團(tuán)隊(duì)研究方向
基于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候特點(diǎn)，面向電力設(shè)備腐蝕機(jī)理研究、腐蝕基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與分析、環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證、腐蝕與老化防護(hù)技術(shù)等方面開展科研攻關(guān)，助力保障電力設(shè)備安全可靠運(yùn)行。
團(tuán)隊(duì)成果展示
●承擔(dān)3項(xiàng)國家級(jí)科技項(xiàng)目、9項(xiàng)省部級(jí)科技項(xiàng)目
●申報(bào)的2項(xiàng)ISO國際標(biāo)準(zhǔn)獲批立項(xiàng)，牽頭或參與編制5項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)、4項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
●獲得1項(xiàng)國際專利授權(quán)、26項(xiàng)國家發(fā)明專利授權(quán)
●獲得10項(xiàng)省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)
福建省位于亞熱帶沿海地區(qū)，大氣環(huán)境具有高溫、高濕、高鹽霧等特點(diǎn)。如何提升電力設(shè)備的防腐蝕能力是長(zhǎng)期以來困擾當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)企業(yè)的難題。
福建電科院技術(shù)人員在野外站開展標(biāo)準(zhǔn)材料樣品投樣工作。
自2015年開始，國網(wǎng)福建省電力有限公司依托福建電科院，以能源領(lǐng)域國家重大工程需求為導(dǎo)向，發(fā)展材料腐蝕學(xué)科，在莆田建設(shè)野外科學(xué)觀測(cè)研究站。2024年年初，莆田濱海大氣環(huán)境材料腐蝕與電力設(shè)備安全福建省野外科學(xué)觀測(cè)研究站(以下簡(jiǎn)稱野外站)被認(rèn)定為第二批福建省野外科學(xué)觀測(cè)研究站。野外站可監(jiān)測(cè)電力設(shè)備所在區(qū)域的氣象等環(huán)境參數(shù)，具備長(zhǎng)期觀測(cè)沿海地區(qū)電力設(shè)備帶電條件下腐蝕情況的能力，還可針對(duì)多種類型電力設(shè)備和材料開展現(xiàn)場(chǎng)腐蝕暴露試驗(yàn)。
布局觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，建立福建電網(wǎng)材料與電力設(shè)備腐蝕數(shù)據(jù)庫
“近年來，電力設(shè)備受自然環(huán)境影響的不確定性增加。我們布局建設(shè)觀測(cè)研究體系并開展長(zhǎng)期穩(wěn)定觀測(cè)與研究，對(duì)提升電網(wǎng)抵御環(huán)境影響能力、強(qiáng)化電力安全保供意義重大。”野外站學(xué)術(shù)帶頭人、福建電科院環(huán)保與電工材料研究所主任研究員林德源說。
依托全省輸變電工程，野外站建有100個(gè)動(dòng)態(tài)大氣腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)、62個(gè)現(xiàn)場(chǎng)腐蝕試驗(yàn)點(diǎn)、104個(gè)土壤腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)和30個(gè)輸電桿塔氣象監(jiān)測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)對(duì)象包括金屬材料、高分子材料、無機(jī)非金屬材料等，以及各類電力設(shè)備。野外站目前已收集了大量氣象數(shù)據(jù)與大氣腐蝕介質(zhì)數(shù)據(jù)，并建立了福建電網(wǎng)材料與電力設(shè)備腐蝕數(shù)據(jù)庫，利用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林等模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理與深度分析，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備腐蝕情況的定量評(píng)價(jià)和腐蝕過程的精確預(yù)測(cè)。
2021年，野外站繪制并發(fā)布了福建電網(wǎng)大氣腐蝕等級(jí)分布圖，并將其應(yīng)用于全省輸變電工程建設(shè)中，支撐差異化防腐設(shè)計(jì)，提升電力設(shè)備防腐蝕能力。福建電網(wǎng)大氣腐蝕等級(jí)分布圖顯示，福建省重腐蝕等級(jí)和極重腐蝕等級(jí)的地區(qū)分別占全省面積的19.5%和6.3%。福建是國家電網(wǎng)有限公司經(jīng)營(yíng)區(qū)內(nèi)環(huán)境腐蝕性最強(qiáng)的地區(qū)。
依托兩個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)研究電力設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，為設(shè)備選型提供支撐
