混塔技術在風力發電中的應用與前景

發布日期：2024-06-28 11:05 作者：瑪納

近年來風資源優勢區域的內蒙古、新疆等三北地區電力消納能力不足，而靠近用電負荷的東部和中部地區的平均風速較小，平原地區風切變指數較大。為增加發電收益，提升發電量，增高塔架，利用高度獲得輪轂處高風速是重要方法之一。

混塔充分利用混凝土塔架剛度大、阻尼高、運輸約束小的優點和鋼塔架安裝快、結構輕的優點，通過二者組合獲得經濟性良好的塔架設計。

一、風力發電混塔什么意思

風電混塔指的是風力發電中的鋼混塔架，風力發電機組的塔架有兩部分組成，上部分采用的是常規鋼制塔筒，下部分采用的是混凝土塔筒，中間使用過渡段相連接。而預制混塔中混凝土塔架部分是由預制混凝土構件拼接而成的，吊裝后通過貫穿預應力系統，提高整體的抗彎能力。

預制混塔基于風電場設立的構件預制場，可以提高施工質量，縮短施工周期，而且預制構件可以根據運輸路線及機位現場的實際情況進行分片預制。而且采用預制混塔后，風力發電機組的輪轂高度得到了大幅度提升，光混塔部分就突破了百米大關，對中東部地區低風速地帶的風能利用率大大增加。

混塔具有結構穩定、材料便宜、剛度大、耐久性好、環境適應性強等優點,能夠較好解決上述技術問題,適用于高塔項目。

然而,混塔也有基礎和混塔結構連接較鋼塔更為復雜,以及混塔段數多導致施工工期較長、施工難度比鋼塔更高等缺點。

因此,通常認為在風電機組輪轂中心高度高于140m的情況下,混塔相比于鋼塔的經濟性將會體現出來。

風力發電領域中，混塔和鋼塔是兩種常見的風力發電機支撐結構，它們各有特點和優勢：

混塔：混塔通常由混凝土和鋼材料組合而成，底部是混凝土結構，上部是鋼結構。混塔可以建造得更高，通常在100米到150米之間，甚至更高，這有助于風力發電機捕捉到更多的風能。

鋼塔：鋼塔完全由鋼材構成，是傳統的風力發電機支撐結構。由于鋼塔的模塊化特性，安裝速度通常較快，有利于縮短施工周期。

風電混塔和鋼塔各有其優勢和適用場景，它們在未來風電領域的發展中可能會并存。隨著技術的發展，混塔可能會在某些應用場景中占據更大的市場份額，但不太可能完全取代鋼塔。相反，兩者可能會根據項目需求和技術進步相互補充，共同推動風電行業的發展。

以采用高強混凝土C60為例，因高強混凝土水膠比低、滲透性差，外部養護水難以進入混凝土內部，導致影響養護效果。混凝土塔筒模內養護2~3d，待強度達到30MPa以上，在頂模上覆蓋毛氈或土工織物，澆水保濕。脫模后覆蓋塑料薄膜灑水保濕。

混凝土塔架管片制作主要有現澆式和預制式兩種工藝模式,由于預制式管片能夠節省現場吊裝時間,因此,目前通常采用預制管片的方式。

混凝土預制塔筒的尺寸由模板控制，因此模板拼裝精度對構件成型的質量至關重要。本工程采用專用定制的鋼模板，共9節，其中前3節為分片預制模板，模板拼裝順序為底模→中心鋼柱→內模、外模→頂模。

風電混塔模具為甲方指定產品，模具是生產風電預制混塔構件的基礎設備，模具的正偏差和負偏差將直接影響到模具組拼過程中各種尺寸能否滿足設計要求。

現場應對模具整體尺寸進行復核,確保符合圖紙要求。同時應進行模板拼裝檢查,要求接縫嚴密無錯臺,各條棱線直順,無波浪起伏,無銹跡;預埋件、預留孔洞的位置、標高、尺寸應復核;預埋件固定應可靠,檢查防止脹模、跑模、錯位造成結構斷面尺寸偏差。模板每周轉一定次數后應進行一次檢查、校正。

在風電預制混塔鋼模具現場試組拼首先安裝底模抄平，測量底模內徑、外徑。按編號及底模上的內模定位依次安裝內模，內模安裝完成后測量內模上口與中心點半徑。其次按圖紙編號及底模上的外模定位依次安裝外模，同時測量頂部及底部所有尺寸，調試到位后按照1/2圓拆除內外模，等待流水施工使用。

在模具組拼過程中，依靠模板工和吊車等機械設備配合，尺寸測量依靠鋼卷尺、靠尺、全站儀等設備，而且鋼模具存在加工偏差，所以在組拼過程中模具的上口尺寸、下口尺寸等無法完全調整到理論數值，只能在允許的組拼偏差范圍內進行。若相鄰構件的直徑尺寸校準不一致，將在吊裝過程中出現錯臺等外觀質量風險。

混塔驗收標準主要依據行業標準《風電機組混凝土-鋼混合塔筒施工規范》(NB/T10908—2021)及廠家技術規范書要求,現場主要對混塔外觀,即尺寸偏差和混凝土外觀質量進行檢查。

GB 50010-2010 《混凝土結構設計規范》國標

GB/T 19072-2010 《風力發電機組塔架》國標

GB/T 18451.1-2012 《風力發電機組設計要求》國標

GB 50135-2019 《高聳結構設計標準》國標

JGJ 369-2016 《預應力混凝土結構設計規范》行標

TCEC 5008-2018 《風力發電機組預應力裝配式混凝土塔筒技術規范》團標

NB/T 10907-2021 《風電機組混凝土塔筒設計規范》行標