2023年10月16日-19日，2023北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會(huì)之一，這場(chǎng)由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國(guó)內(nèi)外參會(huì)代表共同參與的風(fēng)能盛會(huì)，再次登陸北京，聚焦中國(guó)能源革命的未來(lái)。

本屆大會(huì)以“構(gòu)筑全球穩(wěn)定供應(yīng)鏈 共建能源轉(zhuǎn)型新未來(lái)”為主題，將歷時(shí)四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對(duì)話、創(chuàng)新劇場(chǎng)以及關(guān)于“全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)布局及供應(yīng)鏈安全”“雙碳時(shí)代下的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景”“國(guó)際風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“風(fēng)電機(jī)組可靠性論壇”等不同主題的21個(gè)分論壇。能見App全程直播本次大會(huì)。

10月18日下午，中船海裝風(fēng)電有限公司塔筒事業(yè)中心技術(shù)營(yíng)銷總監(jiān)彭棠在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新論壇II上發(fā)表題為《多元支撐方案解鎖全域應(yīng)用場(chǎng)景》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

 感謝各位同仁和專家，今天下午和大家分享的專題是風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)，匯報(bào)分為三部分：支撐結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)、多元支撐結(jié)構(gòu)解決方案、市場(chǎng)布局。

統(tǒng)計(jì)2023年新裝機(jī)容量，海上9.3兆瓦，陸上達(dá)到5兆瓦的規(guī)模。下面這張圖（PPT），展示的是風(fēng)電塔筒結(jié)構(gòu)，主要是受彎曲的控制，以前載荷是6-8萬(wàn)區(qū)間，隨著機(jī)組容量的增大，載荷已經(jīng)達(dá)到15-17萬(wàn)。這種載荷塔筒的直徑要突破5米，受限于塔筒發(fā)展。

同時(shí)，隨著機(jī)組大型化的發(fā)展趨勢(shì)風(fēng)電設(shè)計(jì)成本中，塔筒占比也是提升的?；谝陨系奶攸c(diǎn)，我們思考支撐結(jié)構(gòu)未來(lái)怎么走？

一是海上一體化技術(shù)，現(xiàn)在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)分為設(shè)計(jì)院、主機(jī)廠商。設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)基礎(chǔ)，主機(jī)廠商負(fù)責(zé)塔筒和主機(jī)板塊，里面涉及到多單位、多業(yè)務(wù)單元協(xié)同，迭代工作量也比較大，同時(shí)迭代周期比較長(zhǎng)。

比如主機(jī)廠商在計(jì)算風(fēng)機(jī)載荷要考慮波浪流的作用，我們建模時(shí)已經(jīng)考慮到把所提供的載荷反饋給設(shè)計(jì)院，設(shè)計(jì)院又會(huì)單獨(dú)加一點(diǎn)浪載，這上面就有有設(shè)計(jì)的冗余，整體的工程量并不是最優(yōu)。

二是單裝式的基礎(chǔ)設(shè)施，傳統(tǒng)叫P-Y曲線，采用的設(shè)計(jì)路線是沿用小的管裝數(shù)據(jù)，不能適應(yīng)大直徑單裝，普遍現(xiàn)在做的單裝直徑達(dá)到7-8米，要對(duì)P-Y曲線進(jìn)行修正，確保精確性。

所以我們引入PISA的方法，它把樁土進(jìn)行修正P-Y曲線，同時(shí)打造海上一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)，首先是泥面處載荷降低25%，同時(shí)機(jī)組塔架和分析采用全時(shí)程耦合分析，疲勞荷載更精準(zhǔn)，可以降低支撐成本8%以上。同時(shí)做結(jié)構(gòu)尋優(yōu)，考慮到基礎(chǔ)、塔筒、主機(jī)頻率、波浪頻率的匹配，可以降低支撐結(jié)構(gòu)成本大概是在10%以上。

針對(duì)陸上著重介紹三款產(chǎn)品:

一是鋼混塔筒。經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展比較成熟穩(wěn)定，它的核心優(yōu)勢(shì)是發(fā)電量可靠、本身結(jié)構(gòu)的可靠性，現(xiàn)在混塔市場(chǎng)占比規(guī)模已經(jīng)提升上來(lái)了。

二是施工。通過(guò)這么多年的經(jīng)驗(yàn)，效率也能得到保障。以前對(duì)它的定位是低風(fēng)速的地區(qū)，現(xiàn)在隨著機(jī)組容量的增加，需要考慮大兆瓦機(jī)組和大風(fēng)輪機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)的適配性，鋼塔直徑設(shè)計(jì)瓶頸和整體的經(jīng)濟(jì)性，不如現(xiàn)在的混塔。適用范圍，更多是瞄向三北大基地，以及沙戈荒。

我們?cè)阡摶焖矫孀隽四男┭芯?？首先是?duì)結(jié)構(gòu)頻率的尋優(yōu)，做全時(shí)程分析頻率的情況。我們找到塔底和塔身極限載荷區(qū)間解，綜合考慮材料成本、運(yùn)輸成本、吊裝成本確定塔筒的比例。右下角的圖，塔筒頻率適合范圍有頂峰，在頂峰上做頻率的下滑。

