2020年10月14日，浙江運達風電股份有限公司技術中心副主任羅勇水在2020北京國際風能大會暨展覽會（CWP 2020）上作了題為《高塔技術助力分散式風電平價上網》主題演講。

以下為發言實錄：

羅勇水：大家好，很高興和各位朋友一起交流學習。前面幾位朋友做分散式風電更多維度從行業解決方案和如何提供整套方案的角度，而我更關注于產品，一個高可靠性的產品如何助力分散式平價上網，所以我研究題目是“高塔技術助力分散式平價上網”。

分散式風電高塔技術分為三塊，第一高塔技術發展需求，柔塔安全關鍵技術，隨著塔架越來越高，為了追求低的ICOE，柔性塔安全性行業非常關注，這塊如何形成有效安全技術是行業的重點，第三超高塔架未來展望，隨著行業需求以及技術發展，160米甚至180米更高塔架如何提供技術支撐和產品解決方案。

第一塊做了風電評價的參考，相當于針對中國大陸地區平價從各個省脫硫電價返算，以及各個省開發投資來算，這里提到幾方面。第一相對來說綠色區域是平價區域，平價市場來了以后像狼來了以后還能不能勝出，能不能推進整個市場，各個省份如何做好平價有一個返算。黃色區域有部分可以做到平價，紅色地區是部分可以平價，也需要相關技術和相關產品來突破支撐平價市場，所以說這一塊想給大家引出來，中東部地區有些省份相對容易，但是有些省份在技術和產品這塊需要有一定突破和支撐。

所以針對中部平原也是分散式發電主要區域，中部平原風速低、切片大，高塔技術因為市場需求以及產品競爭力所帶來的，從右下方2015—2019年公開可查詢數據，新增容量是非常大的，中部地區累計裝機容量，從這兩張圖可以看到中低部是整個風電廠新增容量非常重要的一塊，這是一。第二在整個中低部低風速地區，我們如何做到一個解決方案，其實大家看右上面一張圖，縱坐標是SOE，橫坐標是輪轂中心高，更高的塔架和相關產品技術是提供最優ICOE的途徑，這張途徑根據成熟140途徑做，如果160和180技術做，如果160以及180技術做的更好，而且產品提供更大競爭線的話，整條曲線還可以做的更低，從這個角度為平價市場提供很好的支撐。

從剛才講到高塔產品可以從兩個維度，左邊那張圖是2019年新增風電機組輪轂高度的分布，常規塔架90米占比比較多，在100米、125米、130米、140米，相當于120米及以上高塔市場，140米占比是非常大的，這是從輪轂的維度。從右邊這個維度是現在行業主力機型匹配輪轂高度，也可以看得出來140米現在來說高塔這塊絕對中流砥柱，140米目前行業能提供一個是柔性塔架技術，第二是混塔技術，這兩個技術對于行業都在使用，相對而言柔性塔架技術在行業裝機容量更多。

所以針對于市場需求以及目前140米在行業里面應用量以及技術特性，所以說下一張關于柔性塔架安全關鍵技術的介紹，柔性塔架大家通常理解的，高塔在扭腰，仔細看它晃動非常大，而且停機狀態下，柔性塔架最關鍵兩項技術，一項是共振穿越。我們可以簡單看一下，鋼性塔架是指一級固有頻率1—3級之間，柔性塔架指固有頻率低于1P，跟1P需要交叉，交叉點是共振點，這是運行過程中。第二渦激共振技術及抑制研究，渦激是一個動圖，相對來說大家前一陣子包括行業虎門大橋或者相關都了解過，所以在渦激這一塊設計范疇是非常廣的，從調光階段、整機并網前，整機并網20年之內風電廠斷電怎么處理，偏航故障怎么處理，大部件維修，排放編輯怎么處理，它需要的是整體的解決方案。

針對共振穿越技術這塊，右下角這張圖大家可以看到在中間有一段是塔架固有頻率，跟1P提升過程中交接處，我們提出快速穿越轉速的共振技術，柔性塔架本身鋼度的下降，同樣的推力下威力肯定變大，相應其他振動也會提升，所以說我們提出來塔架主動控制技術、動態推力削減技術和載荷最優停止控制策略技術，這些技術支撐機組平穩運行，同時在安全情況下提升最好的發電量。

而對于第二塊就是渦激技術，從分析角度看，這個階段大家可以看到左邊是結構模態的分析，這是吊裝階段有渦激風險，運行階段有一階、二階前兩階的運行風險，行業朋友可能會知道現在機組停機狀態下沒有并網前，葉片渦激跟塔架渦激耦合共振，葉片和塔架兩個渦激在一起會形成更大的渦激，所以葉片渦激遠遠大于塔架的渦激，我們有大量數據進行分析的。

從葉片脫落渦的選擇、葉片的距離這些都需要深入分析和研究，從技術研究角度從激發風速、鎖屏現象、耦合共振的等原因分析機理側。

既然研究了機理側，我們怎么樣處理這些問題，發現了問題怎么解決呢？所以在這一塊，首先吊裝階段相對來說是行業大家在應用也是比較成熟的，比如采用抗渦激或者擾流條，一個項目從吊裝完到并網是有時間的，這時候如何保證機組的安全，剛才跟大家介紹過了，這時候機組渦激風險還是非常大的。第二并網生命周期有20年的運行，20年大部件維修怎么辦，作為渦激來說跟風向90度，偏行會有故障、機組會斷電、大部件會維修，風向偏行理論上可行，實操性不行，因為太多不可控因素，對于機組斷電、偏航故障、大部件檢修、維護維修測試，這些方案以及臺風來了之后，很多地方直面臺風是要停機的，這些情況下我們該怎么處理呢？所以提出了運達抗渦激的運行模式，不增加任何成本情況下，我們可以讓機組自動調整到一個姿態和一個角度形成抗渦激的方式，這個渦激進行大量測試，同時相關發明專利申報，各方面支撐知識產權。

