12月3日-5日,第二十二届世界风能大会暨第三届汕头国际风电技术创新大会在汕头国际会展中心举行。针对目前全球风能行业最关注的技术创新方向,大会设置了8个专题学术论坛。100余位国际顶尖的权威专家,带来了最权威的技术信息与解决方案。嘉宾阵容之强大,学术信息之前沿,堪称风电界的“达沃斯”。这些创新论坛的举办,成为此次大会对全球风能产业作出的又一个突出贡献,成功搭建了一个世界级的高端风电技术学术交流与产业合作平台,并将在今后持续发挥风能学术引领的作用。

在12月4日举行的“风电混塔技术创新论坛”中,金风科技副总工,北京天杉高科风电装备有限责任公司总工徐瑞龙与辽宁和展能源集团股份有限公司副总裁混塔业务中心总经理郑权,首先进行了开场致辞。

徐瑞龙代表论坛主席团对论坛嘉宾的到来表示诚挚欢迎,并交流了三点想法:一是混塔正处在“向上生长”的时代,已经从一项新技术,发展成支撑风机大型化的关键支柱,这既是机遇也是挑战。二是安全为我们必须守住的“生命线”,要守住这条生命线需要创新,实现从“被动维修”到“主动预警”。三是希望通过本次论坛共同推动混塔技术行稳致远。

郑权表示,中国的混塔在过去五年实现了高度的跨越,也从选配转变成行业的标配,规模的发展需警惕质量风险。从工程实践者视角出发,需要从技术和管理双管齐下才能破解“高质量规模化”发展的难题,同时将创新作为生存必修课,产业协同作为是保障产业链价值与安全质量的关键。在论坛上形成的行业“协同创新平台”,能凝聚技术共识、破解共性难题,共同迎接风电作为主力能源时代的到来。

随后,论坛分为三个内容环节举行。在远景能源塔基和基础事业部副总经理、技术总负责人刘冰主持的“源头把控——混塔可靠性的设计关键”环节中,北京天杉高科风电装备有限责任公司支撑结构创新工作室主任王培显,上海电气风电集团股份有限公司高级工程师周瑞权,中国建筑科学研究院有限公司风电事业部总工潘从建,北京鉴衡认证中心有限公司混凝土塔架安全性风险管控产品经理郑帅泉分别针对混塔的可靠性设计级混塔与整机的一体化设计验证等议题进行了专题演讲。
王培显谈到,在风电机组大型化的进程中,钢混塔架应与整机进行一体化的设计,将风资源、整机及控制、混塔设计、材料性能及工艺匹配进行系统化考量、通过仿真、测试一致性比对及全生命周数字化控制,实现混塔全场景应用的可靠性。
周瑞权首先基于混塔的受力特点,引出多级预应力混塔的背景、技术特点及其优势。随后介绍了电气风电位于8度抗震设防烈度区,轮毂高度为185m的实际项目,详细讲述了如何考虑地震作用,如何考虑阻尼比,如何进行钢绞线的分级布置,如何进行张拉施工等关键技术,介绍了项目施工过程中的各项质量保证措施。并针对如何通过多级预应力混塔结合塔吊的形式实现250m以上混塔的吊装施工,为超高混塔施工提供新的解决方案进行了分享。
潘从建针对风电混塔的等直径与变径段组合塔形的变径段的损伤现象,基于载荷数据和原结构设计配筋,进行了变径段的线性、非线性有限元计算分析,结合损伤特征与分析结果,分析了混凝土变径段的损伤的机理;基于机理分析提出了变径段底部的环向拉应力的计算方法,确定了采用在塔外侧增大截面的加固方案。
郑帅泉介绍了混塔的发展背景、技术路线及工艺发展,梳理了在混塔全寿命周期国内外相关标准在混塔全寿命周期的应用现状(含国标、行标、团标及国际标准),剖析了标准应用中存在的荷载系数不一致、风荷载模型不匹配、疲劳计算方法、等问题,明确了混塔“特殊风电设备+专业土木工程”的定位,应进行第三方认证进行设计、生产及施工质量把关。

