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鋼混塔,可靠好選擇

2017-02-13 來(lái)源:金風(fēng)科技微平臺(tái) 瀏覽數(shù):1154

通過(guò)為機(jī)組配置更高的塔架,提升高風(fēng)切變地區(qū)的發(fā)電量,逐漸成為行業(yè)共識(shí)。由鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)組成的混合型塔架(以下簡(jiǎn)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(gè)好選擇。

  通過(guò)為機(jī)組配置更高的塔架,提升高風(fēng)切變地區(qū)的發(fā)電量,逐漸成為行業(yè)共識(shí)。由鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)組成的混合型塔架(以下簡(jiǎn)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(gè)好選擇。
  
  2016年年末,金風(fēng)科技收到了一封來(lái)自江蘇臨海風(fēng)力發(fā)電有限公司的表?yè)P(yáng)信。信里這樣寫(xiě)到:“國(guó)信臨海風(fēng)電二期從2016年3月底線路上電,4月底全場(chǎng)機(jī)組進(jìn)入240試運(yùn)行。機(jī)組自投入運(yùn)行以來(lái),運(yùn)行總體情況良好。特別是發(fā)電量方面,截止11月底,已比計(jì)劃多出672.34萬(wàn)kWh,月發(fā)電利用小時(shí)在全省對(duì)標(biāo)中數(shù)次名列前茅。”
  
  據(jù)悉,國(guó)信臨海風(fēng)電二期項(xiàng)目采用了50臺(tái)金風(fēng)科技115/2000kW機(jī)組,并為部分機(jī)組配置了高度為100米的鋼混塔。因此,從這封表?yè)P(yáng)信中,不僅能夠看出該項(xiàng)目運(yùn)行情況遠(yuǎn)超業(yè)主預(yù)期,且足以證明鋼混塔在項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行中的良好表現(xiàn)。
  
  那么,鋼混塔架作為國(guó)內(nèi)風(fēng)電市場(chǎng)上的“高”技術(shù)和“熱”技術(shù),是怎樣助機(jī)組“一臂之力”的?
  
  裝配鋼混塔的風(fēng)電機(jī)組
  
  高可靠性是優(yōu)勢(shì)
  
  隨著棄風(fēng)限電問(wèn)題的日益嚴(yán)重,國(guó)家風(fēng)電開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略及政策由此前的“三北”地區(qū)為主,逐漸轉(zhuǎn)向中東部、東南部及西南部地區(qū),形成所謂“百萬(wàn)雄師過(guò)大江”之勢(shì)。然而,這些地區(qū)的風(fēng)資源條件相對(duì)較差,那么通過(guò)增加風(fēng)電塔架高度,將輪轂托舉在風(fēng)速更高的空中,成為提高低風(fēng)速地區(qū)發(fā)電量及收益的一個(gè)好選擇。
  
  鋼混塔架,就是一種高塔架,以金風(fēng)科技的鋼混塔技術(shù)為例,其120米鋼混塔架高度相當(dāng)于40層樓,140米鋼混塔架的高度則達(dá)到了46層樓之高。它的出現(xiàn),使東北、山東、江蘇、河南、安徽、湖南、湖北、廣東、福建等不少風(fēng)切變系數(shù)較高的地區(qū),原本不具備風(fēng)電開(kāi)發(fā)條件的項(xiàng)目,也能“算得過(guò)來(lái)賬”。
  
  塔架高度與風(fēng)資源情況對(duì)比
  
  但你知道嗎,鋼混塔技術(shù)其實(shí)并不“新”。在歐美國(guó)家,其已經(jīng)應(yīng)用很久,安裝這類塔架的機(jī)組,多達(dá)上萬(wàn)臺(tái)。按一位塔架專家的話說(shuō),“雖然高塔解決方案很多,包括鋼混塔、柔塔、桁架塔、木質(zhì)塔等,但其實(shí)鋼混塔在高塔架市場(chǎng)中所占份額高達(dá)80%。”
  
  你一定會(huì)問(wèn),柔塔貌似更接近于傳統(tǒng)的全鋼塔架,但應(yīng)用更多的卻是鋼混塔,這是為什么?難道老外傻?
  
