風(fēng)機(jī)高塔筒應(yīng)用歸納
2018/01/03 
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隨著國內(nèi)低風(fēng)速及超低風(fēng)速風(fēng)場進(jìn)入大規(guī)模開發(fā)，更大尺寸的葉輪，更大容量的單機(jī)容量及更高塔筒高度的設(shè)備方案也進(jìn)入了大規(guī)模應(yīng)用階段。本文就市場中現(xiàn)有的高塔筒技術(shù)進(jìn)行了如下歸納：
國內(nèi)外的高塔筒方案多超過120米。在120-140米區(qū)間內(nèi)國外已經(jīng)有大量裝機(jī)和廣泛的商業(yè)化應(yīng)用。在統(tǒng)計(jì)超過120米的塔筒高度應(yīng)用案例中，既有全鋼，全混及鋼混的主流方案，又不失格子框架/木質(zhì)結(jié)構(gòu)等小眾路線。如果考慮運(yùn)輸及安裝方式，行業(yè)內(nèi)的主流技術(shù)又可以分類為多個流派。總體講，從行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的經(jīng)驗(yàn)看，120-140米塔筒高度區(qū)間內(nèi)全鋼及鋼混為較經(jīng)濟(jì)的解決方案。受限于現(xiàn)有全鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)限制，在塔筒高度達(dá)到150米及以上時鋼混結(jié)構(gòu)為經(jīng)濟(jì)解決方案。
國外著名風(fēng)電企業(yè)的方案中，維斯塔斯為全鋼結(jié)構(gòu)的擁護(hù)者及領(lǐng)導(dǎo)者。其全鋼塔筒高度已達(dá)到137米的新高度，更高的高度往往需要其LDST技術(shù)的應(yīng)用。而通用/西門子/Enercon 等企業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用中多以全鋼及鋼混結(jié)構(gòu)方案并行，其高度可達(dá)160米，通用電氣為例其鋼混結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍已超過160米上限，完成120-160米現(xiàn)有高塔筒應(yīng)用的全覆蓋。
國內(nèi)的競爭結(jié)構(gòu)相似于國外，行業(yè)領(lǐng)跑者遠(yuǎn)景主推全鋼塔架，金風(fēng)則是全鋼與鋼混并重，兩條腿走路。目前金風(fēng)120米全鋼和鋼混均開始批量安裝，遠(yuǎn)景則已經(jīng)開始吊裝140米塔架，表象上比金風(fēng)領(lǐng)先半個身位。但是與維斯塔斯相比，遠(yuǎn)景120米塔架重于維斯塔斯的140米塔架，技術(shù)有待提高。
全鋼塔筒從防共振/降載荷的角度講可分為剛性與柔性技術(shù)，而當(dāng)全鋼結(jié)構(gòu)達(dá)到一定高度后，柔性技術(shù)基本成為必然選擇。目前看到的主要產(chǎn)品基本在120/130/140三個檔次（維斯塔斯的 V150-4.2MW-166米全鋼塔有別于傳統(tǒng)定義），吊裝方案有全葉輪+攬風(fēng)繩和單葉片吊裝等。
鋼混塔按照混凝土和鋼架的應(yīng)用比例可變化為不同的形態(tài)，其應(yīng)用也往往有更大的彈性，在2017年的德國某項(xiàng)目應(yīng)用中，GE的風(fēng)機(jī)通過混合塔方案被置放于儲水塔上從而達(dá)到了178米的高度（Max B?gl160+方案 ）。目前的主要產(chǎn)品指標(biāo)覆蓋120米到164米區(qū)間.混合塔的方案往往已預(yù)制+拼裝的方式完成安裝。
當(dāng)然，高塔的應(yīng)用隨著地域的不同而不同，相同的廠商可能在不同區(qū)域提供的產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)也不盡一致，比如在部分國家市場維斯塔斯選擇了應(yīng)用混合類的塔筒方案。所以，在歸納各廠商的技術(shù)路線時要結(jié)合本國情況。
下一階段的技術(shù)會朝著簡單安裝及運(yùn)輸方式，輕薄材料及無焊接等簡單制造方式演變。從而達(dá)到更高高度，更低成本的目標(biāo)。如下為公開信息搜集的已投入運(yùn)行的高塔技術(shù)資料，可供參考：
