國(guó)家能源局的數(shù)據(jù)顯示，2017年1-10月，全國(guó)新增風(fēng)電并網(wǎng)容量1055萬(wàn)千瓦。從區(qū)域分布來(lái)看，新增超過(guò)50萬(wàn)千瓦的省份包括河北（61）、山西（73）、山東（148）、江蘇（74）、江西（52）、河南（72）、山西（61）、青海（109）、云南（52）。

 

　　隨著對(duì)中東部低風(fēng)速區(qū)域風(fēng)資源特性的認(rèn)知層層深入，以及風(fēng)能資源評(píng)估技術(shù)的飛速發(fā)展，全國(guó)風(fēng)資源可開(kāi)發(fā)利用潛力不斷升級(jí)。權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)發(fā)展開(kāi)拓了巨大的風(fēng)電開(kāi)發(fā)空間，增加可開(kāi)發(fā)面積61萬(wàn)平方米，約7億千瓦容量。我國(guó)中東南部19個(gè)?。▍^(qū)、市）風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)量由原來(lái)的3億千瓦增至10億千瓦。

 

圖1 19?。▍^(qū)、市）新增低風(fēng)速區(qū)風(fēng)能資源潛力圖

（數(shù)據(jù)來(lái)源：國(guó)家氣候中心）

 

　　然而低風(fēng)速開(kāi)發(fā)并非一路坦途。風(fēng)速不斷下探、可開(kāi)發(fā)資源有限、土地環(huán)保壓力大、建設(shè)周期長(zhǎng)、居民區(qū)距離限制等現(xiàn)實(shí)情況，要求低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)更加精細(xì)化和定制化。如何保證低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)電開(kāi)發(fā)的收益，成為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

 

　　從風(fēng)資源角度來(lái)說(shuō)，風(fēng)速在空中水平和（或）垂直距離上會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象在大氣學(xué)中稱(chēng)為風(fēng)切變。在風(fēng)電行業(yè)，風(fēng)切變通常用于表征風(fēng)速在垂直方向的變化速率。圖2給出了100m高度處風(fēng)速為5.0m/s時(shí)，不同高度在不同風(fēng)切變下的風(fēng)速變化情況?？梢钥吹剑咔凶兿?，高度增加會(huì)顯著提升風(fēng)速。

 

圖2 不同高度在不同風(fēng)切變下的風(fēng)速變化圖

 

　　以0.3的風(fēng)切變?yōu)槔?，塔架高度?00m增加到140m，年平均風(fēng)速將從5.0m/s增加到5.53m/s，某131-2.2機(jī)組的年等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)可從1991h增加到2396h，提升了20.34%。表1給出了該機(jī)組在不同風(fēng)切變、不同塔架高度下的發(fā)電量增量。數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)切變?cè)酱蟆⑺芨叨仍礁?，發(fā)電量增量越大。

 

表1 某131-2.2機(jī)組在不同風(fēng)切變

 

　　產(chǎn)生風(fēng)切變的原因主要有兩大類(lèi)，一類(lèi)是大氣運(yùn)動(dòng)本身的變化；另一類(lèi)則是地理、環(huán)境因素。一般來(lái)說(shuō)，山區(qū)風(fēng)切變低；平原風(fēng)切變相對(duì)較高，尤其在晚上。太陽(yáng)落山后，地表迅速冷卻，近地層大氣呈現(xiàn)出上暖下冷的穩(wěn)定態(tài)勢(shì)。同時(shí)氣流主要是水平運(yùn)動(dòng)，因此會(huì)出現(xiàn)上層風(fēng)速大，下層風(fēng)速小的現(xiàn)象。在山區(qū)，由于山體阻擋了氣流運(yùn)動(dòng)，本來(lái)平穩(wěn)的氣流被擾動(dòng)，上下層間的風(fēng)速差距縮小。因此，高切變一般出現(xiàn)在平原地區(qū)，例如中東部平原、東北平原等。

 

