金风科技联手设计院所打造钢混式风电塔架的中国标准
作者：新疆金风科技股份发展公司时间：2016-07-26 12:27:57 我要发布
单机容量越来越大，塔架高度越来越高，成为近年来风电行业一大趋势。在风电量提升越来越向精细化发展的背景下，增加风机塔架高度，被认为是低风速区提升发电量的一种直接有效手段。
金风科技江苏射阳国信项目首台完成吊装的2MW-100m钢混式塔架
6月22日，在新疆金风科技股份有限公司举办的中国首批新型钢混式风电塔架产品发布会暨天源科创·天杉高科合作伙伴见面会上，金风科技旗下公司北京天杉高科风电科技有限责任公司重磅推出新型钢混式风电塔架。
据介绍，天杉高科钢混式风电塔架可以做到120米甚至140米的高度，突破了全钢塔架通常情况下难以逾越百米的局限。目前，在国际上，钢混式风电塔架最高已经能做到163米。
借鉴国外经验结合中国国情
天杉高科总经理郑小晨介绍说，该技术是金风科技借鉴国外经验，根据中国国情运用混凝土成熟的设计方法结合风机塔架承载特点，自主研发的混凝土与钢结构组合的混合式塔架技术，填补了中国在此技术领域空白，并已获得CGC鉴衡设计认证证书和22项专利授权。
据了解，2011年，由水利水电规划总院牵线，金风科技与中国电建西北勘测院合作，成立攻关项目组。2012年， 金风德国研发中心与德国国际知名塔架设计咨询机构确定样机方案，并加入国家高技术研究发展计划（863计划）。2013年，GW2.5兆瓦-90米现浇式钢混塔架样机并网。 2015年，GW1.5兆瓦-100米预制装配式钢混塔架样机并网。
郑小晨表示，当前，已为湖北、江苏、广东、山东和山西等地的央企和地方电力公司安装了近百台新型钢混式风电塔架。钢混式塔架产品为低风速、大风切变、大湍流、运输困难区域风场建设提供了更优的解决方案，能够有效提升机组性能，提高风电场效益。
金风科技大唐湖北龙感湖项目21台2MW-100m钢混式塔架
天杉高科提供的数据显示，已经投运的江苏国信射阳5台2兆瓦-100米钢混式塔架机组和大唐龙感湖24台2兆瓦-100米钢混式塔架机组相比同风场85米和80米钢塔架机组，发电量均有显著提高，极大地提升了项目开发价值。
可靠性和经济性优势突出
业内人士告诉记者，特别是在低风速地区，增大叶片长度和增加塔架高度是更充分利用风能资源，提升发电量的两个重要手段。一直以来，在中国风电市场，更倾向于利用增大叶片长度的手段。而随着塔架技术的突破，使得塔架增高成为可能。
测算表明，从风中获得的能量与叶片扫风面积及风功率密度密切相关。增大叶片长度就相当于增加了叶片的扫风面积。
“在地形条件简单的地区，通常情况下，增加塔架高度可以获取更高的风速，风机的可利用小时数增加。增高塔架后，由于湍流减小，叶片受力相对均匀，还有利于延长机组疲劳寿命。”一位技术人士告诉记者，“但在起伏山地等比较特殊的地形，增高塔架不一定能获得更高的风速。这也表明增高塔架的技术方案对于提升发电量来说，有其适用区域，需要对风资源进行详细分析。”
天杉高科相关负责人表示，除了直接提升发电量给业主带来的收益外，钢混塔架更利于风电机组延长寿命，并且运维成本更低。
“等强度的混凝土结构钢度是钢结构的5倍以上，相应地塔架顶部振幅要远远小于钢塔架， 更加有利于机组安全稳定运行。相比100米及以上的全钢塔架，钢混塔架的塔顶疲劳载荷比全钢塔低20%。预计机组可延寿2-4年。”天杉高科相关人士表示。
此外，由于钢混式塔架采用桥梁预应力索免维护结构，降低每年约400颗基础锚栓、塔架底段螺栓的维护量。其基础不含基础环结构，消除了基础环冒浆晃动的隐患而且免去了基础环防水密封或锚栓防腐的维护费用。同时，可避免由机头摆幅大、电气模块过温、加速度报警等带来的刹车片、齿形带、轴承、变流模块故障造成的运维成本。
业内人士给记者算了笔账，按照钢价6000元/吨估算，一个采用100米高塔架，单机容量为2兆瓦，总容量为50兆瓦的风电场，100米塔架使用钢混塔架比全钢塔架节约投资67万元，再加上后期维护成本的降低和增发电量这两项指标考虑，20年生命周期采用钢混塔架方案比采用全钢塔架方案增加收入6997 万元，折合成度电成本，降低了0.0392元。
新技术需要标准保驾护航
数据显示，钢混式风电塔架全球装机量已超过15000台，并以每年2000台的速度增长。而在国内风电行业，真正投运的钢混式风电塔架凤毛麟角。
“新技术在推广之初，业主会有这样或那样的顾虑也是正常的。但从风电行业发展的趋势，以及国际市场的应用情况来说，钢混式风电塔架在国内的市场占有率将稳步提升则是必然的。”一位与会人士向记者表示。
在会议现场，参会的嘉宾中有不少设计院所和工程公司的专业人士。郑小晨告诉记者，目前，很多国外和国内企业都在中国风电市场力推广钢混式塔架技术，“如果没有严格的标准，大家一窝蜂而上，势必给新技术的推广造成负面影响。因此，我们与设计院所合作，积极制定完善钢混式风电塔架的技术标准和规范。从企业标准起步，直至行业标准、国家标准。”
在业内看来，钢混式风电塔架技术不仅仅是塔架设计，而是涉及到整机设计、结构设计、生产模具设计、现场施工设计等多个环节。因此，金风科技作为整机商牵头推进这一技术路线有其独特优势。
金风科技相关负责人告诉记者，金风科技以创新业务合作模式促进全产业链融合，以风电产业链体系为基础，结合金融融资、供应链管理、后服务协同，实现风电场从建设至运营整个生命周期的合作伙伴共赢。将风电投资商、开发商、设计院、设备供应商、工程建设公司与金风科技当前的产业链优势资源集成在一起，打通风电建设服务链条。钢混式风电塔架技术的研发和推广也正是这一模式的又一次实践。
“对于钢混塔架推广的一个挑战是，目前钢材价格处于历史低位。一旦钢材涨价，钢混塔架的优势将更加明显。”金风科技的一位人士说。
