風電平價時代洪流下，既要發(fā)電量，又要便宜，更重要是還需確保可靠性。

為追求更低的成本，傳統(tǒng)的低風速風機已不能滿足平價要求，更長葉輪直徑、更高輪轂高度、更大功率風機成為降本增效，提高競爭力的主要應對方式。

但葉片加長也有一定的限度，為此業(yè)內開始想辦法通過加高塔架來提高風機利用小時數(shù)。一般認為，塔筒高度超過100m，即被稱為高塔筒。

我國中東部和平原地區(qū)風速低，風資源較差，但風切變相對較大，塔筒高度的提升，能顯著提高發(fā)電量增加風場效益。隨著塔筒攀高，風電高塔技術也隨之不斷突破。

柔塔、混塔&桁架塔技術大比拼

風機大型化是大勢所趨，與之相對應的是塔筒高度的提升，傳統(tǒng)剛性塔架重量指數(shù)也呈直線上升。90米高的傳統(tǒng)塔架一般重約200余噸，120米高則已接近600噸...出于輕量化、鋼價等考量，全鋼柔塔、混塔、桁架塔應勢而生，贏得了一席之地并被市場認可。

全鋼柔塔：塔筒重量明顯降低，經濟性提高，但存在一定技術風險點。柔塔在葉輪轉速到某一個點上會產生共振，容易導致“塔筒共振”和“渦激振動”；塔筒高度增加帶來擺幅增大，影響機組穩(wěn)定運行。

高度在120米及以上的鋼制塔筒，已多數(shù)采用柔塔，而其材料、工藝、運輸、吊裝和傳統(tǒng)剛性塔架并無實質區(qū)別，所以，相比于鋼混塔筒、桁架式塔筒，柔塔的供應鏈完整。

柔塔的“柔”，與葉輪額定轉速有關，葉輪額定轉速下的1階頻率稱為1p，3階頻率成為3p；當塔架自身的頻率在葉輪1階頻率以上的，是傳統(tǒng)塔架，1p以下的，是柔塔。

坎貝爾圖-柔塔頻率示意圖 來源：網絡

2015年1月7日，國內第一臺安裝柔塔的金風科技樣機吊裝；2021年12月，中國風電柔塔刷新紀錄，跨入165米+新時代，成為亞洲第一高柔塔。

鋼混塔：一般指鋼材和混凝土共同構成的塔架，其下部是混凝土段，上部是鋼塔段，包括全混和半混。整體結構剛度大，可靠性更強，有現(xiàn)場澆筑、現(xiàn)場工廠整環(huán)預制、集中工廠分片預制3種方案。

對于160m級別以上超高風機，全鋼柔塔技術方案存在太大不確定性，同時，鋼材等原材料成本上升，混塔技術成為提升風機高度與保障機組可靠性運行的另一選擇。

2018年10月25日，我國首個采用140m鋼混塔的風電場實現(xiàn)全場并網。此后，160m、165m、166m風電鋼混塔風機相繼吊裝，整機商自主研發(fā)技術取得里程碑式的突破。

據了解，當前全球最高陸上風電機組達230m，就采用了上部鋼結構，下部混凝土的混塔技術方案。

桁架塔：此種塔架結構大大節(jié)省用鋼量，并且可以在多種場景下應用，經濟性和穩(wěn)定性較好。但相比傳統(tǒng)塔架，螺栓用量極多，安裝緊固和運維工作量等較大，且存在一定風險。

2020年9月，160m預應力構架式鋼管塔的風機在山東鄄城并網，一舉刷新當時我國風電機組高度記錄；2021年10月，全球首座170m超高桁架式塔架風電機組于山東項目吊裝。

百花齊放 超高風機不止于“高”

業(yè)內分析表示，未來3年的市場商機，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%。

2015年前，70m級葉輪直徑的風機塔筒高度在70-80m，CWEA數(shù)據顯示，2018年，風電機組平均高度為91m，最高風機達140m；2019年，風電機組平均高度為96m，同步往年增加5m，最高風機達147m，同步往年增加7m。到2021年，國內的塔筒高度普遍超過140m。

據了解，目前最高為金風科技發(fā)布的Double 185高塔（包含185米鋼混塔架和185米鋼制柔塔），產品基于鋼塔，對行業(yè)未來資源開發(fā)范圍給與了延伸。

國內高塔筒技術雖起步較晚，但目前已然成熟，“柔塔”占絕對優(yōu)勢，鋼混塔其次。

但隨著塔筒不斷升高，質量和成本控制難度加大，對控制技術、制造運輸?shù)榷喾矫婧诵募夹g都帶來新的挑戰(zhàn)。為攻堅克難，斜拉索式、分片式塔筒、自提升技術、3D打印、木質塔筒等新技術也在不斷突破。

圖片來源“中國海裝”

作為國內首個“分片式”風電鋼混塔筒批量項目，江蘇國源寶應巳豐項目采用30臺中國海裝H136-2.2MW機組，搭配140m分片式鋼混塔筒。

風電高塔技術，能顯著提高經濟效益毋庸置疑，但這絕非只是靠一個簡單的“高”字，而是涉及到機組控制策略、運輸、安裝、施工等一系列技術問題的整體工程解決方案。

市場決定技術，展望未來，高塔技術將會催生新的技術變革。除風電鋼柔塔、混塔、桁架塔之外，不同結構形式的高塔架百花齊放，成為市場上重要的技術補充形式。