　　圖3左邊是我國(guó)80m高度平均風(fēng)速分布，右邊是我國(guó)100m高度平均風(fēng)速分布；綠色表示年平均風(fēng)速超過(guò)6m/s的地區(qū)，藍(lán)色表示年平均風(fēng)速在5-6m/s之間的地區(qū)。對(duì)比兩圖可發(fā)現(xiàn)，中東部平原在80m高度的年平均風(fēng)速僅5-6m/s，但在100m高度，由于平原地區(qū)風(fēng)資源的高切變特性，大部分地區(qū)的年平均風(fēng)速均超過(guò)了6m/s。（數(shù)值模擬風(fēng)速值與實(shí)際會(huì)有偏差，需要根據(jù)真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行訂正。）

 

圖3 全國(guó)80m(左)和100m（右）年平均風(fēng)速

 

　　我國(guó)處于西風(fēng)帶，中東部平原受山西高原和秦巴山區(qū)的阻擋，以及青藏高原的部分影響，其風(fēng)能資源低于只受大興安嶺阻擋的東北平原，但高于地處青藏高原下游的長(zhǎng)江以南地區(qū)。

 

　　我國(guó)江蘇、安徽、河南、山東、湖北、河北等低風(fēng)速區(qū)域均有豐富的高切變風(fēng)資源。如何高效開(kāi)發(fā)利用這類(lèi)低風(fēng)速、高切變的風(fēng)資源，是行業(yè)正面臨的一大挑戰(zhàn)，而高塔正是應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)。

 

　　在風(fēng)切變較大的地區(qū)，通過(guò)增加塔架高度，風(fēng)輪被托舉到風(fēng)速更高的區(qū)域，從而捕獲更多的風(fēng)能，提高機(jī)組發(fā)電量。因此使用高塔架技術(shù)將是提高風(fēng)場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的有效解決方案。

 

　　二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

 

　　國(guó)外高塔架風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的技術(shù)研究和應(yīng)用相對(duì)較早，從120米至160米的高塔都已有批量商業(yè)運(yùn)行業(yè)績(jī)，全球范圍內(nèi)已安裝上萬(wàn)臺(tái)100m以上高塔架風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。近日在德國(guó)斯圖加特完成吊裝的178米風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，擁有當(dāng)前全球最高的風(fēng)電機(jī)組塔架。

 

圖4 全球最高的178m風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

 

　　高塔架風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在國(guó)內(nèi)的研究起步相對(duì)較晚，但始終是行業(yè)的熱點(diǎn)。各風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備廠商對(duì)高塔架技術(shù)的研究也持續(xù)向前，更有一些企業(yè)的高塔機(jī)組已開(kāi)始運(yùn)行。截至目前，國(guó)內(nèi)并網(wǎng)運(yùn)行的最高輪轂高度為140米，采用全鋼柔塔機(jī)組，機(jī)組位于河南省蘭考縣。

 

圖5 國(guó)內(nèi)最高的140m全鋼柔塔機(jī)組（2017年5月29日并網(wǎng)運(yùn)行）

 

　　三、高塔架分類(lèi)及技術(shù)難點(diǎn)

 

　　能顯著提升風(fēng)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益的高塔技術(shù)，絕非僅僅得益于塔架高度的簡(jiǎn)單提升，而是涉及到機(jī)組控制策略、運(yùn)輸、安裝、施工等一系列技術(shù)問(wèn)題的整體工程解決方案。因此，在增加塔架高度的同時(shí)，還需要一系列核心技術(shù)手段來(lái)解決塔架增高帶來(lái)的新挑戰(zhàn)。

 

　　目前我國(guó)高塔架機(jī)組主要有全鋼柔塔和鋼混塔兩種技術(shù)路線。

 

　　（一）全鋼柔塔及技術(shù)難點(diǎn)

 

　　全鋼柔塔可通俗解釋為：塔架的一階固有頻率與機(jī)組風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)頻率范圍有重合。而對(duì)于傳統(tǒng)的剛性塔架，這兩者沒(méi)有重合。因此柔性是相對(duì)于剛性而言，柔性塔架的材料、工藝、運(yùn)輸、吊裝和傳統(tǒng)剛性塔架并無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別。

 

