率就大大提高，所以整个腐蚀速率也降低了30%以上。
从上面的分析我们可以看到，在风电运行前期故障率相对较低，但环境影响是一个积累的过程，腐蚀微量且不易察觉，应持续监测并采用有效的防护手段。
第四部分就简要介绍一下全周期管理系统研究，这块工作因为还在做
就目前风电25年的寿命，运维实际上是一个重要的时间阶段，占比来说时间占最长。它现在目前存在的问题就是我们实际上设备的实际环境等级，就是我们对它的把握是不够的，只能说基于原来的分析，比如前期的工作说它现在大概是在这个环境，但是它到底目前的状况怎么样其实不知道，所以这往往是导致了安全隐患不容易发现，存在运营的风险。现在的修很多是计划的修，这个风机两年要去修了，不是说有问题就马上修，或者根据问题的出现程度来安排修理，所以实际上某种程度上也导致成本大量增加。如何解决，我们希望通过这个把数据大量的积累，通过模型建立和评价，采取设定预警，这样的话提醒我们要去维修了，从计划修变成需要的时候去修。
这是整个项目的思路大概几大块，一个是数据的获取，刚才说包括微环境温湿度、设备温湿度、腐蚀等级、盐含量等等，大数据平台包括数据采集、离线数据导入、实时数据采集、程序接口录入、数据分析。最后服务主机厂包括投资方。
这是大概的流程，就是我们建立模型包括刚才说的几个板块，模型在过程中还不断优化，另外就是模型的应用过程中也根据结合实际情况也不断地进行优化。
这个是我们利用这套系统绘制的一个示意图，从这个图上看这个是2018年1-3月份的数据，和2018年4-6月，看到这两图还是有变化的，对腐蚀的等级还是有变化的。当然因为这个数据我们目前来说还是两维的，还不是三维，而且数据很多都是离线的数据，如果能实现在线，应该说这是一个方向，但是有很多工作还要在做，数据量也不够，数据其实可能需要一个几年的数据就能绘制比较理想的图，这样对我们整个维护管理来说，我们就可以知道哪些部位现在可能存在隐患，我们需要采取哪些措施，防范它进一步恶化。
基于风机整机服役环境的大数据采集及应用，对于风电机组后期的运维很重要，这方向也很重要，我要介绍的就这么多，谢谢！
（发言整理自现场速记，未经本人审核）
