作為風機核心零部件的塔筒,有專家預計其市場價值將突破千億級規模。除了瀕海和國內為數不多的中、高風速內陸資源區,更為廣袤的平原低風速、高切邊風區近年來被認為是風電產業下一片“希望的田野”。而為了捕捉低風速、高切邊風區的更多風能資源,塔筒高度近年來越造越高。
由上海電氣自發研發的風電鋼-混凝土裝配式混合塔筒工藝技術擁有多項核心知識產權,申請專利65項(其中發明專利35項),也讓上海電氣擁有了從設計、工藝、制造和安裝的一整套鋼-混凝土裝配式混合塔筒技術。
目前,工廠制造鋼塔筒雖有機械化生產的精度和效率優勢,但隨著塔筒高度的增加,其制作成本和運輸成本都將大大增加,甚至被運輸條件所限,而無法上路。因此,在低風速、高切邊的風電時代,用預應力鋼筋混凝土風電塔筒部分或全部替代鋼塔筒,具有便于調節風塔系統固有頻率、穩定性好、施工快速便捷等特點,而高精度模具的分片預制生產、干式環片拼接和吊裝,也能很好地滿足塔筒運輸和快速施工的要求。
為了積極拓展低風速高切變風資源,同時兼顧可靠的塔筒適應性和質量,上海電氣環保集團和上海電氣風電集團股份有限公司早在2018年12月,就開始聯合研究鋼-混凝土混合塔筒的工藝技術應用,并在2019年6月完成風電混凝土塔筒的各項試驗。通過徐州睢寧風場建造的140米高2.5MW試驗塔,該項工藝技術于2021年4月通過相關方技術驗收,實現并網發電。
通過高精度模具,先由工廠預制混凝土環片,運抵現場后拼裝成筒節,再吊裝成塔的技術。由于預制便捷、構件精度高、運輸方便、拼裝吊裝時間短等特點,可滿足當下絕大多數陸上風電混合塔筒的使用要求,整體性能達到國內領先水平。值得一提的是,此項技術也成功入圍2022年首批上海市高新技術成果轉化項目。
如今,該項技術可基本滿足國內120~180米高,2.5~5MW的陸上風電裝機要求。和鋼制塔筒相比,具有性能更穩定、性價比更高、取材更方便、耐候性更強等特點,并且獨有的生產工藝保證工廠預制效率高、現場施工速度快等特點,有效解決了傳統混凝土施工現場周期長、精度差、效率低的缺點,具有良好的經濟和社會效益。
相較120米以上全鋼塔筒,采用混合塔筒工藝技術的相同高度風電機組,綜合成本可降低約三成,在低風速高切變風區并網后的年發電量可增加10%以上,低切變風區并網后年發電量也可增加5%以上。
目前,該項混合塔筒工藝技術已用于多個風場,新疆木壘老君廟風場、齊齊哈爾一重上電風場、中廣核黑龍江鐵鋒祥鶴風場等多個上海電氣參建的風電項目,對國內風電混凝土塔筒產業發展起到支撐和帶動作用。同時,上海電氣也將繼續精益求精,不斷優化鋼-混塔筒技術,保持優勢不斷突破,為國內低風速高切變風區提供更優選的綠色解決方案。