面對占總量可達30%的高塔架市場商機，北京天杉高科風電科技有限責任公司（簡稱：天杉高科）副總經(jīng)理叢歐向《風能》表示，通過運用與柔塔同類的控制策略技術(shù)，可解決185米超高鋼混塔架高階頻率振動挑戰(zhàn)。這似乎表明，高塔架技術(shù)沒有邊界，將風電市場做大做強才是風電技術(shù)發(fā)展的終極追求。
受訪人：叢歐
北京天杉高科風電科技有限責任公司副總經(jīng)理
《風能》：您如何看待陸上高塔架技術(shù)與市場的內(nèi)在發(fā)展邏輯？
叢歐：我認為高塔架技術(shù)的發(fā)展與政治、技術(shù)、經(jīng)濟三者密不可分。從政治角度來看，國際市場受外部環(huán)境影響，對中國出口塔筒的限制越來越多，對提高“本地化率”要求越來越高；國內(nèi)市場的大環(huán)境是要實現(xiàn)“雙碳”發(fā)展目標下的規(guī)?；⒏哔|(zhì)量發(fā)展，用低碳材料減排。把國際和國內(nèi)這兩個大方向分析清楚是塔架技術(shù)發(fā)展的先決條件。隨著風電進入平價時代，國補完全取消，電價越來越低，業(yè)主更關(guān)心的是收益率是否達標，關(guān)注單位千瓦EPC的成本是多少。目前一些風電項目的EPC投資成本已經(jīng)低于5000元/千瓦，而實現(xiàn)這一點很大程度是依賴機組的大型化發(fā)展，通過機組大型化攤薄單位千瓦造價。也恰恰是機組的大型化給了塔架技術(shù)發(fā)展趨勢的前端輸入，高塔架發(fā)展必須緊跟這項發(fā)展趨勢，確保風電開發(fā)的經(jīng)濟性。因此未來市場中，能符合大容量趨勢并保持更低造價水平的塔架，將獲得更大的發(fā)展空間。
《風能》：在2021北京國際風能大會暨展覽會上，新疆金風科技股份有限公司（簡稱：金風科技）發(fā)布了185米柔塔和鋼混塔兩款產(chǎn)品，這是基于怎樣的考慮？
叢歐：此次風能展發(fā)布的兩款185米高塔架已經(jīng)完成設(shè)計認證，2022年安裝樣機。之所以推出這兩款塔架，主要是因為高塔架在未來幾年將具備較大發(fā)展空間。在進行185米塔架設(shè)計時，我們是帶著業(yè)主需求做的。國家已對清潔能源提出了更宏偉的發(fā)展目標，但不少優(yōu)質(zhì)風資源已經(jīng)完成了開工建設(shè)或納入了核準計劃，可開發(fā)量越來越少，而同時湖南、湖北等不少中東南部山區(qū)的風資源卻無法得到有效開發(fā)，不是風速過低就是成本過高，如果將塔架高度進一步提高，就能通過技術(shù)創(chuàng)新釋放大量風資源價值。我們從未來3年的市場商機分析，風切變大于0.2的容量超過3100萬千瓦，占總商機容量的22%，風切變大于0.16的容量超過4300萬千瓦，占總商機容量的30%。同時，我們對比了不同高度的塔架方案，在不同的風切變下，從165米開始每升高15米進行一次數(shù)據(jù)比對，發(fā)現(xiàn)180米至190米是現(xiàn)有工程裝備能力下經(jīng)濟性最好的一個方案。當最小風切變?yōu)?.16至0.28時，在100米高度處風速達到5m/s至4.6m/s，就可具備185米高塔開發(fā)條件，未來三年商機總?cè)萘靠蛇_1.44億千瓦。
《風能》：在185米高塔的設(shè)計階段，遇到了哪些新挑戰(zhàn)，如何解決？
叢歐：從目前來看，做160米已經(jīng)遇到了多個高階振動問題，185米就需要調(diào)動更大的技術(shù)團隊和更多精力去解決一個個未曾出現(xiàn)過的技術(shù)難題，尤其是在整機控制、載荷仿真等方面，需要同新機組開發(fā)同步。比如對于鋼塔而言，70、80米挺“剛”的，升到140米就成柔塔了；鋼混塔也是一樣，在140m挺“剛”，升到180米、200米的時候也會變“柔”。面對超高鋼混塔出現(xiàn)非一階高階頻率振動的新課題，金風科技已經(jīng)開發(fā)配套超高鋼混塔的控制技術(shù)和阻尼技術(shù)能夠有效控制振動。此外185米高塔在仿真設(shè)計參數(shù)的獲取上，也需戰(zhàn)勝很多挑戰(zhàn)，比如在IEC標準里盡管對基礎(chǔ)剛度、阻尼系數(shù)等給出了一些建議數(shù)值，但在中國使用就需要重新去復核，因為理論數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)之間的差距還是比較大的。金風科技之所以有底氣去攬185米超高鋼混塔這個“瓷器活”，也是基于現(xiàn)有700多臺鋼混塔架裝機的后評估測試成果。
