2020年10月14日-16日，2020北京國際風能大會暨展覽會（CWP 2020）在北京新國展隆重召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，本屆大會以“引領綠色復蘇，構筑更好未來”為主題，聚焦中國能源革命的未來。能見App全程直播本次大會。

　　

　　在15日下午召開的關鍵部件技術創新分論壇上，嘉斯壯能源科技有限公司研發中心主任裘科一發表《構架式預應力鋼管風塔關鍵技術》主題演講。

　　以下為發言實錄：裘科一：各位領導專家同仁下午好，非常榮幸站在這里代表青島華斯壯能源科技有限公司和同濟大學建筑設計研究院來做這次報告，介紹構架式運力鋼管風塔的關鍵技術，我將從以下三方面來做這次報告，首先介紹一下研究背景，然后是介紹一下構架式預應力鋼管風塔的關鍵技術，最后說一下它的優點與特征，構架式預應力鋼管風塔的優點并不是只有這一種風塔的技術好，其他風塔技術不好，不是這樣的，所有技術都有它的適用范圍，我們這些技術人員在適用范圍之內，去挖掘技術本身應該有的優勢，我國三北地區電網調風能力嚴重不足，導致三北地區的棄風限電也是由來已久，而中東部地區風資源相對匱乏，以往認為這片區域不具備風電開發的條件，但是這塊區域恰巧是電力需求特別高，風電可以在當地就近消納，風場布局由三北地區向中東部地區轉移，可以有效的緩解我國電力消納方面的矛盾，而在低風速高切片地區，提升風塔的輪轂高度，可以有效的提高機組發電效率，提高年發電小時數，來增加風場的收益，使原本不具備風電開發條件的大片中東不地區可以實現風場的經濟性開發。

　　

　　那么在一定高度一定輪轂高度的范圍內，事實上傳統的單管鋼塔筒非常是優秀的結構，它材料均勻分布在四周高效提供強度穩定和鋼度。隨著輪轂高度的上升，底部彎距攀升，對于這種結構，最高效的解決方法，應對方法，增大底部的直徑，但是直徑超過4米5，難以實現陸地運輸，而且塔筒直徑如果做得過大不穩定方面要求也會限制材料的發揮，增大塔筒壁厚當然也是一種可行的方法，研究成果這是一種不太經濟的方法。鋼管是鋼塔的結構，再加上比較柔的結構特性，導致它發生各種各樣的共振，然后這些共振目前是依靠控制系統和減振系統控制和調節。

　　

　　在這樣的背景之下，出現了剛性高峰塔的方案目前剛性高風塔，大多數混合塔方案，組合塔，目前主要在研究鋼塔筒混合土組合結構，這種方案的特點也是相當明顯它鋼度大，混凝土結構有一些自身的屬性，注定它施工過程周期比較長，工業化程度相比于鋼結構也比較低。角鋼構架風電塔方案，是另外一種剛性高風塔的方案，用構架塔代替了筒裝塔的結構，來提高塔身的效率，另一方面塔架所有的截點都采用都采用高強螺栓，摩擦型連接，塔架部分無焊接，從而解決了截點的抗疲勞問題，缺點同樣存在，缺點來自于角鋼，大量的材料集中截面中心。我們提出了構架式運力鋼管風塔，它的塔身是全鋼結構，提升剛性風塔的工業化程度，另一方面塔身底部設置為構架，可以高效的提高結構剛度，為什么我一直說構架是效率非常高的結構，其實我們可以把塔身看成是一個鋼脫子，把那些利用率不高，受力比較小或者基本上沒有用的材料，把它全部掏空剩下這么一個骨架，所以它可以達到非常高的利用率，同時我們對塔柱施加壓力提高抗疲勞性能，特點鋼度大承載力高，工業化制造現場運輸，現場拼裝的構建都是比較小的構建，可以幾個班組同時進行，不占用大型的電裝機械，并且造價非常的低。

　　

　　這是整塔的組成下部采用構架式塔架，上部采用單管式塔筒，塔架和塔筒之間用過度段進行連接，結構特點簡而言之主要有三點，第一是鋼管、第二是構架式第三是應用力，鋼管截面是非常優秀的截面形式，材料均勻的分布在截面的四周，整體穩定性很高，風何在體型系數相對小。可以實現材料在空間上的更優分布，基于密度法，結構優化，以最小的代價獲取足夠的強度、穩定和剛度。那么運力在這項技術里面，它的作用主要在兩方面，第一方面抗疲勞，在運力的作用下，運用力降低了塔柱受壓的狀態，法蘭頸部的應力幅上升，降低塔柱疲勞危險點應力比。疲勞壽命提高6倍。我們一般認為疲勞破壞，出現宏觀裂紋之后，裂紋發展非常的迅速，導致局部構建，整個結構的失效，而在運力的作用下，就是橙色這條線，裂紋即使出現了，疲勞裂紋即使出現了，發展速度也非常非常慢，甚至在一定時間裂紋停止了發展，就是將疲勞的破壞，改善特殊的黏性破壞，在工程上的意義，檢測發現補救爭取大量的時間。結果分為兩點，塔柱壓力可降低法蘭螺栓，從而提高螺栓的疲勞壽命，這兩張圖虛線沒有運力，明顯下降的更快。

　　

　　運力的另一方面作用在于免維護，免維護的基本原理在于右邊這段文字，前面的第一點和第二點，運力改變了法蘭，在其正常使用工況，處于受壓的狀態，見效服役期內螺紋微動磨損和塑性變形，螺栓可以終身免維護，降低運維人工成本。還是那句話，測是為了不測。這是160米風塔，今年9月份實現并網發電，目前我們做到了160m的高度，如果有需要的話完全可以挑戰更高的高度，最后是優點與特征。分為四點安全性經濟性節地性和適應性，安全性首先第一點構架式的塔架解決共振問題，同時避免了低空高切片區，運力解決了鋼結構問題，避免了法蘭螺栓，經濟性方面，這是160米的工程量統計，尤其突出的是混凝土方量，上面是507個立方，當那個位置的地質條件不是很好，樁占去354立方，混凝土，整體是基礎的大概三分之一。

　　

　　由于目前我們的首臺實驗塔剛并網，參考鋼性高峰塔，相比于柔塔增加發電量，高效的結構可以減少直接投資，而散件運輸可以減少物流成本，根據成本部門的估算，綜合成本相對于現行技術降低10%30%，螺栓免維護崗地業主的運維成本，這方面成本隨著社會的發展而上升。

　　

　　節地性傳統的整體式基礎在風機運行之后下面是沒辦法利用的，它是一個密閉的空間，它的基礎外露面積小于6個平方。構架是運力鋼管塔，建立更高的風塔。由于下面非常簡單什么都沒有，所以可以掛溝渠河流建設，在南方，甚至用做30到70米水深。我的報告就到這里謝謝大家。

　　

　　（根據速記整理，未經本人審核）