一边“卷”风机，一边“卷”塔架！

如果说风电机组是风能的CPU，那么风电塔架便是风电机组的基础。

近三年，中国风电机组新机型市场周期缩短，大型化趋势迅猛，带动塔架高度同步攀升，频频刷新风电新高度。

传统塔筒难以适用市场变化，由此，衍生出全钢柔塔、混塔、桁架塔等，围绕提高发电量这一核心目标，成本、稳定性、安全性等成为考验各种风机塔筒技术的关键要素。

2023年，各大业主、整机商及设计院等纷纷推动更高、更轻量化的塔筒设计在项目中进行应用。尤以混塔为代表，以其广泛适应性和成本优势成为140米及以上项目的最佳选择。

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120-140米：柔塔为王

目前，高度在120米-140米风电机组，已多数采用柔塔，相对刚性塔筒，塔筒重量及造价明显降低。据风电之声 2021 年不完全统计，中国市场自 2016 年首台 120 米全钢柔性高塔率先投运以来，市场上在运 120-140 米高度高塔筒风机已经超过 6000 台，其中全柔钢塔约占 87%。

柔塔占据2021年中国市场的主要份额，并向更高的市场迈进。

2021年，东方风电、运达股份、金风科技分别完成150米全钢柔塔、153米超高柔塔样机、165米大直径超高钢制柔塔样机的吊装工作，其中金风科技的165米柔塔一举创下亚洲第一高柔塔纪录。

但当柔塔到达这一高度，柔塔的天然缺陷被进一步放大。据悉，柔塔解决了塔底大直径用钢成本过高和运输受限的问题，但付出了降低塔架频率的代价。

相较120-140米柔塔只需考虑一阶振动时的自动偏航、变桨抗涡功能，二阶振动的液体阻尼器设置，吊装时的涡激振动而言，160米及以上柔塔需考虑高阶振动问题。

金风科技全资子公司天源科创下属天杉高科于2021年发文表示，柔塔为了避免受涡振破坏，需要采取一系列措施。同时国内风场的现状是吊装完成距离上电还有时间窗口期，运营期间也有断电风险，没电就意味着风机失去控制。失电状态则需要通过外接电源、加装硬件阻尼等避免塔架发生二阶涡振。这些预防措施全部需要经过专业的算法和精确的测试才能制定，对于不同项目不同塔架必须制定针对性的整套方案，对系统控制技术能力及整机运维技术能力要求非常高。

柔塔继续向上攀升的难度可想而知，近两年未在公开报道中查询到有更高的柔塔项目布局。随着塔架上升至160米的高度，柔塔与混塔此消彼长，这一趋势与国际市场占比吻合。

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桁架塔研发多样化

不用于传统柔塔，桁架结构的风塔结构刚度大，阻尼比大，可避免塔架与风机转频共振，不需要特殊的防止“塔筒共振”和“涡激振动”的控制策略。

2022年6月，由中国电建山东电建三公司承建的全球首个预应力桁架结构风电场——金胶州分散式风电场实现全部风机并网发电。该风电场由里岔、铺集、洋河三个分散式风电场组成，共安装有18台160米高和1台170米高风力发电机组。

运达股份为铺集项目提供了桁架与塔筒混合式塔架的安装模式，首台桁架式风电机组于2021年11月吊装完成。由此，运达股份成为国内少数实现柔塔、桁架塔、钢混塔三种塔架形式应用的整机企业。

受益于桁架结构，金胶州分散式风电场项目成为全国单个风机基础混凝土用量最少的项目，仅220立方，也成为全国单个风电机组永久占地面积最少的项目，单机占地面积仅6平方米。

据了解，相较于传统风机基础，桁架塔可降低对塔下农作物种植或塔下植被的影响，同时减少了铁塔实际占地面积，节约了土地资源。在节地优势明显的同时，这一技术适应性很强，适用于跨河道、跨道路建设，适合山地等不平整路面，可应用在集中式和分散式风场，运输及吊装更灵活。

近年来，整机商持续对桁架塔技术进行研发。今年11月，由中车株洲所自主设计开发的国内首台三边形桁架塔风电机组在河南民权顺利并网成功。据中车株洲所数据显示，该桁架式超高塔技术产品发电量相对于普通机型增加15%，基础建设成本降低30%左右，为构建平价时代的竞争优势提供有力支撑。

中车株洲所指出，该风机塔架桁架部分采用的拉铆连接技术相较常规连接方式，连接可靠性提升，保障机组运行安全，并采取模块化设计，三边形结构能够减少钢材用量，各单元结构安装方便快捷，有效节省安装时间，整机及塔架安装时间缩短至10天以内。

中车株洲所还与中建五洲共同打造了三立柱式160米超高桁架塔样机，该风机今年10月落地河南商丘，风机采用新型桁架结构的新技术，通过转接段设置的6片法兰连接过渡桁架与筒体。该样机的吊装对超高桁架塔具有里程碑意义。