　　由于塔架一階固有頻率和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速頻率相交，柔塔需要重點(diǎn)解決的就是在相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的塔架共振問(wèn)題。目前常見(jiàn)的柔塔控制策略是采用動(dòng)態(tài)穿越來(lái)應(yīng)對(duì)，如圖6所示，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行轉(zhuǎn)速接近共振轉(zhuǎn)速時(shí)，共振穿越策略會(huì)讓機(jī)組快速地穿越到其他轉(zhuǎn)速，使機(jī)組幾乎很難在共振轉(zhuǎn)速附近運(yùn)行，從而有效避開(kāi)塔架共振問(wèn)題。部分廠商還會(huì)在共振穿越策略避共振的基礎(chǔ)上，酌情考慮采用擺錘或水箱等方式對(duì)塔架進(jìn)行加阻，從而進(jìn)一步削弱機(jī)組的塔架共振現(xiàn)象。

 

圖6 柔塔共振穿越策略

 

　　但是風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速一旦主動(dòng)跳過(guò)塔架固有頻率附近的區(qū)間就意味著其控制目標(biāo)不再是風(fēng)能的最優(yōu)捕獲，會(huì)帶來(lái)一定的發(fā)電量損失。針對(duì)該問(wèn)題國(guó)內(nèi)廠家開(kāi)展了大量的研究，通過(guò)轉(zhuǎn)速拒止區(qū)、拓展低轉(zhuǎn)速運(yùn)行區(qū)間、加強(qiáng)塔架和葉片生產(chǎn)和裝配質(zhì)量控制、采用氣動(dòng)阻尼等方式降低振動(dòng)影響，減少發(fā)電量損失。另外，有的廠家采用了更為新穎的控制策略，在新的控制策略中，動(dòng)態(tài)穿越不再作為一個(gè)控制手段，僅僅作為防止塔架振動(dòng)的多重軟硬件保護(hù)策略中的一種，很少會(huì)被觸發(fā)，也就意味著幾乎不損失發(fā)電量。

 

　　這種新的控制策略主要通過(guò)轉(zhuǎn)子不平衡補(bǔ)償和主動(dòng)阻尼注入解決塔架共振問(wèn)題。

 

　　風(fēng)輪的不平衡載荷是以風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的周期作用到塔架結(jié)構(gòu)上，若這樣頻率的激勵(lì)和塔架的固有頻率發(fā)生相交，就可能導(dǎo)致塔架結(jié)構(gòu)共振。轉(zhuǎn)子不平衡補(bǔ)償控制技術(shù)能夠消除這種不平衡載荷，將外部的這種激勵(lì)輸入降到最低。這種技術(shù)最初在大葉輪的低風(fēng)速機(jī)組上有過(guò)成熟有效的應(yīng)用，葉輪越大帶來(lái)的不平衡載荷的影響就越大，柔性塔架把這種不平衡載荷的外部激勵(lì)進(jìn)一步放大。不平衡補(bǔ)償技術(shù)有效地解決了這個(gè)問(wèn)題，使柔性塔架控制技術(shù)快速發(fā)展。

 

　　主動(dòng)阻尼注入就是用軟件控制變槳策略，實(shí)現(xiàn)實(shí)際上的阻尼效果，進(jìn)一步抑制塔架可能的振動(dòng)狀態(tài)，將振動(dòng)的初始狀態(tài)遏制在搖籃里。從而有效抑制產(chǎn)品塔架振動(dòng)的外部激勵(lì)。同時(shí)再通過(guò)變槳控制形成強(qiáng)大的氣動(dòng)結(jié)構(gòu)阻尼作用，本質(zhì)上就是讓動(dòng)態(tài)穿越技術(shù)不再作為常態(tài)的控制方法而蛻變成保護(hù)策略的一種。這是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)持續(xù)進(jìn)步給全鋼柔塔技術(shù)帶來(lái)的突破。

 

　　全鋼柔塔需要解決的另一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)是控制塔頂擺幅。風(fēng)電機(jī)組可以簡(jiǎn)化為一個(gè)固定端在大地的單臂梁，高度越高，相當(dāng)于梁的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，則自由端的擺幅將越大。因此，在同樣情況下，相比傳統(tǒng)較低的塔架，高塔架擺幅相對(duì)較高。此問(wèn)題可通過(guò)塔架加阻，及由控制系統(tǒng)調(diào)整葉片氣動(dòng)加阻等方式解決，這也是目前廠商采用較多的方式。

 

