新能源為主體的新型電力系統，正帶動低風速風電迎來高質量開發應用的又一輪熱潮。低風速風電高質量開發，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）、桁架結構塔架、斜拉索結構塔架，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%，提升塔筒的經濟性，在深挖度電成本潛能的當下，同樣至關重要。按照傳統鋼塔的設計和工藝,塔高超過100米后，塔筒重量會出現指數型增加。高風速帶來的發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。”運達股份的相關技術人士介紹稱。
據了解，在國際市場上，混塔占據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上風。
有統計顯示，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量
“客觀地說，混塔和柔塔各有優勢。市場份額的多少并不能表明一種技術路線優于另一種技術路線。”一位業內資深人士表示，“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。”
“采用柔塔方案，隨著塔筒的增高，成本并不會增加太多，經濟性優勢突出。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。”國內某知名柔塔制造企業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，混塔也有獨特優勢。其整體結構剛度大，優異的抗疲勞和避振性能，使其結構更安全，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，因為鋼價高，業主更傾向于采用混塔方案，而在南美地區，因為基礎工業水平低，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積累了足夠的經驗，目前柔塔方案在經濟性上也優于混塔方案。”
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度。混塔被認為是較為穩妥的選擇，柔塔則是帶有創新冒險的因素。
然而，經過幾年的激蕩，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生率比汽車低。”上述業內資深人士說，“當然，這也提醒行業，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。”
據業內人士透露，某國內整機商在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成太大挑戰。
正如硬幣的兩面，柔塔優勢明顯，但也面臨著共振與渦激的難題。
據介紹，由于高度增加導致柔塔的自身固有頻率下降，會與葉輪轉頻產生交點,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化能力。
“規避共振風險，是柔塔核心的技術。早期的控制策略是穿越共振區，但這種方式會導致發電量受到些許損失，經過技術迭代，現在遠景采取更加先進的控制策略避免了發電量的損失。”遠景能源相關技術負責人說。
業內人士稱，工業產品需要批量和驗證。從數據來看，140米高度的柔性鋼塔目前投運較多。風電高質量發展，可靠性是平價甚至低價的前提。
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