如果是采用這種方式不需要成本增加，而且是機組自響應不需要人工參與這種方式，如果是主機器或者其他方式，成本、安裝、維修都會增加，這個方式會更可靠。

同時針對剛才提到這個方式進行了大量的測試做支撐，從結構的主流，形成振動幾方面，第一顧有頻率，它的頻率跟激勵頻率鎖屏現象研究，以及鎖屏激發風速研究。振動起來鎖屏什么狀態，鎖屏取代政府和各方面能不能快速得到響應。第三本體控制策略有效性，所以右邊有抗渦激的效果圖，剛開始的振動，開啟這個模式振動力馬下來，有效支撐模式的運行。

第二指二階，剛剛講了一階的形式，一階這樣混，二階是中間混，二階在目前研究領域以及相關大批量應用提供阻尼的方式，有TLD和TMD兩種模式，理論上可行還需要考慮工程實際，所以采用特殊的方式，塔筒廠內預裝的形式，我們在塔筒廠完成了工作，后面工作是免維護的方式完成效果。右邊效果圖可以看到加阻前和加阻后，這個范圍可以提高80%，取決于不同項目進行定制化的設計，根據不同項目渦激風險性可以進行好的解決方案、調配和針對性設計完成安全。

所以柔性塔架的運行給行業帶來更好的解決方案，同時它的安全性和高可靠性也是行業需要關注和重點研究的一項技術，所以在這一塊兩方面研究保證產品高的可靠性。

除了大家介紹交流的140米，現在行業正在做如何高可靠性的技術，其實更高塔架會提供更好的ICOE，更高塔架對于技術上也是要求新的技術變革或者新的技術支撐。左邊這張圖大家可以看到這是趨勢圖，現在塔架往更高走這是行業趨勢也是發展趨勢，但是右邊這張圖是什么意思呢？柔性塔架的高度增加會帶來很多不可預知的風險，這里給大家舉一個例。

目前測風基本上都是0—200米的高度，200米以上有高空激流，高空激流跟風期變不是一個概念，所以在200米以上如果塔架更高，加上葉片在200米以上高空激流我們研究和技術怎么突破呢？所以說對于運行條件更惡劣，尤其是高空激流如何處理呢？以及塔架高了之后整體鋼性下降，它的阻尼更小、運行風險更大。所以柔性塔架140之后，整個行業150、160甚至更高，柔性塔架雖然大家在研究，整個產品推出比較慢，更高之后風險性不是直線上升而是幾何上升的方式，柔性塔架安全性和風險性也是行業需要注意和控制的。

對于更高塔架的方式不局限于柔性塔架的方式，這里提出來現在鋼制塔架占比非常大，實際上到更長一段時間，混凝土塔架或者其他塔架占比也會提升，從這方面大家可以看出來，包括現在已經有的分布式塔架等等在行業推廣和技術研究的一塊內容，從混塔、分片式鋼塔、分片式混塔，這是行業里有樣機和相關技術在做支撐和發展的。

對于這塊運達結合目前的情況，我們提出了運達166米混塔的方案，第一安全性高，且20年免維護，箱變內置，減少征地投資，高度可變，160—170，不同項目可以匹配不同機型和分輪直徑匹配不同經濟性。

20年免維護，一個塔架維護工作主要是螺栓，本身螺栓連接是需要禁錮，塔架本身維護工作很少，混凝土塔架由運力鎖力檢測相對平穩，會隨著風速的波動或者溫度的交變，因為混凝土有熱脹冷縮有一定變化，整體趨勢非常平穩滿足預期，所以這個狀態下以及設計之處滿足了數據特性，所以提出20年免維護的特性，混凝土塔架本體方案不需要研修和維護運力鎖。

箱變都是屬于機組外的征地，第一解決征地，把箱變放到塔筒變流器以下，要解決三個問題，箱變在封閉環境下安全性要考慮，要把箱變內置為單臺機組節省不少成本，這也是助力平價時代。第三模塊化配置，高塔架可以匹配運達3GW、4GW的平臺，匹配不同分論直徑、不同機組搭配高度提供更好平價解決方案的市場，從這兩個平臺可以看到是三電屏，電器方案穩定性更高，第二成本更低。

第二分輪直徑是可變的，我們利用三兆平臺可以從156—164，四兆平臺156—175，我們都可以匹配不同的市場來匹配不同的葉輪直徑，同時他們高度是可選的，以及機艙的重量，微微作為專項去提呢，低成本要求輕量化做設計，輕量化和高可靠性要捆綁在一起，單千瓦少于30公斤是什么概念呢？我是3.3的機組，我的重量小于100噸，也就是機倉3.3小于100噸，4兆瓦也就是110多，我們在輕量化做了相關工作同時也有技術研究，解決方案匹配助力分散式上網風電的情況。

謝謝大家！

（根據速記整理，未經本人審核）