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“向天借风”有风险 分散式风电高塔技术难点如何破?

北极星风力发电网  来源:北极星风力发电网  作者:冉小冉  2019/9/6 12:06:28  我要投稿  

北极星风力发电网讯:如今,陆上风电逐渐向中东南部低风速区域迈进,高塔筒、大叶片也成为该区域提升发电量的主流解决方案。在日前召开的“第二届分散式风电大会”中,北京鉴衡认证中心解决方案副总监符鹏程指出,据实际测算,当风切变值为0.3时,塔筒每增加20米,风机等效利用小时数可增加约200小时,可见高塔在中东南部、尤其是处于低风速区域的分散式风电来说有明显的经济性优势。

不过,当前国内高塔技术仍存在一些问题的技术难点,虽然部分领先企业已经形成相应的解决方案,但仍需开发方重视高塔的技术难度和质量风险。

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北京鉴衡认证中心解决方案副总监符鹏程

“全钢柔塔的重要表征为塔筒频率降低、高度增加,这两个点导致了全钢柔塔的一系列风险点。”符鹏程指出,“如频率降低会导致‘塔筒共振’和‘涡激振动’现象;高度增加则会遭遇塔顶摆幅、低空急流以及运输安装和维护上的困扰。”

众所周知,“共振”是所有工程学都极力避免的问题,当前业内主要通过“共振穿越技术”、“不平衡补偿技术”以及“增加阻尼”等解决方案来规避塔筒共振所带来的破坏性以及安全隐患。

另一方面,当风吹塔筒形成的脱落涡频率和塔筒频率相近时,塔筒也会发生共振,这种流体和结构物相互作用的现象被称作“涡激振动”。其一方面会增加吊装难度、影响运维效率以人员安全水平;另一方面也会较大成度上消耗机组寿命。

针对“涡激振动”,当前主要解决方案是吊装时在塔筒上增加扰流条,破坏气流走向;运营时增加空转时的气动阻尼、塔筒中上部加硬件阻尼(如水箱)、或塔筒外壁焊接肋板等。目前,鉴衡认证也要求所有认证的厂商进行涡激振动(包含一阶和二阶)的考虑。

“全钢柔塔的主要技术难点在于整机的控制设计,但对于钢混塔来说,其技术重点则更偏重于塔筒本身。”符鹏程指出。

在钢混塔的设计环节中,混凝土段和钢段连接位置由不同的材料组成,其载荷传递相对复杂,需要详细建模进行有限元计算;需对混凝土受拉区的疲劳强度以及内部钢筋的疲劳强度进行验算;对于防裂缝的标准均应一一遵从。

其次,在钢混塔的吊装过程中,保证吊装垂直度也是其技术难点之一;在温度变化较大的区域,应重点关注温度变化对混凝土段强度和垂直度的影响。

综上所述,虽然采用高塔筒技术提升机组发电量是当今世界流行且成熟的手段,但高塔筒并非增加塔筒高度这么简单,对于钢柔塔其本质是通过先进的控制技术解决塔筒增高带来的各种新挑战,对于钢混塔则涉及一系列塔筒本身的技术革新。

符鹏程建议,开发商应谨慎选择经过专业第三方评估认证和实践验证的、符合标准规范要求的高塔筒风力发电机组;同时需要对其运行数据进行分析,确保其在安全设计之内,以保证机组安全、稳定运行和生产。

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