2023年混塔暴增-中标近4000台+交付近2000台+180m塔架批量交付:如何迎接高混塔風電市場薄發挑戰?
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從2015年 台混塔樣機樹立以來,不到十年的時間,混凝土塔機風電2023年的風電中标數據統計顯示,陸上風電采用混凝土塔架的裝機容量接近18GW,按公開中标陸上風電統計數據測算,混塔的風電市場占比高達30%,實屬出人意料,2023年陸上風電單機平均容量5.5MW的數據測算,其采用混塔的塔架數量已經突破3000根。實際初步統計數據顯示2023年:
混塔實際中标混塔風電台數接近4000台,交付數量接近2000台
塔架風機(金風科技185m)
140m以下無混塔:風電整機全線進入混塔時代
球哥一直是混塔風電的執着粉絲,近期對混塔的調研和考察也非常多,2023年9月,球哥現場見證了塔架陸上風電的現場吊裝,項目業主為三峽新能源,整機供應商為金風科技,塔架供應商為金風科技子公司北京天杉高科,項目采用了徐工的1250Ton履帶吊,曆經一個月完成了項目的吊裝。
從業内高塔架的開發應用看,中國風電龍頭在混塔高塔架的風電開發方面顯然實現了彎道超車:
金風科技:2024年3月秦皇島金風撫甯區10萬千瓦風電項目開工。項目安裝18台機組的風電項目,185米鋼混塔批量項目。從金風科技給出的媒體信息看,阜陽三峽風電場的185米鋼混塔樣機已經具備了批量投産的條件。
明陽智能:2023年170m混塔風電也在其老闆老家實現了批量裝機,據媒體透露,190m的混塔樣機正在準備中
遠景能源:2023年170米混塔在2023年實現批量交付;
運達股份:2023年開始實現了180米超高性能混凝土材料混塔風電吊裝,并在5月初實現180米超高混塔風電項目首批機組并網。
行業統計顯示,2023年的風電塔架高度從140m開始,基本全系列采用了混塔塔架,原因很簡單。随着單機功率加大,風機的葉輪直徑成倍增加。以當前的主流5-6.25MW高塔風機為例,葉輪直徑已經突破200m,而此前3-4MW的葉輪直徑 *大不超過165m,同樣風速條件下,塔架及風機整體的風載增加了40%以上,如果繼續采用鋼制塔架,其用鋼量将會大幅增加, *終鋼制塔架的成本遠超混塔塔架成本,而且混塔塔架的 *大優勢就是塔架整體剛性好,同樣高度的塔架,采用混塔的風機發電量将高出3-5個百分點,20年累計下來相當于一台風機多發一年的電。
正是混塔塔架在高塔風電的優勢,也就造就了 的混塔行業。金風科技真正批量自己開始從事混塔産業還是2018年開始。 *早開始的是國金新能源新疆哈密項目,但真正專業化較早實現混塔批量交付的卻是内蒙古金海股份,2018年一次性交付大唐100台套120m混塔。
在風電混塔發展迅猛的平價風電時代,原本默默無名的混塔也開始出現在了行業視野中,2023年,中國混凝土與水泥制品協會風電混塔分會成立。
2018年金海實現混塔批量交付:厚積薄發,混塔五強霸占80%市場
2023年北京國際風能展,球哥 發現北京建工集團旗下的商混公司開始進入混塔并在展會上開始宣傳。而在去年的混塔某個技術論壇會上,中材國際其旗下的海外國際也進入了混塔的市場,再看中鐵和中建等建築施工領域旗下的商混公司原先從事混凝土預制件的業務開始加入混塔的業務領域。
專業的事專業的人做。遠大在湖南的30MW300米風電項目就證明了這一點,風電是一個系統的專業領域,不是誰都能幹的領域。17日混塔論壇的結果證明了這一點,混塔前五名的實際供應商市場占有率超過了80%。不熟悉混塔的行業人士都認為混塔就是簡單的混凝土預制件,實際上,混塔與傳統的混凝土預制件有着更高的技術要求,在過去近10年的行業淘汰中,天衫高科,上海風領,上海研砼,金海股份及巨傑科技五家頭部企業昂立市場潮頭:
北京天杉高科風電科技有限責任公司
2014年成立,目前國内市場占有率規模較大的混塔供應商,因金風科技力推混塔高塔而占據市場優勢。
上海風領新能源有限公司
2020年成立,是近幾年發展快速并兇猛的混塔供應商,技術來源與 天衫高科同源于新疆水利院,在業内非常有影響力,其中江蘇漣水180M批量高塔項目來自于該企業。
内蒙古金海新能源科技股份有限公司
2006年成立,背靠三峽集團,是批量供應混塔塔架的混塔供應商,2024年三峽集團作為資本方高度重視混塔領域業務,董事長改派為三峽人員,由此可見混塔業務未來的市場發展态勢。
浙江巨傑混塔新能源科技有限公司
2018年成立,技術來源于電建華東院,是業内專業技術比較深厚的一家混塔供應商,
一重(黑龍江)風電混塔有限公司:2021
2021年成立,是一重集團進入新能源産業領域的一個分支,依托與上海電氣和金風科技的合作,大力發展其塔架業務,是混塔供應商。
批量交付的風電場-大唐滑縣風電(金海股份提供)
這裡不得不單獨介紹一下金海股份:這是三峽進軍新能源裝備領域産業的企業之一,就在2024年,金海股份中标了風電塔架項目:單機容量10MW,塔架高度185m,就這一點不僅證明了金海股份在行業技術領域的實力,同時也再一次給中國陸上大兆瓦風電發展提供了堅實的基礎。
是不是混塔的發展就是無限制呢,答案是否定的!