　　高塔架在安裝和運(yùn)行過(guò)程中還可能遇到渦激振動(dòng)問(wèn)題。任何非流線型物體，在一定的穩(wěn)定流速下，都會(huì)在物體兩側(cè)周期性交替的產(chǎn)生脫離結(jié)構(gòu)物表面的渦旋，即邊界層脫離。這種交替發(fā)生的渦旋會(huì)在筒體上產(chǎn)生橫流向周期性變化的脈動(dòng)壓力，脈動(dòng)壓力的頻率如果和結(jié)構(gòu)固有頻率接近，就會(huì)引發(fā)筒體橫向的周期性振動(dòng)，這種規(guī)律性的柱狀體振動(dòng)反過(guò)來(lái)又會(huì)改變其尾流的渦流脫落形態(tài)，惡化表面漩渦的脫離。這種流體-結(jié)構(gòu)物相互作用的現(xiàn)象，被稱(chēng)作“渦激振動(dòng)”。

 

圖7 渦激振動(dòng)示意圖

 

　　解決高塔架吊裝過(guò)程中的渦激振動(dòng)問(wèn)題，目前采用較多的方式是在吊裝階段給上段的塔架附加擾流條工裝，破渦止振，也可通過(guò)塔架在安裝階段安裝阻尼器工裝或變槳?dú)鈩?dòng)加阻的方式抑制吊裝階段和機(jī)組上電前的渦激振動(dòng)問(wèn)題。

 

圖8 附加擾流條工裝的高塔架吊裝方案

 

　　通過(guò)以上分析可以看出，全鋼柔塔的主要技術(shù)挑戰(zhàn)并不在塔架本身，其生產(chǎn)、運(yùn)輸過(guò)程與傳統(tǒng)塔架并無(wú)區(qū)別。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整體控制水平的提高才是全鋼柔塔應(yīng)用的關(guān)鍵。

 

　?。ǘ╀摶焖凹夹g(shù)難點(diǎn)

 

　　鋼混塔一般指鋼材和混凝土共同構(gòu)成的塔架，其下部是混凝土段，上部是鋼塔段，因此鋼混塔更像是提升了基礎(chǔ)高度的傳統(tǒng)鋼塔。就整機(jī)控制而言，鋼混塔的控制和傳統(tǒng)鋼塔差異不大。2013年，90米高鋼混塔架機(jī)組在達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)發(fā)電，至今運(yùn)行效果良好，為后續(xù)鋼混塔在高塔架方面的應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。近日，在鹽城大豐，140米鋼混塔也已完成吊裝。

 

圖9 90米高鋼混塔架機(jī)組（2013年5月并網(wǎng)發(fā)電）

 

圖10 140m高鋼混塔機(jī)組（已完成吊裝）

 

　　鋼混塔架的更多技術(shù)難點(diǎn)不僅在于如何在國(guó)外成熟的鋼混塔架技術(shù)路線的基礎(chǔ)上自主研發(fā)適用于國(guó)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)的鋼混塔架設(shè)計(jì)，可以系統(tǒng)地看到它還包括：與項(xiàng)目執(zhí)行相關(guān)的鋼模具設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈體系開(kāi)發(fā)等問(wèn)題。國(guó)內(nèi)針對(duì)鋼混塔架，開(kāi)展了大量的研究，進(jìn)行了室內(nèi)縮比結(jié)構(gòu)試驗(yàn)及樣機(jī)驗(yàn)證。

 

　　1.模具設(shè)計(jì)

 

　　當(dāng)采用項(xiàng)目機(jī)位點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑方式生產(chǎn)時(shí)，鋼模具應(yīng)設(shè)計(jì)具有足夠強(qiáng)度、穩(wěn)定性的內(nèi)模內(nèi)撐桁架系統(tǒng)；采用預(yù)制方法進(jìn)行鋼混塔架項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，應(yīng)主要控制預(yù)制節(jié)段精度問(wèn)題；模具設(shè)計(jì)理念、使用方便與否將直接影響混凝土塔筒預(yù)制效率，貼合項(xiàng)目的模具設(shè)計(jì)也是一個(gè)企業(yè)研發(fā)能力的體現(xiàn)，且大規(guī)模的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)必將需求更先進(jìn)的模具工藝。

 

　　2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

 

