鋼混塔，可靠好選擇

　　通過為機組配置更高的塔架，提升高風切變地區(qū)的發(fā)電量，逐漸成為行業(yè)共識。由鋼結構與混凝土結構組成的混合型塔架（以下簡稱鋼混塔），不僅滿足了“高”發(fā)電和“低”成本要求，還極具可靠性，顯然是個好選擇。
　　
　　2016年年末，金風科技收到了一封來自江蘇臨海風力發(fā)電有限公司的表揚信。信里這樣寫到：“國信臨海風電二期從2016年3月底線路上電，4月底全場機組進入240試運行。機組自投入運行以來，運行總體情況良好。特別是發(fā)電量方面，截止11月底，已比計劃多出672.34萬kWh，月發(fā)電利用小時在全省對標中數次名列前茅。”
　　
　　據悉，國信臨海風電二期項目采用了50臺金風科技115/2000kW機組，并為部分機組配置了高度為100米的鋼混塔。因此，從這封表揚信中，不僅能夠看出該項目運行情況遠超業(yè)主預期，且足以證明鋼混塔在項目實際運行中的良好表現。
　　
　　那么，鋼混塔架作為國內風電市場上的“高”技術和“熱”技術，是怎樣助機組“一臂之力”的？ 　　 　　
　　高可靠性是優(yōu)勢
　　
　　隨著棄風限電問題的日益嚴重，國家風電開發(fā)戰(zhàn)略及政策由此前的“三北”地區(qū)為主，逐漸轉向中東部、東南部及西南部地區(qū)，形成所謂“百萬雄師過大江”之勢。然而，這些地區(qū)的風資源條件相對較差，那么通過增加風電塔架高度，將輪轂托舉在風速更高的空中，成為提高低風速地區(qū)發(fā)電量及收益的一個好選擇。
　　
　　鋼混塔架，就是一種高塔架，以金風科技的鋼混塔技術為例，其120米鋼混塔架高度相當于40層樓，140米鋼混塔架的高度則達到了46層樓之高。它的出現，使東北、山東、江蘇、河南、安徽、湖南、湖北、廣東、福建等不少風切變系數較高的地區(qū)，原本不具備風電開發(fā)條件的項目，也能“算得過來賬”。 　　 　　
　　但你知道嗎，鋼混塔技術其實并不“新”。在歐美國家，其已經應用很久，安裝這類塔架的機組，多達上萬臺。按一位塔架專家的話說，“雖然高塔解決方案很多，包括鋼混塔、柔塔、桁架塔、木質塔等，但其實鋼混塔在高塔架市場中所占份額高達80%。”
　　
　　你一定會問，柔塔貌似更接近于傳統的全鋼塔架，但應用更多的卻是鋼混塔，這是為什么？難道老外傻？
　　
　　其實，柔塔并非傳統鋼塔，鋼混塔反而與傳統鋼塔的結構特征一致。柔塔與鋼混塔的最大區(qū)別，就是剛度不一樣。相對于柔塔而言，鋼混塔自有振動頻率更高，剛度和強度與傳統塔架相比基本無異。而柔塔因相比傳統全鋼塔架減少了用鋼量，其自有振動頻率也大幅降低，因此更為“柔”一些。在相同條件下，如果給予鋼混塔和柔塔頂端相同的力，那么鋼混塔的擺幅與傳統塔架沒有實質上的區(qū)別，而柔塔的擺幅就大不少。
　　
　　柔塔自有頻率低于葉輪額定轉速頻率，對于柔性塔架來說，從葉輪起轉到葉輪達到額定轉速期間，會在某個轉速點上與葉輪出現共振。為了穿越那個共振點，減小擺動，需要對機組的控制策略進行改動，這就存在一個設計經驗和技術先進性的問題，從而關乎到整個機組的可靠性。
　　
　　而鋼混塔不需要對控制策略進行任何改變，因為它的物理特性，就已經決定了安裝鋼混塔的機組，與安裝傳統全鋼塔架的機組，在可靠性上沒有差別。
　　
　　所以，鋼混塔更為可靠，具有更高的耐受力，也更能適應風況復雜的地區(qū)，應用范圍廣泛。
　　
　　其實，鋼混塔不僅在可靠性上表現出色，而且由于其下部為混凝土，因此具有很強的防水性能。在實際應用的案例中，如大唐龍感湖項目，在2016年曾受到洪水侵害，正是由于使用了鋼混塔，機組在洪水期間都沒停止發(fā)電。 　　 　　
　　工期長只是傳說
　　
