MECAL奧云：混合塔架技術(shù)可提升風電發(fā)電量30%

　　編者按

　　增大葉片長度和增高塔架高度已成為提升風機發(fā)電量的兩大利器。然而，傳統(tǒng)的全鋼塔架在增高的同時也面臨著塔壁厚度、運輸高度及重量、制作成本的限制。在此背景下，混凝土塔筒+鋼筒的混合塔架技術(shù)方案不失為一種兼具安全性和經(jīng)濟性的選擇。作為全球知名的風電和風機設(shè)計公司，荷蘭MECAL公司在國際上率先倡導(dǎo)并實踐了混合塔架技術(shù)路線，MECAL（北京）工程技術(shù)有限公司總經(jīng)理奧云接受記者專訪時表示，隨著“十三五”時期中國風電開發(fā)重點向中南部轉(zhuǎn)移，混合塔架技術(shù)在中國的應(yīng)用將越來越普遍。

　　應(yīng)用廣  提升發(fā)電量顯著

　　中國能源報：混合塔架技術(shù)在降低風電全生命周期的度電成本上能發(fā)揮多大作用？

　　奧云：在很多低風速地區(qū)，傳統(tǒng)的低于100米的鋼筒塔架僅能使風機達到1800年利用小時數(shù)甚至更低，大多數(shù)風電投資商通常要求內(nèi)部收益率不低于8%-10%，因此，1800年利用小時數(shù)產(chǎn)生的效益很難對投資商產(chǎn)生吸引力。

　　如果使用120-130米的混合塔架替代80米的傳統(tǒng)鋼塔，輪轂高度得到提高，風機所處的風況會更好，風速通常能增加10%以上，年發(fā)電量能提高30%左右，即能夠達到2400年利用小時數(shù)，發(fā)電收益的增加遠超塔架成本的增加。另外，混合塔架僅需增加一些初期投資，無需后期維護，其本身的投資回收期只有短短幾年。

　　需要注意的是，在一些起伏山地等比較特殊的地形，增高塔架不一定能獲得更高的風速，需要對當?shù)氐娘L資源和地形條件進行針對性分析，從而判斷混合塔架技術(shù)是否確實能有效提升其發(fā)電量。

　　總體而言，混合塔架技術(shù)所帶來的發(fā)電量的提升必將使整個項目的經(jīng)濟收益獲得顯著提高，從而有利于降低全生命周期的度電成本。

　　中國能源報:混合塔架技術(shù)在低風速地區(qū)頗具應(yīng)用優(yōu)勢，那么在“三北”地區(qū)以及海上，混合塔架的適用性是如何的？

　　奧云：混合塔架在低風速地區(qū)最具經(jīng)濟性，而在“三北”高風速地區(qū)也具有適應(yīng)性。首先，從空間上看，“三北”地區(qū)高風速只是地區(qū)平均值，不同地理位置風速會有較大差別，同一風區(qū)內(nèi)的不同風電場年利用小時數(shù)甚至可能相差30%，這類風速相對較低的風場如果采用混合塔架，能進一步提高發(fā)電量。其次，從時間上看，“三北”地區(qū)并不是所有時段都風速高，一般是冬春風速高，夏季明顯降低，波動非常大。根據(jù)部分數(shù)據(jù)統(tǒng)計，寧蒙、陜蒙交界地區(qū)風速偏低，全年平均風速低于5米/秒的時段約為40%，低于6米/秒的時段接近50%。如果采用混合塔架，能提高低風速時段的發(fā)電量。因此，在那些實際風速低于風機設(shè)計風速的地區(qū)，通過優(yōu)化設(shè)計找到風輪直徑、額定功率和塔架高度三者的最佳組合，從空間和時間上提高對風能的整體利用效率，將有效降低風電的波動性，增加發(fā)電量，電網(wǎng)也更易于對其接納。

　　在海上風電場，塔架運輸沒有陸上那種針對尺寸的限制，就可以自由選擇大直徑的鋼管塔筒，所以，對海上風電而言，鋼塔架仍舊是一個合適的選擇。不過，由于混凝土塔架抗腐蝕能力強，比鋼塔更適合鹽水環(huán)境，因此，混合塔架也適用于海邊的風電場。

　　國際應(yīng)用成熟  國內(nèi)尚起步

　　中國能源報：混合塔架技術(shù)在國外的應(yīng)用情況是怎樣的？

　　奧云：這項技術(shù)在歐洲已經(jīng)應(yīng)用于不同類型的風機及不同的自然環(huán)境。世界著名的風機制造商，如西門子、GE、歌美颯、安迅能、蘇司蘭等都已應(yīng)用我們的混合塔架技術(shù)。在巴西、墨西哥、印度以及美國、德國、西班牙等國建造實例已超過1500臺，最高能建到160米，已經(jīng)屬于成熟技術(shù)。其中有很多是全預(yù)制混凝土塔架，也有很多是上鋼下混（混凝土段高50-100米）的混合塔架。近期建造的塔架多在90-150米之間。

　　MECAL公司在德國風機試驗場的混合塔架樣機已安全運行7年，年利用小時數(shù)達到3300小時。根據(jù)第三方測試的數(shù)據(jù)，與90米高的全鋼標準塔架相比，發(fā)電量提高了28%。

