混塔技术在风力发电中的应用与前景

发布日期：2024-06-28 11:05 作者：玛纳

近年来风资源优势区域的内蒙古、新疆等三北地区电力消纳能力不足，而靠近用电负荷的东部和中部地区的平均风速较小，平原地区风切变指数较大。为增加发电收益，提升发电量，增高塔架，利用高度获得轮毂处高风速是重要方法之一。

混塔充分利用混凝土塔架刚度大、阻尼高、运输约束小的优点和钢塔架安装快、结构轻的优点，通过二者组合获得经济性良好的塔架设计。

一、风力发电混塔什么意思

风电混塔指的是风力发电中的钢混塔架，风力发电机组的塔架有两部分组成，上部分采用的是常规钢制塔筒，下部分采用的是混凝土塔筒，中间使用过渡段相连接。而预制混塔中混凝土塔架部分是由预制混凝土构件拼接而成的，吊装后通过贯穿预应力系统，提高整体的抗弯能力。

预制混塔基于风电场设立的构件预制场，可以提高施工质量，缩短施工周期，而且预制构件可以根据运输路线及机位现场的实际情况进行分片预制。而且采用预制混塔后，风力发电机组的轮毂高度得到了大幅度提升，光混塔部分就突破了百米大关，对中东部地区低风速地带的风能利用率大大增加。

混塔具有结构稳定、材料便宜、刚度大、耐久性好、环境适应性强等优点,能够较好解决上述技术问题,适用于高塔项目。

然而,混塔也有基础和混塔结构连接较钢塔更为复杂,以及混塔段数多导致施工工期较长、施工难度比钢塔更高等缺点。

因此,通常认为在风电机组轮毂中心高度高于140m的情况下,混塔相比于钢塔的经济性将会体现出来。

风力发电领域中，混塔和钢塔是两种常见的风力发电机支撑结构，它们各有特点和优势：

混塔：混塔通常由混凝土和钢材料组合而成，底部是混凝土结构，上部是钢结构。混塔可以建造得更高，通常在100米到150米之间，甚至更高，这有助于风力发电机捕捉到更多的风能。

钢塔：钢塔完全由钢材构成，是传统的风力发电机支撑结构。由于钢塔的模块化特性，安装速度通常较快，有利于缩短施工周期。

风电混塔和钢塔各有其优势和适用场景，它们在未来风电领域的发展中可能会并存。随着技术的发展，混塔可能会在某些应用场景中占据更大的市场份额，但不太可能完全取代钢塔。相反，两者可能会根据项目需求和技术进步相互补充，共同推动风电行业的发展。

以采用高强混凝土C60为例，因高强混凝土水胶比低、渗透性差，外部养护水难以进入混凝土内部，导致影响养护效果。混凝土塔筒模内养护2~3d，待强度达到30MPa以上，在顶模上覆盖毛毡或土工织物，浇水保湿。脱模后覆盖塑料薄膜洒水保湿。

混凝土塔架管片制作主要有现浇式和预制式两种工艺模式,由于预制式管片能够节省现场吊装时间,因此,目前通常采用预制管片的方式。

混凝土预制塔筒的尺寸由模板控制，因此模板拼装精度对构件成型的质量至关重要。本工程采用专用定制的钢模板，共9节，其中前3节为分片预制模板，模板拼装顺序为底模→中心钢柱→内模、外模→顶模。

风电混塔模具为甲方指定产品，模具是生产风电预制混塔构件的基础设备，模具的正偏差和负偏差将直接影响到模具组拼过程中各种尺寸能否满足设计要求。

现场应对模具整体尺寸进行复核,确保符合图纸要求。同时应进行模板拼装检查,要求接缝严密无错台,各条棱线直顺,无波浪起伏,无锈迹;预埋件、预留孔洞的位置、标高、尺寸应复核;预埋件固定应可靠,检查防止胀模、跑模、错位造成结构断面尺寸偏差。模板每周转一定次数后应进行一次检查、校正。

在风电预制混塔钢模具现场试组拼首先安装底模抄平，测量底模内径、外径。按编号及底模上的内模定位依次安装内模，内模安装完成后测量内模上口与中心点半径。其次按图纸编号及底模上的外模定位依次安装外模，同时测量顶部及底部所有尺寸，调试到位后按照1/2圆拆除内外模，等待流水施工使用。

在模具组拼过程中，依靠模板工和吊车等机械设备配合，尺寸测量依靠钢卷尺、靠尺、全站仪等设备，而且钢模具存在加工偏差，所以在组拼过程中模具的上口尺寸、下口尺寸等无法完全调整到理论数值，只能在允许的组拼偏差范围内进行。若相邻构件的直径尺寸校准不一致，将在吊装过程中出现错台等外观质量风险。

混塔验收标准主要依据行业标准《风电机组混凝土-钢混合塔筒施工规范》(NB/T10908—2021)及厂家技术规范书要求,现场主要对混塔外观,即尺寸偏差和混凝土外观质量进行检查。

GB 50010-2010 《混凝土结构设计规范》国标

GB/T 19072-2010 《风力发电机组塔架》国标

GB/T 18451.1-2012 《风力发电机组设计要求》国标

GB 50135-2019 《高耸结构设计标准》国标

JGJ 369-2016 《预应力混凝土结构设计规范》行标

TCEC 5008-2018 《风力发电机组预应力装配式混凝土塔筒技术规范》团标

NB/T 10907-2021 《风电机组混凝土塔筒设计规范》行标