2023年10月24日，上海風(fēng)領(lǐng)新能源有限公司180米風(fēng)機-漣水巨石風(fēng)電項目完成首座風(fēng)機安裝工作。漣水巨石風(fēng)電項目是全球第一個大規(guī)模采用UHPC150材料的風(fēng)電混塔項目。2024年12月29日，該項目的科技成果“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”通過了中國混凝土與水泥制品協(xié)會科技成果評價。
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，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，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、長葉片、高輪轂風(fēng)電機組成為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢。在風(fēng)力發(fā)電機組中，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)，市場上缺乏適配5MW以上、兼顧安全性和經(jīng)濟性的風(fēng)電塔架技術(shù)方案，風(fēng)電鋼塔成本高、在滿足經(jīng)濟性時其安全性顯著降低，難以實現(xiàn)市場應(yīng)用；全混凝土塔架和混合塔架難以滿足主機頻率的相關(guān)要求。在風(fēng)電主機的功率不斷增加的同時，風(fēng)電機組的最高輪轂高度逐步提升到185米，對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米級塔筒已經(jīng)成功應(yīng)用于實際風(fēng)電項目，未來還可擴展至 180 米級以上風(fēng)電項目，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)電基地項目，比如三北地區(qū)100米~140米高度范圍的大基地項目；也可以應(yīng)用于中東南部地區(qū)150m及以上分散式項目，在高切變風(fēng)速地區(qū)和低風(fēng)速高塔架場景的運用具備明顯優(yōu)勢。
UHPC的大規(guī)模、低成本、高效應(yīng)用
本項目的一大亮點是全球首個大規(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)團隊采用了地方上出產(chǎn)的機制砂，大大降低了原料成本。在設(shè)計與制備UHPC的過程中，研發(fā)團隊研發(fā)了一款專業(yè)軟件，用以快速優(yōu)化機制砂的顆粒級配和形貌參數(shù)，確保達到最緊密堆積的理論效果。此外，研發(fā)團隊還提出了創(chuàng)新的UHPC密實優(yōu)化設(shè)計方法，它融合了干堆積與自由水濕堆積技術(shù)，顯著縮短了不同項目的配合比設(shè)計周期。在UHPC的制備工藝上，研發(fā)團隊成功攻克了超細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。
未來復(fù)雜應(yīng)用場景下的混塔技術(shù)
通過本項目研發(fā)，完成了未來復(fù)雜應(yīng)用場景下的混塔技術(shù)儲備。未來風(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，塔筒的施工環(huán)境和工作環(huán)境也會變得更加復(fù)雜惡劣。為此，研發(fā)團隊開發(fā)了分段式體內(nèi)預(yù)應(yīng)力體系，設(shè)計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)計增強了塔筒的穩(wěn)定性，使其能夠應(yīng)對各種嚴(yán)峻的環(huán)境條件，并且完全免維護。為了確保吊裝過程的靈活性和安全性，研發(fā)團隊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，還可隨塔筒同時升高，不受起吊高度及重量限制。
本項目的突破不僅為進一步提升陸上風(fēng)電輪轂高度和能源利用效率奠定了堅實基礎(chǔ)，也為拓展風(fēng)電場建設(shè)區(qū)域及推動海上風(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。
來源：中國混凝土與水泥制品協(xié)會
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