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增高塔筒。以100米为界,大气边界层分为普朗特层和埃克曼层,低于100米为普朗特层,高于100米为埃克曼层。普朗特层一般受地表影响较大,风速较低,湍流强烈,疲劳强度较大,影响到风机的寿命。风机在强湍流下,叶片受力不均,传导到主轴轴承、齿轮箱和发电机,引起机械损害增加。现有的风力发电机轮毂高度一般都低于100米。
在埃克曼层,风速会升高,湍流更小。举一个中国中部的例子:在70米高空风速为5.06米/秒,则120米高空为5.62米/秒,风速增加11%,对应年发电量能增加33%。增高塔筒后,由于湍流减小,叶片受力相对均匀,延长了机组疲劳寿命。另外,由于高空风能增加,风机利用小时数提高,相应减少了发电的波动性,电网更易于接纳,因而增高塔架高度是在低风速地区获得更多风能的有效技术手段。
三、混合塔架技术
MECAL公司开发的混合塔架有两种形式。典型的混合塔架上半部分是标准钢筒,下半部分是优质的预制混凝土塔架。混凝土部分每一段高度可以调整,由多片预制板材拼合而成,组合方式也可以调整。每一段混凝土塔筒首尾衔接起来。为增加混凝土塔身的抗拉性能,整体再通过预应力钢缆与地基相固定。混凝土部分的顶端通过一个接合器连接上半部分的钢筒。这一设计已经把塔架建到了160米,如果吊装条件允许甚至可以建到200米以上。另外也可以根据不同成本估算的需求把增高型塔架设计为全预制混凝土塔架,这种塔架已有建到140米的实例。这些技术在中国已经取得了专利。
混合塔架由于采用不同材料制造,经过精确计算设计,塔架自振频率可调,可以避免与叶片的通过频率发生谐振,因而不用改变机组控制策略,其支撑刚度及抗疲劳性能提升。另外以水泥作为原材料的塔架价格更趋于稳定。
混合塔架的制造:混凝土部分可实现本地制造(本地工厂或移动工厂),本地雇佣人力,原材料本地化。
运输:由于本地制造及分块运输,可以缩短运输半径,不需要超大运输车辆,无特别运输要求。
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