塔筒不可避免的結(jié)構(gòu)非線性轉(zhuǎn)階段，海裝在轉(zhuǎn)階段上做大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。鋼混過(guò)度段是材料非線性和結(jié)構(gòu)的非線性，受力也非常的復(fù)雜和特殊。所以我們做大量理論分析的情況下，還做模型的所比實(shí)驗(yàn)，我們采用鋼混的形式。實(shí)踐結(jié)論表明，鋼混組合形式的受力特性，較純混凝土提升2.5倍。

三是混塔裂紋進(jìn)行限制，以及開展相應(yīng)的模擬分析，以及做局部釋塊和模型的驗(yàn)證，去探究裂紋發(fā)展的變化趨勢(shì)。

下一塊介紹海裝在其他高塔領(lǐng)域做的樣品，這款產(chǎn)品是“格構(gòu)式塔架”，今年在山東有樣機(jī)，今年在穩(wěn)定的運(yùn)行。為什么我們要推出款產(chǎn)品？從鋼塔的演化到混塔，未來(lái)往高大做的趨勢(shì)是延續(xù)的。為了承接更大的載荷，要考慮更多的結(jié)構(gòu)形式去應(yīng)對(duì)。格構(gòu)式塔有什么特點(diǎn)？承載力更高、部件采用工廠預(yù)制、施工效率可以得到保證沒有模具費(fèi)用、運(yùn)輸靈活性可以得到保證、占地面積小。

我們對(duì)這款產(chǎn)品的定位是低風(fēng)速和高切片、復(fù)雜地形，把它定位成未來(lái)超高塔市場(chǎng)的利器。

格構(gòu)式塔受力特點(diǎn)，為什么采用鋼管混凝土？一是鋼管對(duì)混凝土的套估作用，混凝土是受壓的構(gòu)件，但是風(fēng)機(jī)受彎矩作用有一側(cè)是受拉的，需要用鋼管給它做套估。剛才這一塊，抗屈服的能力也是非常關(guān)鍵的一點(diǎn)，可以通過(guò)混凝土對(duì)它做支撐。

以前傳統(tǒng)塔筒的結(jié)構(gòu)是圓柱形式，材料利用率并沒有得到發(fā)展，柱面形式之間的材料利用率會(huì)更高。我們?cè)诋a(chǎn)品推出前也做了大量的模型實(shí)驗(yàn)，新產(chǎn)品構(gòu)件涉及到非常多的節(jié)點(diǎn)，來(lái)源于強(qiáng)度較核采用節(jié)點(diǎn)載荷進(jìn)行驗(yàn)算，但只是理論上的計(jì)算，真正到節(jié)點(diǎn)上的受力非常復(fù)雜，我們要考慮承載能力，以及做破壞性的實(shí)驗(yàn)，所以也開展所比的模型實(shí)驗(yàn)，來(lái)確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力特性是可靠的。

大家關(guān)注格構(gòu)柱的連接是采用鉚栓的形式，首先我們采用的是環(huán)槽鉚釘技術(shù)，在航空航天都有廣泛的應(yīng)用，特制的牙形達(dá)到緊固的作用。在此之外，我們還做相應(yīng)性能的實(shí)驗(yàn)，去看整個(gè)鉚釘和螺栓極限抗拉的對(duì)比。同時(shí)，我們也做探究看松動(dòng)情況下對(duì)整個(gè)支撐的影響。

裝配式基礎(chǔ)，為什么我們要推呢？現(xiàn)在的風(fēng)電場(chǎng)基礎(chǔ)也有一定的局限性，有一些隱蔽工程沒有辦法達(dá)到100%可靠，所以提出裝配式基礎(chǔ)的產(chǎn)品。這款產(chǎn)品首先是適配性比較高，市面上所有的鋼塔都能做到標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，包括機(jī)型范圍非常廣。同時(shí)采用工廠預(yù)制，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)免維護(hù)，縮短它的工期，縮短工期就是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)，而且對(duì)它的定位也是用在沙戈荒大基地的項(xiàng)目。

工廠預(yù)制質(zhì)量會(huì)更可控，流水化的作業(yè)使它的經(jīng)濟(jì)性非常有保障。  

裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，分為預(yù)制構(gòu)件通過(guò)拼縫連接實(shí)現(xiàn)組裝，其余與現(xiàn)有的技術(shù)形式相同，適用場(chǎng)景也是能夠適應(yīng)的范圍。在這一塊關(guān)注裝配式基礎(chǔ)的受力特點(diǎn)，抗減設(shè)計(jì)和整體連接新的設(shè)計(jì)，這一塊做的受力分析，包括對(duì)它的安裝工藝做一定的研究，主要是針對(duì)同心度的控制，以及灌漿工藝的驗(yàn)證，這款產(chǎn)品會(huì)在年底推出來(lái)，完成實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的裝機(jī)。

針對(duì)上面的幾類產(chǎn)品，我們?cè)俸?jiǎn)單的回顧一下針對(duì)陸上布局，依托于中東南部地區(qū)的混塔技術(shù)，逐步向三北地區(qū)進(jìn)軍，同時(shí)裝備基礎(chǔ)也定位在這里，把它定位在中東南部超高塔區(qū)域和低風(fēng)速區(qū)域。同時(shí)圍繞海上一體化建設(shè)，打造海上精品。

我的匯報(bào)結(jié)束，謝謝。

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）