　　如何設(shè)計(jì)適合國(guó)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)周期、具有優(yōu)異阻尼特性且振動(dòng)模態(tài)的鋼混塔架設(shè)計(jì)成為整個(gè)鋼混塔架結(jié)構(gòu)研發(fā)的重點(diǎn)。通過(guò)不斷迭代塔架荷載，優(yōu)化鋼塔筒段與混凝土段比例，確定設(shè)計(jì)方案，均需多次反復(fù)才可實(shí)現(xiàn)；同時(shí)需要將土建行業(yè)成熟的預(yù)應(yīng)力技術(shù)引入至風(fēng)電塔架中，是在國(guó)內(nèi)的首次嘗試；如何參照國(guó)內(nèi)外行業(yè)規(guī)范設(shè)計(jì)出滿足疲勞荷載預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、鋼混塔架連接位置強(qiáng)度設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)與塔架連接的設(shè)計(jì)理念都需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)。自主研發(fā)路線往往需要較長(zhǎng)時(shí)間的仿真分析及模型試驗(yàn)，在經(jīng)樣機(jī)監(jiān)測(cè)可靠后推向市場(chǎng)的產(chǎn)品才稱(chēng)得上成熟。

 

　　3.供應(yīng)鏈體系開(kāi)發(fā)

 

　　鋼混塔架涉及專(zhuān)業(yè)較廣，且并非傳統(tǒng)的水平向、豎直受力類(lèi)橋梁結(jié)構(gòu)，無(wú)論從需求材料、工藝開(kāi)發(fā)等均應(yīng)滿足電力設(shè)計(jì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)一套完備的供應(yīng)鏈體系，需要較長(zhǎng)時(shí)間。

 

　　為解決混凝土疲勞問(wèn)題，將建筑橋梁的預(yù)應(yīng)力技術(shù)運(yùn)用到鋼混塔架；為解決運(yùn)輸問(wèn)題，設(shè)計(jì)要考慮分段分片設(shè)計(jì)和運(yùn)輸保護(hù)。

 

　　國(guó)內(nèi)采用的鋼混塔架項(xiàng)目多為預(yù)制式生產(chǎn)，在今后看來(lái)，如何將混凝土塔筒改為集約工廠化生產(chǎn)，使得產(chǎn)品更具有運(yùn)輸便利性；如何將預(yù)制拼裝方式采用更先進(jìn)的工藝拼裝，均是今后將考慮解決的問(wèn)題。市場(chǎng)調(diào)研顯示，目前已有廠家通過(guò)預(yù)制工藝革新，探索出了一條更具有競(jìng)爭(zhēng)力的鋼混塔架解決方案。

 

　　綜上所述，高塔技術(shù)并非簡(jiǎn)單的塔架高度增加，其本質(zhì)是通過(guò)先進(jìn)技術(shù)手段解決塔架增高帶來(lái)的新挑戰(zhàn)。

 

　　四、高塔架技術(shù)應(yīng)用案例

 

　　目前國(guó)內(nèi)高塔架技術(shù)已相對(duì)成熟，有效地拓展了風(fēng)電的應(yīng)用場(chǎng)景，為風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。為了解目前國(guó)內(nèi)高塔架機(jī)組的運(yùn)行情況，風(fēng)能專(zhuān)委會(huì)針對(duì)2017年12月31日前的應(yīng)用案例進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)調(diào)研，調(diào)研結(jié)果顯示我國(guó)高塔架技術(shù)已得到批量應(yīng)用，具體情況如下。

 

　　（一）140米輪轂高度并網(wǎng)案例

 

　　1.河南蘭考風(fēng)電場(chǎng)

 

　　總裝機(jī)容量11MW，采用5臺(tái)遠(yuǎn)景能源（江蘇）有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)遠(yuǎn)景能源）EN-121/2.2MW機(jī)組，其中1臺(tái)塔架高度140m，為全鋼柔塔。2017年5月29并網(wǎng)。至2017年11月3日為止，運(yùn)行158天，平均發(fā)電量135萬(wàn)kWh。

 

　　2.江蘇江陰分散式風(fēng)電場(chǎng)

 