论坛的第二个环节,“双管齐下——预制及吊装环节的质量控制”由郑权主持。上海电气研砼建筑科技集团有限公司总经理林凡,明阳智能塔筒公司吊装总工程师冯聪,柳州欧维姆机械股份有限公司预应力公司副总经理,技术中心锚固技术研究所所长蒋业东就混塔预制及吊装的质量控制进行了探讨。
林凡谈到,随着混塔行业的快速发展,行业质量控制和成本控制难度日益凸显。上海电气研砼深耕混塔行业多年,构建完善的技术标准与质量管理体系,通过高强混凝土性能精准调控、精细化生产工艺管控及多基地信息化追溯,破解核心质量控制难题。同时布局C120+UHPC混塔的研发,搭建风塔高强混凝土数据库,为风电混塔项目提供高效、可靠的技术与质量保障。
冯聪谈到,在国家“3060双碳目标”的背景下,钢-混塔架伴随风电行业大风机、高塔架的趋势应运而生。吊装行业随即面临设备局限性、影响因素多、风险管控策略不足等挑战,技术创新和质量管控的必要性日益凸显。明阳在传统吊装工艺基础上,创新提出环氧胶真空搅拌,并结合AI技术对环氧胶涂刷、预应力施工等关键工序进行实时管控,在技术创新和质量管控方面取得优异效果。
蒋业东从预应力的起源和发展历程切入,强调了预应力在混凝土结构中的重要性,系统介绍了体内预应力系统和体外预应力系统差异,阐述了它们应用在风电塔筒的结构关键技术要点、遇到的问题和解决方案,如预应力锚点布置、预应力筋转向、预应力系统疲劳等。同时也强调了预应力系统的质量控制是混塔结构质量控制的生命线,只有做好预应力系统的制造、安装质量的管控,才能把风电混塔产品做好。报告最后也对预应力新技术在风电行业未来应用进行了探讨展望,以促进风电行业高质量发展。他表示,预应力系统不仅是现代超高风塔的结构基石,更是驱动风电行业向更高、更经济、更可靠方向发展的关键技术引擎。

“主动防御——检测、监测及维修保障混塔安全”为本次论坛的第三个环节,由北京鉴衡认证中心有限公司产品总监、技术总监符鹏程主持。浙江华东新能科技有限公司总经理张栋梁,中国水利水电科学研究院北京中水科海利工程技术有限公司,总工程师兼新能源工程结构研发部主任黄昊,江苏博为智能科技有限公司总经理丁华平,中汐建科工程科技有限公司总经理卢石望针对混塔运行阶段如何借助检测、监测和维修手段,及时发现缺陷、科学评估缺陷和修复加固,进行了介绍。
张栋梁谈到,混塔行业应摒弃“唯基建成本”论的单一评价机制,应站在全生命周期的成本和质量评估的角度建立良性的评价准则。创造性地将数智化运维技术引入混塔行业,通过“数字化健康监测+智能机器人巡检“相结合的运检模式,搭建了一套全方位、全要素的动态感知网络,有效保障混塔产品的全生命周期运行安全,响应国家关于推进能源装备高质量发展和强化质量管控的切实要求。
黄昊分析了混塔实体质量存在的问题,梳理了国内外混塔验收标准体系,并归纳了国内混塔在原材料、构件成品及施工吊装等方面的质量检测项目与方法。针对当前检测存在的不足,阐述了混塔结构中混凝土表观缺陷图像检测、混凝土内部缺陷精细化检测、非接触检测、爬壁机器人平台检测及预应力检测等先进技术,并对未来检测技术的发展方向进行了展望。
丁华平对风电机组混塔结构安全监测现状及发展进行了详细分析,并谈到江苏博为智能科技有限公司致力于以轻量化技术赋能风电混塔结构安全监测,构建了嵌入式存算一体软硬件协同核心技术,从“聚焦关键指标、优化感知架构、边缘数据处理”三个维度对混塔监测进行赋能,让混塔结构安全监测更轻便、更高效、更精确。
卢石望谈到,自2013年开始,国内的风电混塔已发展有13年,交付量达13000-14000台,其应用场景也从低风速高切变中原区域,扩大至“以大代小”改造的I类风资源区域,发展可谓迅猛,应用可谓普遍。从结构上分,风电混塔属于允许带裂缝工作的预应力钢筋混凝土结构,加之悬臂顶端承受高周动载,其缺陷与病害的诊治与运维值得业主及供应链的充分正视。因此建议应就混塔论混塔,而非单纯借鉴桥梁、地铁管片等领域经验,在此基础上构建混塔建管养标准体系。针对混塔的结构韧性和耐久韧性应双管齐下,并通过精细化设计、一体化生产安装过程管控与智慧运维,挺直风场资产的“韧性脊梁”。 CWEA

风电混塔技术创新论坛嘉宾合影
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