内蒙古包頭達茂旗-沙戈荒地區105米鋼混塔批量項目
高大塔架的未來在哪裡:吊裝設備、效率及安全将成混塔發展瓶頸
從技術層面看,風切變超過0.2的地區,風電開發企業會嘗試盡量采用高塔架獲取更多風能資源,按照天杉高科高層的技術分析介紹,風切變超過0.17,如采用185米的鋼混塔會比160米具有更好的投資收益率:比160米塔架的機組增加0.2米/秒的風速,全年折算滿發小時數可增加150小時以上,發電量提高8.38%,全投資收益率提升0.5%,而且 *重要的一個開發指标将被打破,開發風資源的風速降低到4.6m/s。
雖然從技術層面來說,做到260米甚至都沒問題,行業的專家表示。當前更高塔架更大單機容量的風電發展面臨幾個核心因素:
1、更高的高度,吊裝設備如何滿足:當前業内的動臂塔吊可以滿足200m 22Ton的主機機艙和輪毂吊裝,未來更高的高度甚至高達300m,設備如何滿足。
2、更大的單機容量風機,吊裝重量越來越大,安全性如何保證:同樣的風速條件下,原來吊裝3-4MW的葉輪輪毂8-10m/s的風速條件下可以實施,但如果未來10MW的風機,單葉片吊裝如果不采用塔吊吊裝,履帶吊吊裝單葉片預計超過6m/s的風速都無法實施。
3、更高塔架的混塔吊裝效率大幅下降,預應力鋼纜的實施更加複雜:超過150m以上純混塔其預應力鋼纜施工和技術方案都将非常複雜,在預應力方案上非常謹慎。
4、更高的塔架對吊裝設備的要求更高,吊裝設備的更新疊代增加吊裝成本:當前180m的塔架市場上1250Ton的履帶吊和2800ton.m的塔吊能滿足,185m及以上的塔吊如果采用履帶吊需要至少1350Ton以上設備,其設備使用成本将會大會增加。
鋼混塔安裝效率參差不齊,天杉高科趙總在采訪時提到, *快的可以在4天吊裝1台, *慢的安裝過程可能超過2周,這個數據應該來自于120-140m的塔架高度。實際上160m的塔架吊裝含風機葉輪,至少15天才能實現。
就這一點看,全地面汽車起重機基本上要推出高塔架的吊裝市場,因為3000Ton以上的汽車吊其設備使用成本将大大提升,同時該設備也是屬于非路面汽車設備轉場也是非常複雜。當然,這裡不得不推薦使用動臂塔吊,也就是我們說的塔吊。
高混塔+動臂塔吊:未來高空風電的解決方案
從設備屬性看,動臂塔吊屬于建築設備,但在國外,塔吊用于混塔高塔施工已有近20年的曆史,塔吊使用成本相對履帶吊要低,同時其安全可靠性遠高于履帶吊和汽車吊,其安全施工風速15-20m/s,更重要的是其作業施工的面積是履帶吊和汽車吊的一半都不到,而且其設備作業參數可滿足5年之内無需升級的要求,也就是說塔吊無論風機的重量和高度怎麼變化,可以五年内不用升級設備滿足現有風電場的吊裝要求。
江蘇漣水的180M混塔吊裝結果顯示,履帶吊吊裝效率基本上30天才能完成1台風機及塔筒的吊裝,而永茂建機的塔吊實現了25天完成一台風機及塔架的安裝。
江蘇漣水風電項目180塔架-永茂建機3280動臂塔吊現場(永茂建機提供)
當然,不是說履帶吊吊裝不可以,從效率和成本來看,1350Ton級别乃至更高噸位的履帶吊其設備使用成本将會大幅增加,而且從使用範圍來看,山地風電160M高度塔架級别的風電項目當前已經出現了履帶吊無法滿足組裝的問題,因為主臂組裝需要較大的土地空間,而山地房地産的基礎區域無法提供相應的面積,更重要的是葉輪的組裝更是問題,這也就更加體現出了動臂塔吊的優勢,其作業空間僅需要30*30pfm 的空間。
166m塔架塔吊吊裝,塔吊占地20*20pfm(永茂建機提供圖片)
180+m混塔風電:挑戰如何迎接
其實,混塔高塔的發展,越高其吊裝越複雜,安全更重要,而使用範圍的更廣,就帶來了其混塔的安裝環境問題。塔架分段和分片之間除了預應力系統固定外,還需要填充連接,否則兩者間會産生應力,出現應力集中導緻缺陷産生。塔筒環片之間還需要環氧基或水泥基做填充材料,在一定固化時間後進行下一道工序,這裡就不得不提到環境溫度問題。北方地區冬季安裝的效率除了吊裝效率還還在粘接效率。因為環片之間的粘接直接影響整體塔架的性能和安全。
185m的高度肯定不是終點,我們可以相信。目前國内185m高度的混塔項目已經接近200台套,目前我們的混塔風電都在140m及以上的塔架高度,主要集中在低風速高切變的區域,這一片區域主要在中東南部區域,溫度較高。随着未來塔架高度超過140m,混塔的應用将會全部進入三北區域,這一片區域的溫度将會低于零下20度,如何保證低溫粘接性能,将會成為風電的新挑戰。
由此可以預測,未來140m以上塔架高度的風電基本全覆蓋陸上風電,未來2-3年,混塔的塔架市場将覆蓋60%以上的陸上風電,風機塔架台數将超過6000台架以上,這對高塔的混塔産品及高塔吊裝市場迎來新的挑戰,當然混塔的風險也不得不引起高度重視,對于建築而言,混凝土之間不承受動載疲勞載荷,而混塔需要承受疲勞動載,同時還有混凝土與金屬鋼塔的頻率匹配問題。
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