　　作為全國(guó)采用140米高塔架的遠(yuǎn)景能源批量分散式項(xiàng)目，一共規(guī)劃了三期，一期江陰臨港分布式項(xiàng)目為一臺(tái)EN-131/2.2MW中壓風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出口電壓10kV，直接接入10kV電網(wǎng)，不需要箱變），于2017年12月8日并網(wǎng)發(fā)電，截至12月31日共并網(wǎng)四臺(tái)EN-131/2.2MW140米塔筒風(fēng)電機(jī)組。值得一提的是，江陰分散式項(xiàng)目并未專(zhuān)門(mén)豎立測(cè)風(fēng)塔，但是因?yàn)榈靥幤皆?，風(fēng)資源情況相對(duì)簡(jiǎn)單，通過(guò)附近的已有測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)以及中尺度數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以得到比較準(zhǔn)確的風(fēng)資源情況。經(jīng)過(guò)分析，該分散式風(fēng)場(chǎng)的平均風(fēng)速在100米高度約為5.17m/s，在140米高度平均風(fēng)速能夠達(dá)到5.69m/s，剪切高達(dá)0.283，是一個(gè)典型的高剪切風(fēng)場(chǎng)。如果輪轂高度只有100米，這個(gè)風(fēng)場(chǎng)的年等效滿發(fā)小時(shí)大約只有2100h，但是將輪轂高度抬高到140米，該風(fēng)場(chǎng)的年等效滿發(fā)小時(shí)能夠達(dá)到2500h以上。突破了內(nèi)陸城市周邊地區(qū)不可能開(kāi)發(fā)風(fēng)電的認(rèn)識(shí)觀念，比鄰鱗次櫛比的江陰熱電廠開(kāi)發(fā)分散式風(fēng)電，為工業(yè)大用戶(hù)提供綠色電力。

 

圖11 江陰分散式項(xiàng)目

 

　?。ǘ?20米輪轂高度并網(wǎng)案例

 

　　1.山西廣靈風(fēng)電場(chǎng)

 

　　采用了一臺(tái)遠(yuǎn)景能源EN-121/2.2MW機(jī)組，塔架高度120m，為全鋼柔塔。2016年6月并網(wǎng)，統(tǒng)計(jì)2016年7月29日至2017年12月29日，共發(fā)電994萬(wàn)kWh。

 

　　2.江蘇弶港風(fēng)電場(chǎng)

 

　　總裝機(jī)容量99MW，采用45臺(tái)遠(yuǎn)景能源EN-121/2.2MW機(jī)組，塔架高度120m，為全鋼柔塔。自2016年11月29日至2017年1月13日，所有機(jī)組陸續(xù)完成了并網(wǎng)。至2017年11月4日為止，全場(chǎng)每臺(tái)機(jī)組平均運(yùn)行336天，平均發(fā)電量523.5萬(wàn)kWh。

 

　　3.江蘇濱海風(fēng)電場(chǎng)

 

　　總裝機(jī)容量92.4MW，采用42臺(tái)遠(yuǎn)景能源EN-121/2.2MW機(jī)組，塔架高度120m，為全鋼柔塔。自2016年11月15日至2017年2月24日，所有機(jī)組陸續(xù)完成了并網(wǎng)。至2017年11月8日為止，全場(chǎng)每臺(tái)機(jī)組平均運(yùn)行333天，平均發(fā)電量472.1萬(wàn)kWh。

 

　　4.河南蘭考風(fēng)電場(chǎng)

 

　　總裝機(jī)容量11MW，采用5臺(tái)遠(yuǎn)景能源EN-121/2.2MW機(jī)組，其中4臺(tái)塔架高度120m。該4臺(tái)機(jī)組自2017年5月29日至2017年6月4日，陸續(xù)完成了并網(wǎng)，至2017年11月3日為止，平均運(yùn)行155天，平均發(fā)電量132萬(wàn)kWh。

 

　　5.安徽靈璧風(fēng)電場(chǎng)

 

　　總裝機(jī)容量35.2MW，采用遠(yuǎn)景能源EN-121/2.2MW機(jī)組，其中2臺(tái)采用120m高度塔架，為全鋼柔塔。自2017年6月1日并網(wǎng)，至2016年12月29日，這兩臺(tái)高塔架機(jī)組平均運(yùn)行213天，平均發(fā)電量338.5萬(wàn)kWh。

 

　　6.新疆煙墩西風(fēng)電場(chǎng)

 

　　采用了1臺(tái)金風(fēng)科技GW121/2500機(jī)組，塔架高度120m，為全鋼柔塔。2015年2月12日完成了并網(wǎng)。至2017年11月3日為止，運(yùn)行995天，發(fā)電量1281.5萬(wàn)kWh。