　　據了解，由于我國應用較早的鋼混塔項目，采用了現澆式施工方案，所以有不少參觀過項目建設的同行認為，鋼混塔項目建設工期較長，體驗確實不爽。但事實上，目前國內唯一有批量鋼混塔安裝的整機商——金風科技，早已通過采用預制混凝土段的技術方案，避免了工期影響。
　　
　　為此，上述塔架專家將傳統鋼塔與預制式鋼混塔的安裝施工工期進行了對比。
　　
　　傳統鋼塔的基礎施工約為12天（以下施工周期根據現場實際情況略有差異）。在基礎混凝土澆筑完成后，需要等待28天，機組吊裝時間2-3天。因此，傳統鋼塔機組的安裝施工工期約為43天。
　　
　　而預制式鋼混塔的基礎施工也為12天。在基礎混凝土澆筑完成，等待基礎固化的28天時間里，由于預制混凝土段的生產不用在現場進行，那么除了前7天外，可在余下的21天中根據鋼混塔的混凝土段高度不同，任選1至5天吊裝預制混凝土段。在28天過后，再用2-3天，吊裝上面的鋼結構段和機組。因此，預制式鋼混塔架的安裝施工工期也為43天。
　　
　　并且更可關注的是，上述混凝土預制塔段的生產可以通過標準化固定工廠或移動工廠提前完成，不僅不會增加機位點的征地面積，而且不會影響項目整體施工進度。
　　
　　因此，你已經可以相信，鋼混塔需要更久的安裝周期，只是個傳說。 　　 　　
　　這項技術哪家強
　　
　　在歐洲，雖然鋼混塔最高的規(guī)格已經做到了160米至170米。有一些整機商，大部分機組都安裝的是鋼混塔。但在國內，目前只有金風科技的鋼混塔有批量裝機，同時，金風科技也是最早在國內研發(fā)鋼混塔的企業(yè)。
　　
　　據悉，金風科技的第一臺現澆式鋼混塔樣機，于2013年在達坂城并網，第一臺預制式鋼混塔樣機，于2015年并網。2015年至2016年期間，金風科技開始批量應用鋼混塔產品，在手訂單不斷增長。
　　
　　然而，金風科技最初對鋼混塔的開發(fā)之路，也并不順利。金風科技最初也希望從國外引進這項技術，但沒有實現，最終還是選擇了自主研發(fā)，取得了成功。沒有從國外引進鋼混塔技術的原因，一方面是國外掌握技術的公司漫天要價，更重要的是，從國外引進的鋼混塔技術，到國內極易遇到水土不服的情況。
　　
　　據一位產品經理所言，一方面是國外的標準與國內相差甚遠，例如在抗震等級上，鋼筋標號的匹配上等。這使采用國外技術標準所進行的設計，導致一系列技術參數出現變化，直接影響產品可靠性。另一方面，在加工工藝上國內外的水平也有很大差距。
　　
　　因此，為保證產品質量，金風科技決定進行自主研發(fā)，根據中國國情，使用中國標準，設計中國產品，應用中國市場。
　　
　　通過不斷努力，金風科技在一系列鋼混塔技術上達到了頂尖水平。例如，在豎向預應力混凝土體系與鋼結構體系相結合的設計上，達到了國際領先水平。在建筑行業(yè)解決超大彎矩高聳結構的設計上，達到了國內領先水平。在預應力混凝土結構解決千萬次超高疲勞周期級別上，達到了國內領先設計水平。
　　
　　上述的三項“領先”，第一個是通過豎向預應力的高精尖設計，埋設鋼索，解決了鋼混塔的混凝土結構與鋼結構相結合的難點；第二個是突破了我國建筑行業(yè)對高塔這樣結構的超大彎矩設計能力，實現了風機在空中進行捕風發(fā)電時，混凝土結構承載超大彎矩的能力；第三個是超越混凝土行業(yè)對于高層建筑疲勞周期達到200萬次的標準，通過先進的設計，將鋼混塔的疲勞周期級別提升至千萬次水平，適應風電機組在整個生命周期中的需要。
　　
　　除此之外，金風科技還通過應用一系列技術與工藝，為鋼混塔的批量生產與安裝奠定了基礎。如開發(fā)出了1.5毫米的高精度混凝土預制件模具，以及一系列可移動工裝設備和專用吊具等。
　　
　　可以說，鋼混塔看上去簡約并不簡單，用上去堅固且可靠。而據最新消息，搭載100米和120鋼混塔的金風科技GW2.XMW機型，目前已經取得了鑒衡設計評估認證證書，為業(yè)主提供了更多選擇。