沿海地區的太陽能設施⾯臨著鹽害腐蝕的嚴峻挑戰,合理的防護措施是確保系統⻑期可靠運⾏的關 鍵。本節將深⼊探討鹽害的影響機制及相應的防護策略。
鹽害影響
鹽害是沿海地區太陽能系統⾯臨的主要環境威脅之⼀。海⾵夾帶的鹽分顆粒沉積在設備表⾯,形成 電解質,加速⾦屬材料的電化學腐蝕過程。這種腐蝕不僅影響系統的安全性和使⽤壽命,還可能導 致發電效率下降。
⾦屬腐蝕
鹽分顆粒與空氣中的⽔分結 合形成強電解質溶液,促進 ⾦屬電化學腐蝕。這⼀過程 在海岸線500公尺內尤為嚴 重,腐蝕速率⽐內陸地區⾼510倍。普通碳鋼的年腐蝕率可 達0.1-0.3mm,熱浸鋅鋼的保護 層可能在3-5年內被破壞。⽀ 架、螺絲和連接件的腐蝕會 危及系統的結構安全,甚⾄ 導致組件墜落的嚴重後果。
組件性能下降
鹽分積聚在太陽能板表⾯形 成⼀層難以清除的鹽霧膜, 降低光線透過率,直接影響 發電效率。研究表明,沿海 地區未經定期清洗的太陽能 板年發電量可能下降8-12%。 此外,鹽分還會侵蝕太陽能 板邊框和接線盒,導致密封 失效,⽔分滲⼊,加速電池 ⽚劣化和⿈變。
安全隱患
鹽害腐蝕對電氣系統的危害 尤為嚴重。線纜接頭、連接 器和逆變器等電氣設備的腐 蝕可能導致接觸不良,增加 系統阻抗和熱損耗,嚴重時 甚⾄引發電氣⽕災。鹽分還 會降低接地系統的導電性 能,削弱雷電保護效果,增 加設備雷擊⾵險。
材料選擇
在沿海地區選擇適當的材料⾄關重要。雖然316L不鏽鋼和鋁鎂合⾦等⾼耐蝕材料初期投資較⾼,但考 慮到維修更換成本和系統可靠性,⻑期來看往往更具經濟性。特別是對關鍵連接部件如螺絲、墊⽚ 和夾具,應毫不妥協地選⽤最⾼等級的耐蝕材料。
防護措施
表⾯處理與塗層
對⾦屬構件進⾏特殊表⾯處理可顯著提⾼其耐鹽害能⼒。常⽤的處理⽅法包括:電泳 塗裝、粉體噴塗和氟碳漆塗覆。其中,三層氟碳漆系統(底漆、中漆、⾯漆)能提供 最佳的⻑期保護,使⽤壽命可達15-20年。對於切割或鑽孔後的裸露⾦屬表⾯,應⽴即 使⽤富鋅底漆處理,避免腐蝕從缺⼝處擴散。
定期清洗維護
建⽴嚴格的清洗維護計劃是防治鹽害的重要措施。沿海⼀線地區(海岸線500⽶內) 建議每⽉清洗⼀次組件和結構;⼆線地區(500-3000⽶)可每季度清洗⼀次。清洗時 應使⽤去離⼦⽔或經過軟化處理的清⽔,避免使⽤含氯清潔劑。清洗後應檢查所有連 接點是否有腐蝕跡象,發現問題及時處理。
防鹽霧噴劑應⽤
在已安裝的系統上定期噴灑專⽤防鹽霧保護劑可形成⼀層疏⽔保護膜,有效延緩鹽分 附著和腐蝕過程。市場上常⾒的防鹽霧劑有矽基和氟基兩種,其中氟基產品保護效果 更持久,但價格較⾼。防鹽霧劑通常需每3-6個⽉重新應⽤⼀次,重點保護電氣連接 部分和結構接頭。
加強接地與電氣保護
沿海環境雷電活動頻繁,加強系統接地尤為重要。建議使⽤碳素接地棒代替普通⾦屬 接地棒,降低腐蝕⾵險。所有接地連接應使⽤雙重保護,如壓接後再焊接,並塗覆防 ⽔膠。電氣元件應選⽤IP65以上防護等級的產品,所有⼾外接線盒和連接器應額外做 密封處理。
特殊設計
增加結構通⾵性
設計中應盡量避免形成⽔分聚集 區域,確保結構有良好的通⾵和 排⽔性能。⽀架設計應避免出現 U形槽等易積⽔部位,螺絲連接 處應採⽤開放式設計,便於空氣 流通和⽔分蒸發。⼀些先進的⽀ 架系統採⽤蜂窩或網格結構,⼤ 幅增加通⾵⾯積,有效降低鹽分 積聚。
提⾼安裝⾼度
研究表明,鹽霧濃度隨著⾼度增 加⽽顯著降低。將太陽能系統安 裝在較⾼位置(如屋頂⽽⾮地 ⾯)可減少鹽霧侵襲。地⾯安裝 系統應保持組件底緣距地⾯⾄少 1⽶以上,降低地⾯反彈的鹽霧 和⾶沙對組件的影響。
腐蝕監測系統
⼤型沿海太陽能電站可考慮安裝 腐蝕監測系統,實時監測關鍵部 位的腐蝕情況。常⽤的監測⽅法 包括電化學阻抗測量、線性極化 電阻測量和薄膜腐蝕傳感器等。 這些系統能夠及早發現腐蝕隱 患,指導精準維護,延⻑設備壽 命。
設置防護屏障
在迎海⼀側設置適當的防護屏障 可顯著減少鹽霧侵襲。⾃然屏障 如耐鹽植物帶能有效攔截部分鹽 霧;⼈⼯屏障如防⾵牆則能改變 氣流⽅向,減輕鹽霧直接衝擊。 這些屏障還有助於減輕強⾵對系 統的影響,提⾼抗⾵能⼒。
沿海太陽能電站在建設初期忽視了鹽害防護,採⽤普通熱浸鋅鋼材料,結果 後出現⼤量⽀架腐蝕問題,部分區域甚⾄需要全⾯更換⽀架系統,造成巨⼤經濟損失。改進後的⼆ 期⼯程採⽤了316L不鏽鋼螺絲、鋁鎂合⾦⽀架和特殊防腐塗層,並制定了嚴格的維護計劃,五年運⾏ ⾄今保持良好狀態,證明了合理防鹽害措施的重要性。
沿海地區太陽能系統的鹽害防護需要從材料選擇、結構設計和維護管理等多⽅⾯綜合考量。雖然採 ⽤⾼耐鹽害材料和防護措施會增加初期投資,但從全⽣命週期成本來看,這些投⼊能顯著降低維護 成本,提⾼系統可靠性和使⽤壽命,為業主創造更⼤的⻑期價值。