《風能》：為什么說高塔架技術(shù)能力與整機技術(shù)息息相關(guān)？針對不同產(chǎn)品或項目的高塔架定制化是一個怎樣的過程？
叢歐：塔架設(shè)計指標與主機設(shè)計參數(shù)強相關(guān)，因為主機葉輪轉(zhuǎn)速、大部件頻率、葉尖凈空及一系列控制要素和電控布局都是進行塔架設(shè)計的重要輸入。比如塔架在主機緊急剎車時擺幅控制在在1米還是3米，其策略是完全不一樣的。塔架不是蓋樓房，在房頂上隨便裝一個機頭肯定不行。要將塔架視作主機的一部分，不管鋼塔還是鋼混塔都是設(shè)備，比如，塔架剛度太大有時就會出現(xiàn)有3P頻率振動的問題會引發(fā)某些主機部件的疲勞載荷發(fā)散。還有與塔架連接機組基礎(chǔ)的剛度也會影響整機載荷，比如說在山地項目，基礎(chǔ)持力層都是大理石，這個地方的基礎(chǔ)剛度就特別大。把同樣的塔架放到江蘇的水塘邊建設(shè)，基礎(chǔ)剛度就低一些，整機載荷就又不一樣。因此，塔架設(shè)計需要根據(jù)搭載的主機和具體項目進行整體考慮，迭代耦合完成。
《風能》：您怎樣看高塔架技術(shù)發(fā)展，哪類高塔架是更好的選擇？
叢歐：從業(yè)主角度更趨向于使用成熟可靠的技術(shù)路線，而非比較少見的形式。以鋼混塔為例，其本身也是在不斷演化的，10年前只有金風科技一家做鋼混塔，現(xiàn)在做鋼混塔的廠家多了，市場氛圍也就好了，平價時代賦予了高塔架市場的高增長空間。記得剛開始研發(fā)鋼混塔產(chǎn)品時，混凝土段短、鋼段長，這是為了解決它的吊裝問題?，F(xiàn)在吊裝問題解決了，成本下去了，混凝土段就可以更長一些。如果有頻率限制，再去調(diào)整鋼混段比例也很簡單。隨著機組大型化發(fā)展，鋼混塔可能也會遇到不能進一步“瘦身”解決葉片凈空問題，材料強度又無法繼續(xù)提高的那一天，那時也可能會有新的塔架形式誕生，所以金風科技高塔架從來沒有“一柔到底”或“一混到底”，因為技術(shù)肯定是要不斷前行的。
《風能》：我們知道金風科技旗下天杉高科一直在研發(fā)與推廣鋼混塔技術(shù)，并實現(xiàn)了大批量應(yīng)用，您如何看待鋼混塔在未來市場的發(fā)展前景？
叢歐：對于普通鋼塔而言，由于機組容量與葉輪直徑越來越大，所受載荷就越來越大，運輸又有限制，勢必造成鋼板較厚，成本顯著增高。但鋼混塔卻可通過就近設(shè)廠解決底部大直徑塔架運輸問題，在一定程度能抑制住大機組塔架成本快速上漲的曲線。由于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計須符合國標相關(guān)技術(shù)標準，標準里有最低混凝土壁厚的限制要求，所以鋼混塔在做3MW以下機組時余量未被充分利用，成本優(yōu)勢不夠明顯。當風電平價時代來臨后，隨著機組容量、葉輪直徑、輪轂高度的明顯提升，鋼混塔余量得到進一步釋放，經(jīng)濟性優(yōu)勢明顯增強，同時兼具高可靠性。我們相信，鋼混塔在未來大型化的風電市場中，會比此前體現(xiàn)出更多成本優(yōu)勢。
《風能》：請談?wù)勪摶焖诘募夹g(shù)與市場發(fā)展趨勢。
叢歐：鋼混塔還是要不遺余力的持續(xù)改進工程的便利性，推進質(zhì)量保障和交付保障這兩項重點工作。從金風科技而言鋼混塔產(chǎn)業(yè)化時間較長，其他鋼混塔企業(yè)技術(shù)路線趨同，都是預(yù)制+體外預(yù)應(yīng)力的技術(shù)方向。其目的是提升施工便利性，加快吊裝速度，將質(zhì)量控制好。分散式項目鋼混塔的革新技術(shù)是管片塔，我們參照地鐵管片一樣的方式，不需打磨即可實現(xiàn)鋼混塔干連接。2021年金風科技已經(jīng)完成了171-4.0MW-HH140m和140-2.5MW-HH155m兩臺管片塔樣機并網(wǎng)工作。在市場方面，鋼混塔未來或?qū)⑾虼媪渴袌鲅由?。從技術(shù)角度鋼混塔并沒有高度限制，未來是否需要更高的塔架高度，主要還是看業(yè)主的需求。但值得注意的是，可開發(fā)的風資源到215米左右，基本就到了一個瓶頸，那個時候高切變資源開發(fā)的基本差不多了。我們認為可以將存量視為未來的一個主要市場，對“三北”地區(qū)存量項目的塔架進行更換，降低塔架成本，提升機組發(fā)電能力。
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