风机高塔筒应用归纳
2018/01/03 
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随着国内低风速及超低风速风场进入大规模开发，更大尺寸的叶轮，更大容量的单机容量及更高塔筒高度的设备方案也进入了大规模应用阶段。本文就市场中现有的高塔筒技术进行了如下归纳：
国内外的高塔筒方案多超过120米。在120-140米区间内国外已经有大量装机和广泛的商业化应用。在统计超过120米的塔筒高度应用案例中，既有全钢，全混及钢混的主流方案，又不失格子框架/木质结构等小众路线。如果考虑运输及安装方式，行业内的主流技术又可以分类为多个流派。总体讲，从行业领导者的经验看，120-140米塔筒高度区间内全钢及钢混为较经济的解决方案。受限于现有全钢结构的技术限制，在塔筒高度达到150米及以上时钢混结构为经济解决方案。
国外著名风电企业的方案中，维斯塔斯为全钢结构的拥护者及领导者。其全钢塔筒高度已达到137米的新高度，更高的高度往往需要其LDST技术的应用。而通用/西门子/Enercon 等企业的大规模应用中多以全钢及钢混结构方案并行，其高度可达160米，通用电气为例其钢混结构的应用范围已超过160米上限，完成120-160米现有高塔筒应用的全覆盖。
国内的竞争结构相似于国外，行业领跑者远景主推全钢塔架，金风则是全钢与钢混并重，两条腿走路。目前金风120米全钢和钢混均开始批量安装，远景则已经开始吊装140米塔架，表象上比金风领先半个身位。但是与维斯塔斯相比，远景120米塔架重于维斯塔斯的140米塔架，技术有待提高。
全钢塔筒从防共振/降载荷的角度讲可分为刚性与柔性技术，而当全钢结构达到一定高度后，柔性技术基本成为必然选择。目前看到的主要产品基本在120/130/140三个档次（维斯塔斯的 V150-4.2MW-166米全钢塔有别于传统定义），吊装方案有全叶轮+揽风绳和单叶片吊装等。
钢混塔按照混凝土和钢架的应用比例可变化为不同的形态，其应用也往往有更大的弹性，在2017年的德国某项目应用中，GE的风机通过混合塔方案被置放于储水塔上从而达到了178米的高度（Max Bögl160+方案 ）。目前的主要产品指标覆盖120米到164米区间.混合塔的方案往往已预制+拼装的方式完成安装。
当然，高塔的应用随着地域的不同而不同，相同的厂商可能在不同区域提供的产品方案设计也不尽一致，比如在部分国家市场维斯塔斯选择了应用混合类的塔筒方案。所以，在归纳各厂商的技术路线时要结合本国情况。
下一阶段的技术会朝着简单安装及运输方式，轻薄材料及无焊接等简单制造方式演变。从而达到更高高度，更低成本的目标。如下为公开信息搜集的已投入运行的高塔技术资料，可供参考：
1.全钢塔筒
维斯塔斯LDST技术：主要应用于维斯塔斯的3MW平台及小兆瓦超高方案。其核心为塔筒底端演变为大直径的单元，此单元由现场组装完成，在工厂中将椎体等分为三片。在完成下层塔筒安装后上方可安装标准尺寸的塔筒。现有应用中最高为160米。
一些专业人士还提出了全钢结构+副塔支撑技术，即在原有的全钢塔周围建立同样钢材料的副塔结构用于支撑，从而保证了主塔可以达到更高的高度。
与之相似的技术还可以有牵引型全钢塔，比如可以类似于测风塔，钢塔被三个不同方向的钢缆所牵引，维持自身平衡，实现更高高度的推举。
对于传统的刚性塔，有关人士还建议是否可以考虑分割设计。比如现有塔身由3-4段的塔筒单元安装而成，每单元由3段子单元焊接而成。国外某厂家的刚性高塔/混合塔方案中有所体现这一理念，其方案上部安装标准化塔筒段。为了提高载荷，减弱共振，将下部基础塔筒段子单元继续分割后焊接。从而在刚性塔的局限下整体提高整塔的性能。
2.多边形塔筒
GibraltarStructure的BSST（西门子相似）方案，方案中全塔仍由分节安装完成，但每节的单元在现场即可由左下图中的片状薄板闩起。现有应用中为125米。
Lagerwey的MST方案中4.0-4.5MW L136 举高至132 /166 米
另外业内人士提出将塔筒片组装成为圆盘进而完成圆盘的相似方案设计。此方案可根据风机重量级尺寸和所需高度提供灵活的定制化方案，同时维持了超低的成本。不失为未来发展的方向之一。
GE的SFT方案，此方案同样为多边形塔筒方案，方案采用了格子框架的思路，类似于常见的高压电线塔架，此方案塔筒外部有材料包覆内部的框架结构。现有应用中为139米。
3.预制混凝土拼接塔
ESTEYCO的PCTT方案，整体塔筒类似吊装车辆的伸缩力臂，运输至现场后安装完成后可自举升至全高。现有应用中为120米
爱荷华大学/西门子共同开发的有美国能源部支持的HEXCRETETower方案。在工厂中浇筑单体混凝土运输至现场后拼装。下图中和右分为两种拼装方案。现有应用中为120米和140米，分别应用西门子的2MW和3MW平台。
奥地利的TUWIEN大学正在研制的技术为环状单元现场罗列安装后现场浇筑水泥，但是其尚处于试验阶段，并未达到高塔筒的硬性要求。
4.混合类型塔
GRI的钢筒+拼装混凝土混合塔技术：覆盖的高度120-160米，可为各风机厂家提供定制化解决方案。
Enercon 的钢筒+拼装水泥盘技术：上探至160米高度完成 4MW机组E-126 andE-141 EP 的应用 与GE方案类似，其下方也有两段基础混合型塔筒，每段塔筒分等分为三部分，在现场拼装完成。
钢筒+多边形塔架/格子框架类似于组合类的选择，更多的厂商可能会选择传统管状钢塔与其他技术结合的方案，从而实现举高风机的指标但同时满足节约成本的要求，现有国外领先的方案中不乏将传统刚性塔与上文所述技术结合的研究，相信不久的将来我们会看到更多更广泛的应用。如Senvion与 SIAG的采用与多边形塔筒方案组合实现3MW M122 风机139米塔高的应用。现有方案中的最高高度可达160米。Nordex Delta4000 149/4.0-4.5 机型通过与多边形塔筒方案组合实现 145 米到164 米塔高的
