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前沿 | 钢管塔到底有没有设计约束天花板?

   日期:2021-04-12     来源:中国能源报    作者:张子瑞    浏览:534    评论:0    
最近风电高塔的话题比较热。全钢塔筒虽然业绩比较多,但是也面临着现实的技术挑战。

众所周知,风切变越大、塔架高度越高、发电量增量越大。然而,受陆上运输限制,传统的整体圆锥钢管塔必须控制直径,很难突破4.5-5米,能负荷的载荷和高度有限,塔筒高度上升存在设计约束。

据媒体不完全统计,目前市场上在运120-140米高度风机已超6000台,其中87%是全钢柔塔,13%是钢混塔筒。尤其在140米高度,柔塔混塔比例高达98:2。

然而,随着风机功率、叶轮直径和塔筒高度的不断增加,塔筒受到的载荷越来越大,意味着钢板厚度要不断增加,钢塔成本会非线性上升;增加塔筒直径可以提升承载能力并兼顾经济性,但又面临运输难题。

钢管塔如何打破设计约束的天花板?

行业面临三种新的方案——大直径分片式全钢塔(分片式)、混凝土-钢混合塔筒(混塔)以及桁架式。

混塔需要在风场附近建设预制厂,施工质量要求很高;桁架式目前市场接受度有限。从可制造性、质量控制、运输以及最重要的制造吊装周期上看,分片式全钢塔有显著优势——分片组装可以获得更大直径、更强承载能力、更高高度,分片后运输问题也迎刃而解。

天顺风能(苏州)股份有限公司技术经理张华表示:“之前几年金风、远景主要采用120至140米柔塔,去年GE开始生产150米柔塔,166米的全钢分片塔筒结构也在进行中。”

分片式钢塔并非新鲜事物,在全球应用案例非常多。分片式钢塔继承了全钢塔的一系列优势,进一步提升高度同时可实现轻量化,提高经济性。分片式钢塔直径变大,相当于从物理结构上提升截面刚度,而不是单纯的通过加厚钢板提升强度,所以筒壁可以实现轻量化设计。在陆上中低风速区域拥有更加广阔的应用前景。

张华介绍:“分片式钢塔和全钢柔塔前端的制造流程基本一样,不同点在于整个塔筒制造多了一个切片和装纵向法兰条的过程。涂装和防腐的时间也会稍微增加。天顺现在做的分片式业务主要来自欧洲,三片叠装到一起,减少路况对于运输的影响。”

在国内,分片式钢塔的设计也已比较完善,头部厂家均有技术储备。如何在提升施工效率和减少运维复杂度方面给出更好的解决方案,是能否大面积推广的重要影响因素。

据业内人士透露,维斯塔斯、远景、金风等厂家在高柔塔的控制和算法上比较先进,可以通过常规全钢柔塔或全钢分片来解决高塔的需求。而不具备该技术能力的厂商转向混塔比较现实,因为混塔可以不依靠主机厂,由混塔供应商就可以提供全套的解决方案。

谈及未来国内高塔市场格局,上海泰胜风能装备股份有限公司副总经理郭文辉表示,从塔筒制造商角度来看,目前适合中国高塔最重要的两个路线,第一是全钢分片,第二是混塔。“如果全钢柔塔技术能力好的话,我们优先主推全钢分片柔塔。混塔目前量不大,回收问题不算明显,如果真的大量上马,服役期结束后难处理,爆破拆除会造成新的污染,这也是混塔行业一个待解决的问题。” 
 

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