金風柔性塔架關鍵技術應用案例

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金風柔性塔架關鍵技術應用案例隨着風電市場的快速發展，具有長葉片、高塔筒的大容量機組已成為全球風電行業發展趨勢。

目錄

一、背景

隨着風電市場的快速發展，具有長葉片、高塔筒的大容量機組已成為全球風電行業發展趨勢。但由於大葉片的湍流振動以及運輸限制短期內無法有效解決，單靠增大葉輪直徑只能解決小部分低風速區域的風力發電要求。而塔架高度的提升，更能有效地提高風力發電機輪轂處的風速，增加垂直高度上的風功率密度，令低風速區域、超低風速區域、極超低風速區域等原本不能風力發電的地區變成可以發電的地區。

柔性塔架在促進風機發電量提升的同時，還實現塔架用鋼量的大幅降低，節約製造和運輸成本，更可以助力低風速、大和大葉輪機組開發，已被業界公認為陸上高塔架的技術發展方向，而越來越多的風機整機製造商也在開發高塔架過程中轉向柔性塔架研製。

二、應用案例

1. 項目概述

自 2013 年金風科創研究開發柔性塔架技術以來，已經實現多個項目批量應用和產業化推廣。 泰國 Chaiyaphum 80MW 柔性塔架項目自 2016 年實現併網且穩定運行 3 年多，國內項目於 2018 年 10月陸續併網運行，目前運行情況良好，獲得業主高度認可，詳見附件：工程應用效果證明。

截至 2019 年 6 月，金風柔性塔架技術項目累計獲得訂單共計 66 個項目，總容量共計 4686.4MW，已經併網運行項目容量共計 235.5MW，在建項目中已吊裝容量達到 656.5MW，主要分布在河北河南等中原一帶。

2. 主要效益

（一）經濟效益

1、完成單位的新增銷售額和新增利潤，均由北京金風科創風電設備有限公司財務部提供；

2、應用單位銷售額，按照年發電量Ⅹ上網電價計算，利潤按照銷售額Ⅹ預測行業平均利潤率20%計算。

3、已簽訂合同訂單累計完成銷售額 1073722.03 萬元，利潤 24022.85 萬元，其中：

（1）2016 年累計銷售 120 米柔性塔架機組 32 台，銷售總額 67458.49 萬元，新增利潤 3507.84萬元，新增稅收 506.4 萬元；

（2）2017 年累計銷售 120 米柔性塔架機組 5 台、125 米柔性塔架機組 95 台，銷售總額 90874.98萬元，新增利潤 8862.61 萬元，新增稅收 2481.5 萬元

（3）2018 年累計銷售 120 米柔性塔架機組 125 台、125 米柔性塔架機組 317 台、130 米柔性塔架機組 70 台、140 米柔性塔架機組 473 台，銷售總額 915388.55 萬元，新增利潤 11652.4 萬元，新增稅收 3262.7 萬元。

（二）社會效益

（1）本項目研發成果不僅填補了國內空白，在國際上也處於領先地位，真正實現了我國柔性塔架關鍵技術研發及應用，極大降低低風速區域風力發電項目投資，促進了風電塔架產業鏈的綠色升級和產品設計升級，引領我國風電塔架設計技術變革，促進了低風速地區風電行業發展。

（2）培養了一批有實踐經驗的專業人才，推動了產業技術水平升級，包括設計諮詢、檢測認證及專業服務等相關行業的發展與技術進步，進一步提升整體低風速風電機組技術水平。

（3）截止目前，金風科創柔性塔架已經投產超過 100 台套，節省鋼材使用約 16800 噸，相當於節約 1.34 萬噸標準煤，2.5 萬噸鐵礦石，10 萬噸水資源。利用該塔架可投產 50 萬千瓦清潔能源機組，可發電 11 億 kWh，相當節省燃煤 40 萬噸，減少溫室氣體二氧化碳排放 68 萬噸，減排有害氣體二氧化硫 568 噸，氮氧化物 4068 噸，煙塵 4888 噸，等同於再造 40 萬立方米森林，環保作用十分明顯。

三、技術要點

（1）共振轉速規避技術創新

研發解決了 1P 轉頻和塔架頻率相交產生共振帶來的安全風險問題，通過智能系統辨識技術實時監控塔架的頻率並進行轉速控制，在機組接近共振轉速時快速通過，避免共振，保證機組安全。

（2）氣動塔架加阻技術創新

研發設計了氣動塔架加阻技術，解決了塔架阻尼較小導致塔底和塔頂的載荷較大的問題。通過變槳的方式增加氣動阻尼，衰減塔架一階信號對塔架疲勞的影響，從而達到降載並減輕塔架重量的目的。

（3）防渦激技術創新

研發設計了擾流繩裝置，有效解決塔架吊裝過程中的渦激震動問題。通過在塔架綁紮擾流繩，從而破壞風速通過塔架的渦流，使得風速通過塔架後不能形成固定頻率的風渦，達到避開渦激共振的目的。

研發設計了液態阻尼器，有效避免了塔架二階渦激振動問題。塔架二階對應風速在 20m/s，振動最大位置發生在塔架距塔底高度 2/3 處，通過在該位置增加塔架平台，並安裝液態阻尼器，使得阻尼器的頻率和塔架二階頻率重合；當塔架發生二階渦激振動時，塔架的振動能量會傳遞到液態阻尼器，阻尼器吸收能量減小振動，從而達到規避渦激振動的目的。

（4）吊裝工藝技術創新

考慮到機組基礎、吊裝等工藝對塔架頻率、葉輪不平衡、機組附件的振動影響，以及高要求施工工藝，創新性提出了吊裝、施工工藝方案，滿足了在塔架法蘭面的平整度工藝、塔架連接螺栓的禁錮工藝以及附件的綁紮工藝等方面的更高的創新性要求。

四、應用前景

根據最新發布的風電發展「十三五」規劃，到 2020 年，中東部和南方地區陸上風電新增併網裝機容量 4200 萬千瓦以上，累計併網裝機容量達到 7000 萬千瓦以上。而我國 160m 高度風資源總體情況呈現為北方優於南方，沿海岸優於內陸；通過對風速大於 5m/s 以上的 160m 高度在東北平原、華北平原、華中平原等省份進行風能資源潛在技術開發量評估可知，總的潛在開發量可達2.49億kW，預計未來 1-5 年內，120m-160m 項目招標量預計在 1851.97 萬左右，市場前景廣闊。