　　MECAL公司多年前第一個把雨流計數(shù)方法結(jié)合了有限元算引進到風機設(shè)計，當時我們和認證公司一起開發(fā)了新的適合于風機設(shè)計的計算方法。在混合塔架的認證上，我們又一次和DNV-GL公司，TüV公司一起開發(fā)了新的計算方法。我們采用了德國DIBt建筑標準，并符合風機設(shè)計的IEC-61400要求。在中國市場，我們也準備和中國的認證公司進行合作。

　　中國能源報：在中國的應(yīng)用案例中，遇到了哪些實際問題？

　　奧云：混合塔架技術(shù)在國外已經(jīng)應(yīng)用成熟，國內(nèi)風電近年來高速發(fā)展，主要集中于高風速地區(qū)，使用常規(guī)低塔架已經(jīng)滿足需求，因此國內(nèi)仍缺乏成熟的混合塔架應(yīng)用案例。國內(nèi)風電運營商對于混合塔架的技術(shù)可靠性、服務(wù)能力、尤其是提高發(fā)電量以彌補塔架成本的增加方面，還有疑慮。目前國內(nèi)不少高層技術(shù)人員已經(jīng)認識到了混合塔架技術(shù)的成熟性，需要進一步開展商務(wù)合作。

　　MECAL公司花費了10年的時間研制開發(fā)了混合塔架技術(shù)，可以大幅度提高發(fā)電量，我們希望此項技術(shù)在中國被廣泛使用，造福中國的風能事業(yè)。MECAL（北京）工程技術(shù)有限公司是專門針對中國市場成立的，有MECAL公司經(jīng)驗豐富的技術(shù)隊伍做支持，有專業(yè)人員進行現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)和售后服務(wù)，能夠保證混合塔架這項新技術(shù)在中國的順利實施?；旌纤芗夹g(shù)是一項專利技術(shù)，在中國開始推廣以來，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有專利侵權(quán)的問題，對此我們有一些憂慮。

　　預(yù)制方式更能保證質(zhì)量穩(wěn)定性

　　中國能源報：您此前提到混合塔架技術(shù)的優(yōu)勢，業(yè)內(nèi)也很關(guān)心，混合塔架與傳統(tǒng)鋼塔架相比，是否也有自己的劣勢？

　　奧云：對于混合塔架來說，現(xiàn)場安裝時間比傳統(tǒng)鋼塔長一些。由于高度增加，當機艙或輪轂需要大修時，需要更大的吊車，吊裝成本也會高一些。

　　此外，由于該技術(shù)在中國的應(yīng)用比較新，暫時還不能直接購買混合塔架成品。不過在中國高鐵/鐵路等的施工中很多地方有遺留的混凝土預(yù)制板制造、攪拌場地，可以考慮租用這樣的場地進行現(xiàn)場制造，從而可以節(jié)約大量的運輸成本，實現(xiàn)本地制造。

　　中國能源報：目前，國內(nèi)如金風科技等企業(yè)也在推混合塔架技術(shù)，MECAL公司的混合塔架技術(shù)與其他公司相比，有何不同？

　　奧云：我們通過相關(guān)報道了解到金風科技已經(jīng)研制了混合塔架技術(shù)，這也表明國內(nèi)業(yè)界對這一新技術(shù)方案開始認同。

　　MECAL公司活躍于國際風能行業(yè)近30年，在風機整機設(shè)計、部件和控制系統(tǒng)設(shè)計、分析以及撰寫認證報告和現(xiàn)場測量等方面具有豐富的專業(yè)經(jīng)驗，MECAL公司的混合塔架技術(shù)多年來也形成了自己獨特的品質(zhì)。

　　我們用于混合塔架的原材料是混凝土，很多人認為這是一種建筑。但是，常規(guī)建筑物建造質(zhì)量的標準不適用于風電的混合塔架。混合塔架需要承受長期動態(tài)載荷,應(yīng)該由質(zhì)量完全可控、可重復(fù)的工業(yè)流程生產(chǎn),因而需要通過穩(wěn)定的高質(zhì)量預(yù)制部件方式來實現(xiàn)，以應(yīng)對風機生命周期內(nèi)的高動態(tài)載荷，為此，我們采用預(yù)制部件而不是現(xiàn)場澆筑的方式，以保證質(zhì)量的穩(wěn)定性，從而能夠完全滿足風機20-25年設(shè)計壽命的需要。由于在室內(nèi)制造產(chǎn)品，不受日照以及任何天氣因素的影響，也能更好控制工期。另外，如果設(shè)計一座錐形混凝土塔筒，那么從上到下所有鋼筋的彎曲度都將不同，生產(chǎn)過程復(fù)雜，質(zhì)量控制難。而我們在中國推廣的方圓形混凝土塔段，其弧面板材彎曲半徑全部一致，所有鋼筋形狀一樣，這樣使生產(chǎn)更簡便、質(zhì)量把控得到保證。此外，我們采用低壓模具制作板材，這種減壓成型能夠提高壽命和精準度。所有的接口由其形狀和所處模具的位置決定，這大大提高了產(chǎn)品的尺寸精度。