 

　　7.泰國(guó)Chaiyaphum風(fēng)電場(chǎng)

 

　　高塔架技術(shù)不僅在國(guó)內(nèi)得到應(yīng)用，在國(guó)外也得到了應(yīng)用。EGCO泰國(guó)Chaiyaphum風(fēng)電場(chǎng)采用32臺(tái)金風(fēng)科技GW121/2500機(jī)組，總裝機(jī)容量80MW，塔架高度120m，為全鋼柔塔。自2016年10月21日至2016年11月9日，所有機(jī)組陸續(xù)完成了并網(wǎng)。至2017年11月3日為止，全場(chǎng)每臺(tái)機(jī)組平均運(yùn)行367天，平均發(fā)電量345.2萬(wàn)kWh。

 

　?。ㄈ?40米輪轂高度吊裝案例

 

　　1.河南內(nèi)黃風(fēng)電場(chǎng)

 

　　采用了1臺(tái)遠(yuǎn)景能源EN-131/2.2MW機(jī)組，塔架高度140米為全鋼柔塔，已吊裝完成等待并網(wǎng)。

 

　　2.山東李村風(fēng)電場(chǎng)

 

　　采用40臺(tái)維斯塔斯V110-2.0機(jī)組，輪轂高度137米為全鋼柔塔，已完成吊裝等待并網(wǎng)。

 

　　3.江蘇邳州風(fēng)電場(chǎng)

 

　　采用22臺(tái)維斯塔斯V110-2.0機(jī)組，輪轂高度137米為全鋼柔塔，已完成吊裝等待并網(wǎng)。

 

　　4.江蘇高郵東部風(fēng)電場(chǎng)

 

　　采用1臺(tái)維斯塔斯V110-2.0機(jī)組，輪轂高度137米為全鋼柔塔，已完成吊裝等待并網(wǎng)。

 

　　5.江蘇天潤(rùn)大豐試驗(yàn)風(fēng)電場(chǎng)

 

　　金風(fēng)科技建設(shè)，由5臺(tái)海上6MW、陸上3MWs、2.2MW機(jī)組組成，其中輪轂高度140m鋼混塔架采用GW115/2200機(jī)組已進(jìn)入機(jī)組調(diào)試階段。

 

　　（四）120米輪轂高度吊裝案例

 

　　1.河北昌黎風(fēng)電場(chǎng)

 

　　采用92臺(tái)遠(yuǎn)景能源EN-121/2.2MW機(jī)組，輪轂高度120米為全鋼柔塔，已完成23臺(tái)機(jī)組吊裝。

 

　　2.山東鄄城風(fēng)電場(chǎng)

 

　　采用75臺(tái)遠(yuǎn)景能源EN-115/2MW平臺(tái)機(jī)組，輪轂高度120米為全鋼柔塔，已完成17臺(tái)機(jī)組吊裝。

 

　　3.新疆哈密景峽風(fēng)電場(chǎng)

 

　　分別安裝金風(fēng)科技GW115-2.0MW、中船重工集團(tuán)海裝風(fēng)電股份有限公司H102-2.0MW各50臺(tái)機(jī)組，輪轂高度120米，采用全混凝土塔架，完成吊裝等待并網(wǎng)。

 

　　4.德州夏津二期100MW風(fēng)電場(chǎng)

 

　　德州夏津二期100MW風(fēng)電場(chǎng)采用金風(fēng)科技的50臺(tái)GW121/2000機(jī)組，其中39臺(tái)輪轂高度120m為鋼混塔架，已完成9臺(tái)120m鋼混塔架吊裝，正在進(jìn)行調(diào)試。

 

　　5.中廣核蘭陽(yáng)分散式風(fēng)電場(chǎng)

 