除中车株洲所外，今年远景能源对外透露已完成桁架式样机设计，公司将为行业提供包括钢塔、分片式、钢混塔、桁架式等适应不同场景的全栈解决方案。

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140米以上：钢混塔架占比超过1/3

对于超过140米以上的超高风机，混塔风电机组具有就地部署、倒运便捷的优势，且成本明显占优，满足风机平价时代业主对投资回报率的要求。

对于大叶轮大功率机组而言，混塔也具有大刚度、高频率的特性，抗疲劳性好、稳定性高，无论是应用于高切变高风速地区，还是应用于低风速高塔架场景，都能提供更好的结构安全保障。

2021年，天杉高科研发并安装了155米预制装配式塔筒架，标志155米高度钢混塔架进入商业化运行阶段。同年，国内首台170米钢混塔架在国电投鲁阳风电场落地，许继风电这台机组下部为三节层层嵌套的多边形混凝土结构，采用自提升装置将整机送上170米高空。

这是柔塔难以触碰的高度，混塔的市场前景开始释放。2022年，包括金风、明阳、运达、电气风电等在内，头部整机商自研混塔纷纷进入批量商业化应用阶段，风电塔架商用高度正式迈向160米。

当年8月，由明阳智能自主研发设计的160米超高钢混塔架在安徽灵璧灵北风电项目成功吊装；同月，天杉高科承接的国内首批19X叶轮直径5.X风电机组160m钢混塔架于安徽谯城首吊成功。另外，安徽省首个批量使用160米混塔方案的陆上风电场项目——亳州市万通风电场首台风机混塔段吊装完成。

10月，运达股份襄北风储一体化风电场项目轮毂高度160米混塔机组完成吊装，电气风电首台自研自制的标准化、模块化“3060混塔”型风电机组在甘肃省金昌市潮水山戈壁滩顺利完成吊装。

2023年，这一高度再次跃升。金风科技于今年9月成功完成185米风电塔架吊装，该高度相当于近60层楼，创造全球陆上风电塔架高度新纪录。

CCPA风电混塔分会表示，自风电平价时代起，钢混塔架作为风力发电机组支撑结构在平原、东北、山地、丘陵等区域实现规模化应用，塔架高度也从120米至185m米实现市场主流机型的匹配。

有数据显示，近年来，在140m以上风电机组中，钢混塔架占比超过1/3，风电机组大型化更有利于充分发挥钢混塔架承载性能。2023年，装配式高强度混凝土风电塔筒发展进入高速发展期，并随高度增加混塔占比越来越大。

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2023年，混塔项目频落地

今年，整机商你追我赶，已完成多个超高钢混塔项目吊装工作。

按照吊装时间看，继去年10月完成首台混塔吊装后，2月，电气风电又一自研自制的160米高“3060混塔”，在华电齐齐哈尔富拉尔基50MW风电项目顺利完成首台吊装，开创在高寒地区安装混塔式风机的先河。

5月明阳智能罗山风力发电项目顺利完成首台170米钢混塔风电机组吊装。该项目为国内首个170米预制混凝土塔架批量应用的风电项目，混塔段采用高精度预制结构。

6月中国海装在河南地区完成适配市场主流风电机型的160米级钢混塔筒完成吊装，该钢混塔筒由标准钢制塔段和混凝土塔段，加上转接段连接组成，是中国海装众多支撑结构中的主打产品。

9月，金风科技成功完成185米风电塔架吊装，该高度相当于近60层楼，创造全球陆上风电塔架高度新纪录，为风能资源的高效开发与利用拓展了新的边界。

10月，远景能源首个自研GTS全栈式塔架系统的170米混塔+135米分片式钢塔项目在台前批量交付，其中混段高达137.3米。

同月，运达股份180米超高混塔批量商业化项目——巨石江苏涟水项目首台WD200-5000机组完成现场吊装，该项目是全球范围内首台超高性能混凝土（UHPC150）塔筒首次投入使用，亦是全球混塔段中最高强度等级的塔筒，混塔段高达157.4米。

以上项目多位于河南等低风速地区，如明阳智能项目位于河南省信阳市罗山县东部，罗山区域是典型的低风速高切变地区，风切变指数达到0.27以上。轮毂高度每提升10米，年平均风速增加0.11m/s，年发电小时数可以提升85小时，全投资收益率可提升0.2%，资本金收益率可提升0.55%。

由此，随着高塔技术的创新与应用、风机叶轮直径的增大、风机智能化水平的提升，包括河南、江苏等在内的低风速区域已成为了陆上风电的新“蓝海”。

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结语

站在2023年时间节点上，纵览近三年风电塔筒的飞速发展，可以看到，185米不是塔架高度的极限。风机大型化趋势下，整机商在高度上的探索不会停止，随着混塔技术的成熟以及180米、185米塔架的批量投用，探索开发200米以上高度空间的风能资源或指日可待。