1.全鋼塔筒
維斯塔斯LDST技術(shù)：主要應(yīng)用于維斯塔斯的3MW平臺及小兆瓦超高方案。其核心為塔筒底端演變?yōu)榇笾睆降膯卧?，此單元由現(xiàn)場組裝完成，在工廠中將椎體等分為三片。在完成下層塔筒安裝后上方可安裝標(biāo)準(zhǔn)尺寸的塔筒。現(xiàn)有應(yīng)用中最高為160米。
一些專業(yè)人士還提出了全鋼結(jié)構(gòu)+副塔支撐技術(shù)，即在原有的全鋼塔周圍建立同樣鋼材料的副塔結(jié)構(gòu)用于支撐，從而保證了主塔可以達(dá)到更高的高度。
與之相似的技術(shù)還可以有牽引型全鋼塔，比如可以類似于測風(fēng)塔，鋼塔被三個不同方向的鋼纜所牽引，維持自身平衡，實(shí)現(xiàn)更高高度的推舉。
對于傳統(tǒng)的剛性塔，有關(guān)人士還建議是否可以考慮分割設(shè)計(jì)。比如現(xiàn)有塔身由3-4段的塔筒單元安裝而成，每單元由3段子單元焊接而成。國外某廠家的剛性高塔/混合塔方案中有所體現(xiàn)這一理念，其方案上部安裝標(biāo)準(zhǔn)化塔筒段。為了提高載荷，減弱共振，將下部基礎(chǔ)塔筒段子單元繼續(xù)分割后焊接。從而在剛性塔的局限下整體提高整塔的性能。
2.多邊形塔筒
GibraltarStructure的BSST（西門子相似）方案，方案中全塔仍由分節(jié)安裝完成，但每節(jié)的單元在現(xiàn)場即可由左下圖中的片狀薄板閂起?，F(xiàn)有應(yīng)用中為125米。
Lagerwey的MST方案中4.0-4.5MW L136 舉高至132 /166 米
另外業(yè)內(nèi)人士提出將塔筒片組裝成為圓盤進(jìn)而完成圓盤的相似方案設(shè)計(jì)。此方案可根據(jù)風(fēng)機(jī)重量級尺寸和所需高度提供靈活的定制化方案，同時維持了超低的成本。不失為未來發(fā)展的方向之一。
GE的SFT方案，此方案同樣為多邊形塔筒方案，方案采用了格子框架的思路，類似于常見的高壓電線塔架，此方案塔筒外部有材料包覆內(nèi)部的框架結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有應(yīng)用中為139米。
3.預(yù)制混凝土拼接塔
ESTEYCO的PCTT方案，整體塔筒類似吊裝車輛的伸縮力臂，運(yùn)輸至現(xiàn)場后安裝完成后可自舉升至全高?，F(xiàn)有應(yīng)用中為120米
愛荷華大學(xué)/西門子共同開發(fā)的有美國能源部支持的HEXCRETETower方案。在工廠中澆筑單體混凝土運(yùn)輸至現(xiàn)場后拼裝。下圖中和右分為兩種拼裝方案?，F(xiàn)有應(yīng)用中為120米和140米，分別應(yīng)用西門子的2MW和3MW平臺。
奧地利的TUWIEN大學(xué)正在研制的技術(shù)為環(huán)狀單元現(xiàn)場羅列安裝后現(xiàn)場澆筑水泥，但是其尚處于試驗(yàn)階段，并未達(dá)到高塔筒的硬性要求。
4.混合類型塔
GRI的鋼筒+拼裝混凝土混合塔技術(shù)：覆蓋的高度120-160米，可為各風(fēng)機(jī)廠家提供定制化解決方案。
Enercon 的鋼筒+拼裝水泥盤技術(shù)：上探至160米高度完成 4MW機(jī)組E-126 andE-141 EP 的應(yīng)用 與GE方案類似，其下方也有兩段基礎(chǔ)混合型塔筒，每段塔筒分等分為三部分，在現(xiàn)場拼裝完成。
鋼筒+多邊形塔架/格子框架類似于組合類的選擇，更多的廠商可能會選擇傳統(tǒng)管狀鋼塔與其他技術(shù)結(jié)合的方案，從而實(shí)現(xiàn)舉高風(fēng)機(jī)的指標(biāo)但同時滿足節(jié)約成本的要求，現(xiàn)有國外領(lǐng)先的方案中不乏將傳統(tǒng)剛性塔與上文所述技術(shù)結(jié)合的研究，相信不久的將來我們會看到更多更廣泛的應(yīng)用。如Senvion與 SIAG的采用與多邊形塔筒方案組合實(shí)現(xiàn)3MW M122 風(fēng)機(jī)139米塔高的應(yīng)用?，F(xiàn)有方案中的最高高度可達(dá)160米。Nordex Delta4000 149/4.0-4.5 機(jī)型通過與多邊形塔筒方案組合實(shí)現(xiàn) 145 米到164 米塔高的