  其實(shí),柔塔并非傳統(tǒng)鋼塔,鋼混塔反而與傳統(tǒng)鋼塔的結(jié)構(gòu)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(duì)于柔塔而言,鋼混塔自有振動(dòng)頻率更高,剛度和強(qiáng)度與傳統(tǒng)塔架相比基本無(wú)異。而柔塔因相比傳統(tǒng)全鋼塔架減少了用鋼量,其自有振動(dòng)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(tǒng)塔架沒(méi)有實(shí)質(zhì)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(zhuǎn)速頻率,對(duì)于柔性塔架來(lái)說(shuō),從葉輪起轉(zhuǎn)到葉輪達(dá)到額定轉(zhuǎn)速期間,會(huì)在某個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)上與葉輪出現(xiàn)共振。為了穿越那個(gè)共振點(diǎn),減小擺動(dòng),需要對(duì)機(jī)組的控制策略進(jìn)行改動(dòng),這就存在一個(gè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)先進(jìn)性的問(wèn)題,從而關(guān)乎到整個(gè)機(jī)組的可靠性。
  
  而鋼混塔不需要對(duì)控制策略進(jìn)行任何改變,因?yàn)樗奈锢硖匦裕鸵呀?jīng)決定了安裝鋼混塔的機(jī)組,與安裝傳統(tǒng)全鋼塔架的機(jī)組,在可靠性上沒(méi)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(yīng)風(fēng)況復(fù)雜的地區(qū),應(yīng)用范圍廣泛。
  
  其實(shí),鋼混塔不僅在可靠性上表現(xiàn)出色,而且由于其下部為混凝土,因此具有很強(qiáng)的防水性能。在實(shí)際應(yīng)用的案例中,如大唐龍感湖項(xiàng)目,在2016年曾受到洪水侵害,正是由于使用了鋼混塔,機(jī)組在洪水期間都沒(méi)停止發(fā)電。
  
  大唐龍感湖項(xiàng)目,安裝了金風(fēng)科技鋼混塔的風(fēng)電機(jī)組在洪水中繼續(xù)發(fā)電
  
  工期長(zhǎng)只是傳說(shuō)
  
  據(jù)了解,由于我國(guó)應(yīng)用較早的鋼混塔項(xiàng)目,采用了現(xiàn)澆式施工方案,所以有不少參觀過(guò)項(xiàng)目建設(shè)的同行認(rèn)為,鋼混塔項(xiàng)目建設(shè)工期較長(zhǎng),體驗(yàn)確實(shí)不爽。但事實(shí)上,目前國(guó)內(nèi)唯一有批量鋼混塔安裝的整機(jī)商——金風(fēng)科技,早已通過(guò)采用預(yù)制混凝土段的技術(shù)方案,避免了工期影響。
  
  為此,上述塔架專家將傳統(tǒng)鋼塔與預(yù)制式鋼混塔的安裝施工工期進(jìn)行了對(duì)比。
  
  傳統(tǒng)鋼塔的基礎(chǔ)施工約為12天(以下施工周期根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況略有差異)。在基礎(chǔ)混凝土澆筑完成后,需要等待28天,機(jī)組吊裝時(shí)間2-3天。因此,傳統(tǒng)鋼塔機(jī)組的安裝施工工期約為43天。
  
  而預(yù)制式鋼混塔的基礎(chǔ)施工也為12天。在基礎(chǔ)混凝土澆筑完成,等待基礎(chǔ)固化的28天時(shí)間里,由于預(yù)制混凝土段的生產(chǎn)不用在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行,那么除了前7天外,可在余下的21天中根據(jù)鋼混塔的混凝土段高度不同,任選1至5天吊裝預(yù)制混凝土段。在28天過(guò)后,再用2-3天,吊裝上面的鋼結(jié)構(gòu)段和機(jī)組。因此,預(yù)制式鋼混塔架的安裝施工工期也為43天。
  
  并且更可關(guān)注的是,上述混凝土預(yù)制塔段的生產(chǎn)可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化固定工廠或移動(dòng)工廠提前完成,不僅不會(huì)增加機(jī)位點(diǎn)的征地面積,而且不會(huì)影響項(xiàng)目整體施工進(jìn)度。
  
  因此,你已經(jīng)可以相信,鋼混塔需要更久的安裝周期,只是個(gè)傳說(shuō)。
  
  廣東,正在吊裝的鋼混塔項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)
  
  這項(xiàng)技術(shù)哪家強(qiáng)
  
