新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，正帶動低風速風電迎來高質(zhì)量開發(fā)應用的又一輪熱潮。低風速風電高質(zhì)量開發(fā)，離不開成熟的高塔筒技術解決方案。柔性鋼塔（柔塔）、混凝土塔筒（混塔）、桁架結(jié)構(gòu)塔架、斜拉索結(jié)構(gòu)塔架，各種高塔筒技術解決方案層出不窮。中國風電市場正成為各種高塔筒技術比拼的新戰(zhàn)場。
來源：微信公眾號“中國能源報”ID：cnenergy
柔塔漸受中國市場青睞
風切變反映了風在距離地面不同高度的變化程度。切變值越大，更高層的風速就越高，風能利用價值也就越大。風速較低而不具備投資價值的項目，可以通過高塔筒有效提高發(fā)電量，從而具備投資價值。
一位風電整體解決方案相關負責人告訴記者，塔筒占整個風電機組成本的20%—25%，提升塔筒的經(jīng)濟性，在深挖度電成本潛能的當下，同樣至關重要。按照傳統(tǒng)鋼塔的設計和工藝,塔高超過100米后，塔筒重量會出現(xiàn)指數(shù)型增加。高風速帶來的發(fā)電收益提升難以抵消塔筒成本的增加。
如何兼顧塔筒升高、成本可控的雙重要求？“當前，主流的降低塔筒成本的技術方案有兩種：用混凝土替代一部分鋼材料，這就是混塔方案；采用輕量化的純鋼塔筒設計，配合新的控制策略，這就是柔塔方案?！边\達股份的相關技術人士介紹稱。
據(jù)了解，在國際市場上，混塔占據(jù)高塔筒市場大部分的份額，而在中國市場，卻恰恰相反，柔塔市場份額日益占據(jù)上風。
有統(tǒng)計顯示，中國市場自2016年首臺120米全鋼柔性高塔率先投運以來，目前市場上在運120-140米高塔筒風機已經(jīng)超過6000臺。其中柔塔方案約占87%、混塔方案約占13%，即柔塔方案和混塔方案比例為7:1。混塔僅在120米高度有部分業(yè)績。到140米高度，柔塔方案混塔方案比例已成98:2。
國際龍頭整機商維斯塔斯的一位技術負責人告訴記者，維斯塔斯在中國市場目前只推柔塔技術。而國內(nèi)整機商金風科技、遠景能源等也是力推柔塔技術。此中有何緣由？
混塔可靠性依賴于施工質(zhì)量
“客觀地說，混塔和柔塔各有優(yōu)勢。市場份額的多少并不能表明一種技術路線優(yōu)于另一種技術路線?！币晃粯I(yè)內(nèi)資深人士表示，“針對具體的項目，該選擇柔塔還是混塔，需要因地制宜，綜合考量?！?/p>
“采用柔塔方案，隨著塔筒的增高，成本并不會增加太多，經(jīng)濟性優(yōu)勢突出。同時，柔塔的工藝標準更健全，設計過程更高效，且供應鏈成熟，制造周期短，退役拆解方便。”國內(nèi)某知名柔塔制造企業(yè)相關負責人告訴記者。
一家混塔設計公司的相關人士則表示，相比柔塔，混塔也有獨特優(yōu)勢。其整體結(jié)構(gòu)剛度大，優(yōu)異的抗疲勞和避振性能，使其結(jié)構(gòu)更安全，有利于保障機組全生命周期安全高效運行。同時，混塔可現(xiàn)場預制不受運輸條件限制，無緊固件連接無需定期檢修維護，從而降低了后期運維成本。
在歐洲一些地區(qū)，因為鋼價高，業(yè)主更傾向于采用混塔方案，而在南美地區(qū)，因為基礎工業(yè)水平低，也更傾向于采用技術門檻相對較低的混塔方案。這導致了混塔方案在全球高塔筒市場上占有較大比例。
“但是，混塔有一個關鍵難題，其安全可靠性很大程度上取決于施工質(zhì)量。由于涉及土建施工，整機商很難對此具有百分之百的把控力。中國國內(nèi)土建施工水平參差不齊給這一技術路線帶來了較大不確定性。這也是維斯塔斯暫時不在中國市場推混塔技術路線的一個重要因素?！?維斯塔斯上述技術負責人稱，“相比混塔技術，維斯塔斯大約在2000年就設計了當時概念的105米高塔，至此已成功運行20年。通過20年間的技術沉淀，在柔塔的設計及運行策略方面已經(jīng)積累了足夠的經(jīng)驗，目前柔塔方案在經(jīng)濟性上也優(yōu)于混塔方案。”
2016年，當中國風機達到史無前例的120米新高度時，市場對于高塔筒技術方案安全性普遍持謹慎態(tài)度?；焖徽J為是較為穩(wěn)妥的選擇，柔塔則是帶有創(chuàng)新冒險的因素。
然而，經(jīng)過幾年的激蕩，中國市場對于新技術的接受度大大提升。中國風電市場不僅接納了新技術，而且還培育了很多新技術。柔塔技術方案的人氣和項目應用逐漸甩開混塔技術方案。
頭部整機商方案更有保障
技術沒有優(yōu)劣，但不可回避的一個事實是，采用柔塔技術方案對整機商的技術能力、控制策略提出了更極致的要求。也正因此，只有頭部的整機商，才具備成熟的柔塔技術解決方案。
“有觀點認為，采用與傳統(tǒng)塔筒技術更趨一致的混塔方案安全性更高。其實，這是一種源于直覺的判斷。就像人們往往認為汽車比飛機更安全一樣，實際卻是飛機的事故發(fā)生率比汽車低?！鄙鲜鰳I(yè)內(nèi)資深人士說，“當然，這也提醒行業(yè)，必須選擇技術成熟的頭部整機商，才能保證其柔塔方案的可靠性?！?/p>
據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，某國內(nèi)整機商在120米塔筒高度時曾主推混塔技術，而在140米、160米塔筒高度時主推柔塔技術。正是由于混塔的技術門檻相對較低，當時該整機商柔塔技術還未完全突破，因此選擇了把較為保險的混塔技術方案推向市場。而柔塔技術一旦突破，比如伴隨著分片式技術的逐步應用，塔筒直徑設計突破運輸瓶頸，塔筒的不斷增高并不會構(gòu)成太大挑戰(zhàn)。
正如硬幣的兩面，柔塔優(yōu)勢明顯，但也面臨著共振與渦激的難題。
據(jù)介紹，由于高度增加導致柔塔的自身固有頻率下降，會與葉輪轉(zhuǎn)頻產(chǎn)生交點,導致頻率共振，極大降低塔架與整機各部件的壽命。為了穿越共振點，減小擺動，需要整機商對機組的控制策略有較強的優(yōu)化能力。
“規(guī)避共振風險，是柔塔核心的技術。早期的控制策略是穿越共振區(qū)，但這種方式會導致發(fā)電量受到些許損失，經(jīng)過技術迭代，現(xiàn)在遠景采取更加先進的控制策略避免了發(fā)電量的損失?！边h景能源相關技術負責人說。
業(yè)內(nèi)人士稱，工業(yè)產(chǎn)品需要批量和驗證。從數(shù)據(jù)來看，140米高度的柔性鋼塔目前投運較多。風電高質(zhì)量發(fā)展，可靠性是平價甚至低價的前提。
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