2023年10月24日，上海風(fēng)領(lǐng)新能源有限公司180米風(fēng)機(jī)-漣水巨石風(fēng)電項(xiàng)目完成首座風(fēng)機(jī)安裝工作。漣水巨石風(fēng)電項(xiàng)目是全球第一個(gè)大規(guī)模采用UHPC150材料的風(fēng)電混塔項(xiàng)目。2024年12月29日，該項(xiàng)目的科技成果“超高性能混凝土陸上風(fēng)電體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混合塔筒體系”通過(guò)了中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)科技成果評(píng)價(jià)。

UHPC材料在風(fēng)電混塔結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用

隨著全球?qū)稍偕茉葱枨蟮牟粩嘣鲩L(zhǎng)，風(fēng)電作為重要的清潔能源之一，具備環(huán)保可再生、成本低且規(guī)模效益顯著等優(yōu)勢(shì)，在全世界的發(fā)展日益受到重視。隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量快速發(fā)展，大兆瓦級(jí)、長(zhǎng)葉片、高輪轂風(fēng)電機(jī)組成為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，風(fēng)電塔筒是其重要組成部分，必須具備足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性。當(dāng)前，在100~140米輪轂高度范圍內(nèi)，市場(chǎng)上缺乏適配5MW以上、兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性的風(fēng)電塔架技術(shù)方案，風(fēng)電鋼塔成本高、在滿足經(jīng)濟(jì)性時(shí)其安全性顯著降低，難以實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)應(yīng)用；全混凝土塔架和混合塔架難以滿足主機(jī)頻率的相關(guān)要求。在風(fēng)電主機(jī)的功率不斷增加的同時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的最高輪轂高度逐步提升到185米，對(duì)塔筒在有限尺寸以內(nèi)的承載能力、剛度和穩(wěn)定性提出了更高的要求。本項(xiàng)目研發(fā)了適用于100米以上超高性能混凝土陸上風(fēng)電塔筒的體內(nèi)預(yù)應(yīng)力成套技術(shù)體系，其中120米至180米級(jí)塔筒已經(jīng)成功應(yīng)用于實(shí)際風(fēng)電項(xiàng)目，未來(lái)還可擴(kuò)展至 180 米級(jí)以上風(fēng)電項(xiàng)目，覆蓋了風(fēng)電塔架高度應(yīng)用的全范圍。該體系既可以應(yīng)用于大型風(fēng)電基地項(xiàng)目，比如三北地區(qū)100米~140米高度范圍的大基地項(xiàng)目；也可以應(yīng)用于中東南部地區(qū)150m及以上分散式項(xiàng)目，在高切變風(fēng)速地區(qū)和低風(fēng)速高塔架場(chǎng)景的運(yùn)用具備明顯優(yōu)勢(shì)。

UHPC的大規(guī)模、低成本、高效應(yīng)用

本項(xiàng)目的一大亮點(diǎn)是全球首個(gè)大規(guī)模、低成本、高效應(yīng)用UHPC的風(fēng)電混塔。為了降低UHPC的生產(chǎn)成本并拓寬UHPC的應(yīng)用領(lǐng)域，研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用了地方上出產(chǎn)的機(jī)制砂，大大降低了原料成本。在設(shè)計(jì)與制備UHPC的過(guò)程中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一款專業(yè)軟件，用以快速優(yōu)化機(jī)制砂的顆粒級(jí)配和形貌參數(shù)，確保達(dá)到最緊密堆積的理論效果。此外，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還提出了創(chuàng)新的UHPC密實(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，它融合了干堆積與自由水濕堆積技術(shù)，顯著縮短了不同項(xiàng)目的配合比設(shè)計(jì)周期。在UHPC的制備工藝上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)成功攻克了超細(xì)粉料輸送和鋼纖維均勻分散等技術(shù)難題，使得大規(guī)模、低成本、高效制備超高性能混凝土成為可能。

未來(lái)復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景下的混塔技術(shù)

通過(guò)本項(xiàng)目研發(fā)，完成了未來(lái)復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景下的混塔技術(shù)儲(chǔ)備。未來(lái)風(fēng)電塔筒的必將朝著輪轂高度更高、結(jié)構(gòu)更加輕質(zhì)高強(qiáng)耐久等方面發(fā)展；要求混塔的生產(chǎn)制造性能更高、生產(chǎn)成本更低；隨著海上風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的推進(jìn)，塔筒的施工環(huán)境和工作環(huán)境也會(huì)變得更加復(fù)雜惡劣。為此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了分段式體內(nèi)預(yù)應(yīng)力體系，設(shè)計(jì)并采用了分段式體內(nèi)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系，提高了塔架的整體性和安全性。這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)增強(qiáng)了塔筒的穩(wěn)定性，使其能夠應(yīng)對(duì)各種嚴(yán)峻的環(huán)境條件，并且完全免維護(hù)。為了確保吊裝過(guò)程的靈活性和安全性，研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用了新型塔吊技術(shù)，其具備自立和扶壁的能力。這種吊裝方法不僅更加安全，還可隨塔筒同時(shí)升高，不受起吊高度及重量限制。

本項(xiàng)目的突破不僅為進(jìn)一步提升陸上風(fēng)電輪轂高度和能源利用效率奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也為拓展風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)區(qū)域及推動(dòng)海上風(fēng)電發(fā)展提供了重要支撐。風(fēng)領(lǐng)新能源將繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)變革，助力全球清潔能源事業(yè)的發(fā)展。