  在歐洲,雖然鋼混塔最高的規(guī)格已經(jīng)做到了160米至170米。有一些整機(jī)商,大部分機(jī)組都安裝的是鋼混塔。但在國(guó)內(nèi),目前只有金風(fēng)科技的鋼混塔有批量裝機(jī),同時(shí),金風(fēng)科技也是最早在國(guó)內(nèi)研發(fā)鋼混塔的企業(yè)。
  
  據(jù)悉,金風(fēng)科技的第一臺(tái)現(xiàn)澆式鋼混塔樣機(jī),于2013年在達(dá)坂城并網(wǎng),第一臺(tái)預(yù)制式鋼混塔樣機(jī),于2015年并網(wǎng)。2015年至2016年期間,金風(fēng)科技開(kāi)始批量應(yīng)用鋼混塔產(chǎn)品,在手訂單不斷增長(zhǎng)。
  
  然而,金風(fēng)科技最初對(duì)鋼混塔的開(kāi)發(fā)之路,也并不順利。金風(fēng)科技最初也希望從國(guó)外引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù),但沒(méi)有實(shí)現(xiàn),最終還是選擇了自主研發(fā),取得了成功。沒(méi)有從國(guó)外引進(jìn)鋼混塔技術(shù)的原因,一方面是國(guó)外掌握技術(shù)的公司漫天要價(jià),更重要的是,從國(guó)外引進(jìn)的鋼混塔技術(shù),到國(guó)內(nèi)極易遇到水土不服的情況。
  
  據(jù)一位產(chǎn)品經(jīng)理所言,一方面是國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)內(nèi)相差甚遠(yuǎn),例如在抗震等級(jí)上,鋼筋標(biāo)號(hào)的匹配上等。這使采用國(guó)外技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所進(jìn)行的設(shè)計(jì),導(dǎo)致一系列技術(shù)參數(shù)出現(xiàn)變化,直接影響產(chǎn)品可靠性。另一方面,在加工工藝上國(guó)內(nèi)外的水平也有很大差距。
  
  因此,為保證產(chǎn)品質(zhì)量,金風(fēng)科技決定進(jìn)行自主研發(fā),根據(jù)中國(guó)國(guó)情,使用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)中國(guó)產(chǎn)品,應(yīng)用中國(guó)市場(chǎng)。
  
  通過(guò)不斷努力,金風(fēng)科技在一系列鋼混塔技術(shù)上達(dá)到了頂尖水平。例如,在豎向預(yù)應(yīng)力混凝土體系與鋼結(jié)構(gòu)體系相結(jié)合的設(shè)計(jì)上,達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。在建筑行業(yè)解決超大彎矩高聳結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上,達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)解決千萬(wàn)次超高疲勞周期級(jí)別上,達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先設(shè)計(jì)水平。
  
  上述的三項(xiàng)“領(lǐng)先”,第一個(gè)是通過(guò)豎向預(yù)應(yīng)力的高精尖設(shè)計(jì),埋設(shè)鋼索,解決了鋼混塔的混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)相結(jié)合的難點(diǎn);第二個(gè)是突破了我國(guó)建筑行業(yè)對(duì)高塔這樣結(jié)構(gòu)的超大彎矩設(shè)計(jì)能力,實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)在空中進(jìn)行捕風(fēng)發(fā)電時(shí),混凝土結(jié)構(gòu)承載超大彎矩的能力;第三個(gè)是超越混凝土行業(yè)對(duì)于高層建筑疲勞周期達(dá)到200萬(wàn)次的標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)先進(jìn)的設(shè)計(jì),將鋼混塔的疲勞周期級(jí)別提升至千萬(wàn)次水平,適應(yīng)風(fēng)電機(jī)組在整個(gè)生命周期中的需要。
  
  除此之外,金風(fēng)科技還通過(guò)應(yīng)用一系列技術(shù)與工藝,為鋼混塔的批量生產(chǎn)與安裝奠定了基礎(chǔ)。如開(kāi)發(fā)出了1.5毫米的高精度混凝土預(yù)制件模具,以及一系列可移動(dòng)工裝設(shè)備和專用吊具等。
  
  可以說(shuō),鋼混塔看上去簡(jiǎn)約并不簡(jiǎn)單,用上去堅(jiān)固且可靠。而據(jù)最新消息,搭載100米和120鋼混塔的金風(fēng)科技GW2.XMW機(jī)型,目前已經(jīng)取得了鑒衡設(shè)計(jì)評(píng)估認(rèn)證證書(shū),為業(yè)主提供了更多選擇。
  

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