平價風電時代解決方案：鋼-超高性能混凝土體內預應力塔筒

一、背景介紹

自陸上風電進入平價時代以來，受風電項目投資收益率的影響，機組大型化趨勢明顯加速。主流風機制造商均已推出10MW平臺級別機組，搭配200米以上的葉輪。機組大型化帶來初始投資成本的顯著降低，但同時也對塔筒支撐結構提出了更高的要求。

對于高塔筒而言，傳統的解決方案多采用體外預應力鋼-混凝土組合結構，搭配普通高強混凝土。此種塔筒具有安裝方便快捷、工藝成熟等優點，但同時也具有構件尺寸大，不利于生產運輸，承載力和抗疲勞性能受限等缺點。隨著風機和葉片的快速迭代，傳統塔筒方案已經逐漸難以適應載荷和頻率等技術要求。

在此背景下，我司研發設計了適用于陸上風電機組的鋼-超高性能混凝土體內預應力塔筒，有效的解決了日益增加的載荷水平與嚴格的頻率和葉尖凈空要求這一核心矛盾。

二、技術方案

我司混塔方案采用鋼-超高性能混凝土組合結構，并采用體內預應力技術。下部由超高性能混凝土預制構件安裝而成，中部通過鋼制過渡段過渡，頂部由傳統單管鋼塔筒組成。

下部超高性能混凝土構件由幾類標準模塊構成，分別為等直徑模塊、錐形過渡模塊和頂部錨固模塊。在預制模塊中預留體內預應力安裝孔道，安裝完超高性能混凝土構件以及鋼制過渡段之后，進行預應力穿束和張拉，使得超高性能混凝土構件緊密連接成整體。最后安裝頂部單管鋼塔筒，通過L形法蘭與鋼制過渡段連接。

主要創新點在于：

1）混凝土塔筒部分采用了一種直段-錐段-直段的體型，減少了構件種類，即減少了模具的一次性投入；

2）混凝土塔筒部分采用了超高性能混凝土和體內預應力的組合，充分利用了材料的強度，同時很好的控制了主材用量，在滿足結構安全性的前提下，使得結構保持輕巧，實現了承載力和頻率以及葉尖凈空要求的平衡；

3）在混凝土塔筒中上部設置了部分預應力錨固點，有效的解決了混凝土受壓疲勞問題，同時也降低了預應力鋼絞線的用量。

三、應用案例

我司在原材料、配合比設計、質量控制等方面攻克多項技術難題，目前已經實現超高性能混凝土構件的量產，并且成功應用于巨石漣水、國投寶坻和國華順寧等項目中，取得了優異的效果。相比于傳統混凝土塔筒，我司混塔具有輕質、高強、表觀質量好等一系列優點，得到了業主的認可和好評。