面對(duì)占總量可達(dá)30%的高塔架市場商機(jī)，北京天杉高科風(fēng)電科技有限責(zé)任公司（簡稱：天杉高科）副總經(jīng)理叢歐向《風(fēng)能》表示，通過運(yùn)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(dòng)挑戰(zhàn)。這似乎表明，高塔架技術(shù)沒有邊界，將風(fēng)電市場做大做強(qiáng)才是風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的終極追求。
受訪人：叢歐
北京天杉高科風(fēng)電科技有限責(zé)任公司副總經(jīng)理
《風(fēng)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(rèn)為高塔架技術(shù)的發(fā)展與政治、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)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(duì)中國出口塔筒的限制越來越多，對(duì)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(shí)現(xiàn)“雙碳”發(fā)展目標(biāo)下的規(guī)模化、高質(zhì)量發(fā)展，用低碳材料減排。把國際和國內(nèi)這兩個(gè)大方向分析清楚是塔架技術(shù)發(fā)展的先決條件。隨著風(fēng)電進(jìn)入平價(jià)時(shí)代，國補(bǔ)完全取消，電價(jià)越來越低，業(yè)主更關(guān)心的是收益率是否達(dá)標(biāo)，關(guān)注單位千瓦EPC的成本是多少。目前一些風(fēng)電項(xiàng)目的EPC投資成本已經(jīng)低于5000元/千瓦，而實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)很大程度是依賴機(jī)組的大型化發(fā)展，通過機(jī)組大型化攤薄單位千瓦造價(jià)。也恰恰是機(jī)組的大型化給了塔架技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的前端輸入，高塔架發(fā)展必須緊跟這項(xiàng)發(fā)展趨勢(shì)，確保風(fēng)電開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性。因此未來市場中，能符合大容量趨勢(shì)并保持更低造價(jià)水平的塔架，將獲得更大的發(fā)展空間。
《風(fēng)能》：在2021北京國際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)上，新疆金風(fēng)科技股份有限公司（簡稱：金風(fēng)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(fēng)能展發(fā)布的兩款185米高塔架已經(jīng)完成設(shè)計(jì)認(rèn)證，2022年安裝樣機(jī)。之所以推出這兩款塔架，主要是因?yàn)楦咚茉谖磥韼啄陮⒕邆漭^大發(fā)展空間。在進(jìn)行185米塔架設(shè)計(jì)時(shí)，我們是帶著業(yè)主需求做的。國家已對(duì)清潔能源提出了更宏偉的發(fā)展目標(biāo)，但不少優(yōu)質(zhì)風(fēng)資源已經(jīng)完成了開工建設(shè)或納入了核準(zhǔn)計(jì)劃，可開發(fā)量越來越少，而同時(shí)湖南、湖北等不少中東南部山區(qū)的風(fēng)資源卻無法得到有效開發(fā)，不是風(fēng)速過低就是成本過高，如果將塔架高度進(jìn)一步提高，就能通過技術(shù)創(chuàng)新釋放大量風(fēng)資源價(jià)值。我們從未來3年的市場商機(jī)分析，風(fēng)切變大于0.2的容量超過3100萬千瓦，占總商機(jī)容量的22%，風(fēng)切變大于0.16的容量超過4300萬千瓦，占總商機(jī)容量的30%。同時(shí)，我們對(duì)比了不同高度的塔架方案，在不同的風(fēng)切變下，從165米開始每升高15米進(jìn)行一次數(shù)據(jù)比對(duì)，發(fā)現(xiàn)180米至190米是現(xiàn)有工程裝備能力下經(jīng)濟(jì)性最好的一個(gè)方案。當(dāng)最小風(fēng)切變?yōu)?.16至0.28時(shí)，在100米高度處風(fēng)速達(dá)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(jī)總?cè)萘靠蛇_(dá)1.44億千瓦。
《風(fēng)能》：在185米高塔的設(shè)計(jì)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(gè)高階振動(dòng)問題，185米就需要調(diào)動(dòng)更大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和更多精力去解決一個(gè)個(gè)未曾出現(xiàn)過的技術(shù)難題，尤其是在整機(jī)控制、載荷仿真等方面，需要同新機(jī)組開發(fā)同步。比如對(duì)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(shí)候也會(huì)變“柔”。面對(duì)超高鋼混塔出現(xiàn)非一階高階頻率振動(dòng)的新課題，金風(fēng)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(dòng)。此外185米高塔在仿真設(shè)計(jì)參數(shù)的獲取上，也需戰(zhàn)勝很多挑戰(zhàn)，比如在IEC標(biāo)準(zhǔn)里盡管對(duì)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(fù)核，因?yàn)槔碚摂?shù)據(jù)與實(shí)測數(shù)據(jù)之間的差距還是比較大的。金風(fēng)科技之所以有底氣去攬185米超高鋼混塔這個(gè)“瓷器活”，也是基于現(xiàn)有700多臺(tái)鋼混塔架裝機(jī)的后評(píng)估測試成果。
