2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩(wěn)定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關于“全球風電產(chǎn)業(yè)布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發(fā)展前景”“國際風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月18日下午，中船海裝風電有限公司塔筒事業(yè)中心技術營銷總監(jiān)彭棠在風電產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新論壇II上發(fā)表題為《多元支撐方案解鎖全域應用場景》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

 感謝各位同仁和專家，今天下午和大家分享的專題是風電支撐結構，匯報分為三部分：支撐結構發(fā)展趨勢、多元支撐結構解決方案、市場布局。

統(tǒng)計2023年新裝機容量，海上9.3兆瓦，陸上達到5兆瓦的規(guī)模。下面這張圖（PPT），展示的是風電塔筒結構，主要是受彎曲的控制，以前載荷是6-8萬區(qū)間，隨著機組容量的增大，載荷已經(jīng)達到15-17萬。這種載荷塔筒的直徑要突破5米，受限于塔筒發(fā)展。

同時，隨著機組大型化的發(fā)展趨勢風電設計成本中，塔筒占比也是提升的。基于以上的特點，我們思考支撐結構未來怎么走？

一是海上一體化技術，現(xiàn)在傳統(tǒng)設計分為設計院、主機廠商。設計院負責基礎，主機廠商負責塔筒和主機板塊，里面涉及到多單位、多業(yè)務單元協(xié)同，迭代工作量也比較大，同時迭代周期比較長。

比如主機廠商在計算風機載荷要考慮波浪流的作用，我們建模時已經(jīng)考慮到把所提供的載荷反饋給設計院，設計院又會單獨加一點浪載，這上面就有有設計的冗余，整體的工程量并不是最優(yōu)。

二是單裝式的基礎設施，傳統(tǒng)叫P-Y曲線，采用的設計路線是沿用小的管裝數(shù)據(jù)，不能適應大直徑單裝，普遍現(xiàn)在做的單裝直徑達到7-8米，要對P-Y曲線進行修正，確保精確性。

所以我們引入PISA的方法，它把樁土進行修正P-Y曲線，同時打造海上一體化設計平臺，首先是泥面處載荷降低25%，同時機組塔架和分析采用全時程耦合分析，疲勞荷載更精準，可以降低支撐成本8%以上。同時做結構尋優(yōu)，考慮到基礎、塔筒、主機頻率、波浪頻率的匹配，可以降低支撐結構成本大概是在10%以上。

針對陸上著重介紹三款產(chǎn)品:

一是鋼混塔筒。經(jīng)過這么多年的發(fā)展比較成熟穩(wěn)定，它的核心優(yōu)勢是發(fā)電量可靠、本身結構的可靠性，現(xiàn)在混塔市場占比規(guī)模已經(jīng)提升上來了。

二是施工。通過這么多年的經(jīng)驗，效率也能得到保障。以前對它的定位是低風速的地區(qū)，現(xiàn)在隨著機組容量的增加，需要考慮大兆瓦機組和大風輪機組支撐結構的適配性，鋼塔直徑設計瓶頸和整體的經(jīng)濟性，不如現(xiàn)在的混塔。適用范圍，更多是瞄向三北大基地，以及沙戈荒。

我們在鋼混塔方面做了哪些研究？首先是對結構頻率的尋優(yōu)，做全時程分析頻率的情況。我們找到塔底和塔身極限載荷區(qū)間解，綜合考慮材料成本、運輸成本、吊裝成本確定塔筒的比例。右下角的圖，塔筒頻率適合范圍有頂峰，在頂峰上做頻率的下滑。

塔筒不可避免的結構非線性轉階段，海裝在轉階段上做大量的理論分析和實驗驗證。鋼混過度段是材料非線性和結構的非線性，受力也非常的復雜和特殊。所以我們做大量理論分析的情況下，還做模型的所比實驗，我們采用鋼混的形式。實踐結論表明，鋼混組合形式的受力特性，較純混凝土提升2.5倍。

三是混塔裂紋進行限制，以及開展相應的模擬分析，以及做局部釋塊和模型的驗證，去探究裂紋發(fā)展的變化趨勢。

下一塊介紹海裝在其他高塔領域做的樣品，這款產(chǎn)品是“格構式塔架”，今年在山東有樣機，今年在穩(wěn)定的運行。為什么我們要推出款產(chǎn)品？從鋼塔的演化到混塔，未來往高大做的趨勢是延續(xù)的。為了承接更大的載荷，要考慮更多的結構形式去應對。格構式塔有什么特點？承載力更高、部件采用工廠預制、施工效率可以得到保證沒有模具費用、運輸靈活性可以得到保證、占地面積小。

我們對這款產(chǎn)品的定位是低風速和高切片、復雜地形，把它定位成未來超高塔市場的利器。

格構式塔受力特點，為什么采用鋼管混凝土？一是鋼管對混凝土的套估作用，混凝土是受壓的構件，但是風機受彎矩作用有一側是受拉的，需要用鋼管給它做套估。剛才這一塊，抗屈服的能力也是非常關鍵的一點，可以通過混凝土對它做支撐。

以前傳統(tǒng)塔筒的結構是圓柱形式，材料利用率并沒有得到發(fā)展，柱面形式之間的材料利用率會更高。我們在產(chǎn)品推出前也做了大量的模型實驗，新產(chǎn)品構件涉及到非常多的節(jié)點，來源于強度較核采用節(jié)點載荷進行驗算，但只是理論上的計算，真正到節(jié)點上的受力非常復雜，我們要考慮承載能力，以及做破壞性的實驗，所以也開展所比的模型實驗，來確保整個結構的受力特性是可靠的。

大家關注格構柱的連接是采用鉚栓的形式，首先我們采用的是環(huán)槽鉚釘技術，在航空航天都有廣泛的應用，特制的牙形達到緊固的作用。在此之外，我們還做相應性能的實驗，去看整個鉚釘和螺栓極限抗拉的對比。同時，我們也做探究看松動情況下對整個支撐的影響。

裝配式基礎，為什么我們要推呢？現(xiàn)在的風電場基礎也有一定的局限性，有一些隱蔽工程沒有辦法達到100%可靠，所以提出裝配式基礎的產(chǎn)品。這款產(chǎn)品首先是適配性比較高，市面上所有的鋼塔都能做到標準化的設計，包括機型范圍非常廣。同時采用工廠預制，可以實現(xiàn)現(xiàn)場免維護，縮短它的工期，縮短工期就是一個很大的優(yōu)勢，而且對它的定位也是用在沙戈荒大基地的項目。

工廠預制質量會更可控，流水化的作業(yè)使它的經(jīng)濟性非常有保障。  

裝配式基礎結構形式，分為預制構件通過拼縫連接實現(xiàn)組裝，其余與現(xiàn)有的技術形式相同，適用場景也是能夠適應的范圍。在這一塊關注裝配式基礎的受力特點，抗減設計和整體連接新的設計，這一塊做的受力分析，包括對它的安裝工藝做一定的研究，主要是針對同心度的控制，以及灌漿工藝的驗證，這款產(chǎn)品會在年底推出來，完成實驗樣機的裝機。

針對上面的幾類產(chǎn)品，我們再簡單的回顧一下針對陸上布局，依托于中東南部地區(qū)的混塔技術，逐步向三北地區(qū)進軍，同時裝備基礎也定位在這里，把它定位在中東南部超高塔區(qū)域和低風速區(qū)域。同時圍繞海上一體化建設，打造海上精品。

我的匯報結束，謝謝。

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）