“腐蝕是造成福建電網(wǎng)設(shè)備壽命縮短和性能劣化的重要因素之一。我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)腐蝕問題最有效的手段是事前防護(hù)，也就是在設(shè)備設(shè)計(jì)、選型階段就考慮防腐蝕問題。此前，我們模擬的環(huán)境與設(shè)備在帶電條件下的實(shí)際運(yùn)行工況有差距，所以要在典型的沿海環(huán)境下開展材料和設(shè)備的長(zhǎng)期觀測(cè)與環(huán)境適應(yīng)性實(shí)證工作。”野外站副站長(zhǎng)、福建電科院副主任研究員夏曉健說。
野外站建有湄洲島、東嶠兩個(gè)規(guī)?；囼?yàn)場(chǎng)，總面積約13000平方米。其中，湄洲島試驗(yàn)場(chǎng)面積約3000平方米，設(shè)有九大區(qū)域，包括材料腐蝕觀測(cè)區(qū)、自然加速試驗(yàn)區(qū)、二次設(shè)備觀測(cè)區(qū)、元器件靜置觀測(cè)區(qū)、互感器觀測(cè)區(qū)、低壓計(jì)量箱靜置觀測(cè)區(qū)、電能表等采集設(shè)備戶外觀測(cè)區(qū)、元器件在線觀測(cè)區(qū)、計(jì)量設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行戶外觀測(cè)區(qū)。東嶠試驗(yàn)場(chǎng)占地約10000平方米，包括材料腐蝕觀測(cè)區(qū)、自然加速試驗(yàn)區(qū)、輸變配電設(shè)備整體不帶電觀測(cè)試驗(yàn)區(qū)、輸變配設(shè)備帶電觀測(cè)試驗(yàn)區(qū)、“風(fēng)光儲(chǔ)充”實(shí)證試驗(yàn)區(qū)、通信設(shè)備觀測(cè)區(qū)等。科研人員在兩個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)研究實(shí)際工況下電力設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，重點(diǎn)分析溫度、濕度、風(fēng)速、光照、鹽霧沉降等因素對(duì)設(shè)備性能的影響，開展失效分析、性能驗(yàn)證與評(píng)價(jià)，為設(shè)備選型提供了支撐。
在野外站的支撐下，國網(wǎng)福建電力進(jìn)一步細(xì)化了18大類變電設(shè)備、5大類輸電設(shè)備的材料選型要求及防腐蝕工作內(nèi)容，修訂了配電箱、配電網(wǎng)隔離開關(guān)、跌落式熔斷器等7類設(shè)備采購技術(shù)規(guī)范。野外站還支撐國網(wǎng)設(shè)備部編制了《國家電網(wǎng)有限公司電網(wǎng)設(shè)備腐蝕與防護(hù)工作手冊(cè)》。
申報(bào)的2項(xiàng)ISO國際標(biāo)準(zhǔn)獲批立項(xiàng)，提升我國在相關(guān)領(lǐng)域的話語權(quán)
根據(jù)“觀測(cè)、試驗(yàn)、示范、應(yīng)用”四個(gè)原則，野外站構(gòu)建了數(shù)據(jù)采集分析平臺(tái)、電力設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性平臺(tái)、腐蝕與防護(hù)技術(shù)研究平臺(tái)和開放共享平臺(tái)。這四大平臺(tái)涉及科研攻關(guān)、試驗(yàn)驗(yàn)證、標(biāo)準(zhǔn)制定、示范應(yīng)用、成果轉(zhuǎn)化等環(huán)節(jié)，為相關(guān)領(lǐng)域科技創(chuàng)新全鏈條提供支撐。
野外站堅(jiān)持問題導(dǎo)向、目標(biāo)導(dǎo)向，開展新材料研制與應(yīng)用工作。近年來，他們研發(fā)了基于石墨烯和稀土氧化物復(fù)合改性的高性能防腐涂料，石墨烯復(fù)合鍍銀層、高強(qiáng)鋁合金復(fù)合材料等防腐新材料。這些涂料、新材料具有防腐蝕性能好、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，在閩粵聯(lián)網(wǎng)工程、1000千伏福州—廈門特高壓交流工程等重點(diǎn)工程中應(yīng)用，助力提升了相關(guān)工程設(shè)備的防腐蝕能力。
2022年，野外站立項(xiàng)了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“自源性電場(chǎng)和磁場(chǎng)下導(dǎo)體材料腐蝕行為研究”，在電力設(shè)備帶電條件下的腐蝕理論研究方面實(shí)現(xiàn)突破。2023年，野外站還提出了通電條件下導(dǎo)體材料的腐蝕測(cè)試方法，申報(bào)的ISO TR 22801《金屬和合金的腐蝕 交流電條件下導(dǎo)體材料腐蝕測(cè)試方法》獲批立項(xiàng)。2024年，野外站申報(bào)修訂大氣腐蝕領(lǐng)域核心國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 9225《金屬和合金的腐蝕 大氣腐蝕性 影響大氣腐蝕性環(huán)境參數(shù)的測(cè)量》獲批立項(xiàng)，進(jìn)一步提升了我國在相關(guān)領(lǐng)域的話語權(quán)。(文字：郭清梅 攝影：項(xiàng)胤興)
評(píng)論