　　中廣核蘭考蘭陽(yáng)分散式風(fēng)場(chǎng)采用金風(fēng)科技的5臺(tái)GW121/2000MW機(jī)組，輪轂高度120m為鋼混塔架，12月31日前完成1臺(tái)整機(jī)吊裝。該項(xiàng)目地處豫東平原西部，100m-120m風(fēng)切變0.27，屬于高切變區(qū)域。120m平均風(fēng)速5.5m/s。去年河南、內(nèi)蒙和新疆等地都發(fā)布了推動(dòng)分散式風(fēng)電發(fā)展的政策，其中河南省批復(fù)超過(guò)2GW的分散式風(fēng)電。分散式發(fā)電不僅能解決河南地區(qū)集中風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)中存在的交通網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，耕地面積大等問(wèn)題，還能在河南地區(qū)就近接入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)進(jìn)行消納，滿足當(dāng)?shù)赜秒娦枰?，更顯分散式風(fēng)電開(kāi)發(fā)的突出作用。

 

圖12 河南蘭考中廣核蘭陽(yáng)分散式項(xiàng)目（2017年12月）

 

　　6.江蘇天潤(rùn)大豐試驗(yàn)風(fēng)電場(chǎng)

 

　　金風(fēng)科技建設(shè)，由5臺(tái)海上6MW、陸上3MWs、2.2MW機(jī)組組成，其中輪轂高度120m鋼混塔架搭載了金風(fēng)科技GW140/3400已完成吊裝，進(jìn)入機(jī)組調(diào)試階段。

 

　　7.墨西哥Dzilam風(fēng)電場(chǎng)

 

　　我國(guó)高塔架技術(shù)在世界范圍得到了應(yīng)用，據(jù)了解，墨西哥Dzilam風(fēng)電場(chǎng)采用28臺(tái)遠(yuǎn)景能源EN-110/2.5MW機(jī)組，總?cè)萘?0MW，塔架高度120m，為全鋼柔塔。目前已完成吊裝，等待并網(wǎng)。

 

　　五、報(bào)告結(jié)論

 

　　采用高塔架技術(shù)提升機(jī)組發(fā)電量是當(dāng)今世界流行且成熟的一種技術(shù)手段，但高塔架并非增加塔架高度這么簡(jiǎn)單，對(duì)于鋼柔塔其本質(zhì)是通過(guò)先進(jìn)的控制技術(shù)解決塔架增高帶來(lái)的各種新挑戰(zhàn)，對(duì)于鋼混塔，涉及一系列的技術(shù)革新。

 

　　因此，開(kāi)發(fā)商在采用高塔架技術(shù)方案時(shí)務(wù)必嚴(yán)格遵守相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以保障高塔架機(jī)組的運(yùn)行安全性并實(shí)現(xiàn)發(fā)電量預(yù)期。

 

　　雖然國(guó)內(nèi)高塔技術(shù)起步較晚，但發(fā)展迅速。從目前已安裝和運(yùn)行高塔架風(fēng)場(chǎng)的情況看，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先廠家已經(jīng)具備高塔架批量商業(yè)化運(yùn)行的技術(shù)水平，但是開(kāi)發(fā)商務(wù)必充分認(rèn)識(shí)高塔架的技術(shù)難度和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，謹(jǐn)慎選擇經(jīng)過(guò)評(píng)估認(rèn)證和實(shí)踐驗(yàn)證的，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的，安全可靠的高塔架風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

 

　　在確保安全可靠的前提下，分散式風(fēng)電開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)也將會(huì)穩(wěn)步顯現(xiàn)。目前，已有廠商的高塔技術(shù)在內(nèi)陸城市周邊地區(qū)得到應(yīng)用，突破了內(nèi)陸城市周邊地區(qū)不能開(kāi)發(fā)風(fēng)電的認(rèn)識(shí)觀念。江蘇、安徽、河南、山東、湖北、河北等地區(qū)因靠近負(fù)荷中心，具備分散式風(fēng)電發(fā)展的良好條件。隨著低風(fēng)速風(fēng)電開(kāi)發(fā)的持續(xù)深入，這些地區(qū)將是分散式風(fēng)電發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域，高塔架也將迎來(lái)更為廣闊的應(yīng)用前景。

 

　　因此，風(fēng)能專(zhuān)委會(huì)鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)商和設(shè)備企業(yè)積極開(kāi)展風(fēng)電新技術(shù)的研究，以可靠性和安全性為前提，加大技術(shù)創(chuàng)新，建立更加完備的高塔架相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)認(rèn)證體系，共同推動(dòng)我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

 

　　原標(biāo)題:重磅 |高塔架風(fēng)電機(jī)組技術(shù)調(diào)研報(bào)告出爐(中國(guó)風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新系列報(bào)告之一)