《風(fēng)能》：為什么說高塔架技術(shù)能力與整機(jī)技術(shù)息息相關(guān)？針對(duì)不同產(chǎn)品或項(xiàng)目的高塔架定制化是一個(gè)怎樣的過程？
叢歐：塔架設(shè)計(jì)指標(biāo)與主機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)強(qiáng)相關(guān)，因?yàn)橹鳈C(jī)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(jìn)行塔架設(shè)計(jì)的重要輸入。比如塔架在主機(jī)緊急剎車時(shí)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(gè)機(jī)頭肯定不行。要將塔架視作主機(jī)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(shí)就會(huì)出現(xiàn)有3P頻率振動(dòng)的問題會(huì)引發(fā)某些主機(jī)部件的疲勞載荷發(fā)散。還有與塔架連接機(jī)組基礎(chǔ)的剛度也會(huì)影響整機(jī)載荷，比如說在山地項(xiàng)目，基礎(chǔ)持力層都是大理石，這個(gè)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(jī)載荷就又不一樣。因此，塔架設(shè)計(jì)需要根據(jù)搭載的主機(jī)和具體項(xiàng)目進(jìn)行整體考慮，迭代耦合完成。
《風(fēng)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(fēng)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(jià)時(shí)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(shí)，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(jī)組大型化發(fā)展，鋼混塔可能也會(huì)遇到不能進(jìn)一步“瘦身”解決葉片凈空問題，材料強(qiáng)度又無法繼續(xù)提高的那一天，那時(shí)也可能會(huì)有新的塔架形式誕生，所以金風(fēng)科技高塔架從來沒有“一柔到底”或“一混到底”，因?yàn)榧夹g(shù)肯定是要不斷前行的。
《風(fēng)能》：我們知道金風(fēng)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(shí)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(duì)于普通鋼塔而言，由于機(jī)組容量與葉輪直徑越來越大，所受載荷就越來越大，運(yùn)輸又有限制，勢(shì)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(yùn)輸問題，在一定程度能抑制住大機(jī)組塔架成本快速上漲的曲線。由于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)須符合國標(biāo)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)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(jī)組時(shí)余量未被充分利用，成本優(yōu)勢(shì)不夠明顯。當(dāng)風(fēng)電平價(jià)時(shí)代來臨后，隨著機(jī)組容量、葉輪直徑、輪轂高度的明顯提升，鋼混塔余量得到進(jìn)一步釋放，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)明顯增強(qiáng)，同時(shí)兼具高可靠性。我們相信，鋼混塔在未來大型化的風(fēng)電市場中，會(huì)比此前體現(xiàn)出更多成本優(yōu)勢(shì)。
《風(fēng)能》：請(qǐng)談?wù)勪摶焖诘募夹g(shù)與市場發(fā)展趨勢(shì)。
叢歐：鋼混塔還是要不遺余力的持續(xù)改進(jìn)工程的便利性，推進(jìn)質(zhì)量保障和交付保障這兩項(xiàng)重點(diǎn)工作。從金風(fēng)科技而言鋼混塔產(chǎn)業(yè)化時(shí)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)鋼混塔干連接。2021年金風(fēng)科技已經(jīng)完成了171-4.0MW-HH140m和140-2.5MW-HH155m兩臺(tái)管片塔樣機(jī)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(fēng)資源到215米左右，基本就到了一個(gè)瓶頸，那個(gè)時(shí)候高切變資源開發(fā)的基本差不多了。我們認(rèn)為可以將存量視為未來的一個(gè)主要市場，對(duì)“三北”地區(qū)存量項(xiàng)目的塔架進(jìn)行更換，降低塔架成本，提升機(jī)組發(fā)電能力。
評(píng)論