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钢塔真out了?一文带你拆解风电钢塔、混塔的组成、经济性及适用场景

发布于:2025-07-09 09:35:09 来自:建筑结构/钢结构工程 [复制转发]


 

 



   

   

风电高速发展,塔架作为支撑风电机组的核心部件,技术路线正经历深刻变革。

传统钢塔(全钢柔性塔)与新兴的混合塔筒(混塔)到底该用哪个?  
本文将从 结构组成、经济优势、适用场景 三大维度,深度解析两者的差异。  

 

01

结构拆解:钢塔vs混塔

         
传统钢塔采用分段式圆筒结构,  
材料 采用高强度中厚板钢材(如Q355B),由3-4段塔筒通过法兰螺栓连接而成,高度通常在80-140米。其单塔钢材用量约300-500吨,重量轻但阻尼小。实际运行 依赖阻尼器或调谐质量减振器(TMD)抑制振动,需频繁防腐维护。  

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图片来源:北极星风力发电网

钢塔的塔身频率低(0.2-0.3Hz),易与叶轮共振;且运输直径受限,在山区部署比较困难,但它吊装周期短,供应链成熟,适合运输条件良好的平原地区。

混塔技术路线分化为两大流派: 钢混组合塔 下部采用预制混凝土塔筒(PC塔),上部衔接钢塔,通过预应力筋或金属连接件实现刚度过渡。


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中国海装160m级钢混塔筒

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钢混塔筒组成   图源:网络
 

全混凝土塔 :采用分片预制或滑模工艺,通过高强度灌浆料拼接,可突破200米级高度。其技术突破点包括:

·  混凝土抗压性能是钢材的8-10倍,有效解决高塔摆幅问题;

·  PC塔单片重量控制在50吨以内,适配中低速铁路运输;

·  混凝 土耐腐蚀性优势,设计寿命可达30年,较钢塔延长50%。

02

二者经济性分析

         
在业内,钢塔与混塔技术路线的经济性对比始终是争论焦点。有的认为钢塔经济性强,有的认为混塔技术经济性比较好,事实上,两种观点都存在局限性,塔筒技术路线的经济性评估不能一概而论,需综合考量风电项目的多中因素。

在诸多影响塔筒经济性的变量中,风机轮毂高度是核心决定性因素。 大量项目实践数据表明,随着轮毂高度提升,混凝土塔筒的成本优势逐渐凸显。但两者经济性的平衡点究竟在哪里?

以某批量安装4MW机组的风电项目为例,其成本对比数据颇具参考价值:

当塔筒高度为140米时,钢制塔筒凭借材料与施工优势,在经济性上占据上风;

当高度增至165米,混凝土塔筒的成本曲线开始反超;

而当塔筒高度达到185米时,混凝土塔筒通过规模化生产与结构优化,经济性优势已十分显著。

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图片来源:北极星风力发电网


那回到问题点上,钢塔、混塔两者经济性的平衡点究竟在哪里?

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来源:CCPA风电混塔分会  

根据上图可以看出,在塔架高度120米到140米左右,钢塔和混塔经济性基本不分上下,但随着高度的增加,高度来到140米及以上,混塔的经济性优势逐步凸显。

此外,混塔与钢塔的经济性还深度受制于 原材料价格 的波动。钢制塔筒主要原料中厚板的价格,极易受国际铁矿石进口价格走势和国内限产环保政策调控的双重影响,价格波动频繁且幅度较大;

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图片来源:天杉高科

相较之下,混凝土及其相关配料的价格体系受市场供需和政策变动的冲击较小,价格稳定性更胜一筹,这种原材料价格特性差异,也在潜移默化中重塑着两类塔筒的经济成本结构。

02

应用场景

当前市场上,钢塔凭借成熟的产业链占据绝对主导地位 ,国内超过90%的风电机组仍采用刚性或柔性钢塔技术。 尤其在120-140米轮毂高度区间,柔性钢塔通过减重设计(较传统刚性塔筒轻30%-50%)和工艺优化,在保持材料、运输、吊装等环节与刚性塔架一致性 的前提下,实现了 显著降本。 这一技术路线历经30余年发展,从中国风电启蒙期至今已形成完整生态,首批钢塔机组安全退役的案例更验证了其长期可靠性,使其在常规高度场景中仍具不可替代性。

混塔技术虽起步较晚(2015年首台样机投运) ,但凭借混凝土与钢结构的协同优势,迅速在超高塔领域实现突破。 尤其在160米以上超高塔市场,混塔凭借混凝土段刚度是钢塔3-5倍的特性,彻底规避了全钢柔塔在160米级机组中面临的共振风险,成为180米级以上机组的标配。 这一技术路线通过预应力管片预制与模块化安装,适应复杂地形运输限制,同时混凝土段免维护特性可降低30%全生命周期成本。

然而,混塔技术仍面临三重挑战:

1.生产端受北方严寒环境影响显著,三北地区低温导致混凝土养护周期延长2-3倍,需采用抗冻融混凝土并辅以蒸汽养护;

2.质量管控环节,预制管片裂缝发生率高达15%,运输损伤率超10%,需引入光纤传感实时监测;

3.工艺层面,对水泥、骨料等原材料的级配精度要求达±2%,水灰比偏差需控制在±0.05以内,工艺稳定性仍需提升。

相比之下,钢塔虽在200米以下高度保持成本优势(140米钢塔成本较混塔低15%-20%),但钢材价格波动(2023年中厚板涨幅达18%)和防腐维护成本(年均超50万元/台)制约了其在高塔领域的竞争力。

技术路线的竞争本质是市场逻辑的映射。在低电价时代,混塔通过超高塔经济性拐点(165米以上成本反超钢塔10%)、沙戈荒大基地抗台风需求(混凝土抗疲劳性优于钢材)、沿海高盐雾环境耐腐蚀性等差异化优势,正加速替代钢塔成为高塔主流。但钢塔通过轻量化和模块化设计(桁架塔运输直径缩减至3.5米),仍在120米以下市场守住基本盘。

未来,随着整机商主导权提升(金风、远景等自研混塔技术占比超60%)和建筑企业跨界,两者或将走向融合——钢-混复合塔兼具刚度与经济性,或成下一代技术方向。

来源:秒懂风电

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只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

钢结构工程

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