平价风电时代解决方案：钢-超高性能混凝土体内预应力塔筒

一、背景介绍

自陆上风电进入平价时代以来，受风电项目投资收益率的影响，机组大型化趋势明显加速。主流风机制造商均已推出10MW平台级别机组，搭配200米以上的叶轮。机组大型化带来初始投资成本的显著降低，但同时也对塔筒支撑结构提出了更高的要求。

对于高塔筒而言，传统的解决方案多采用体外预应力钢-混凝土组合结构，搭配普通高强混凝土。此种塔筒具有安装方便快捷、工艺成熟等优点，但同时也具有构件尺寸大，不利于生产运输，承载力和抗疲劳性能受限等缺点。随着风机和叶片的快速迭代，传统塔筒方案已经逐渐难以适应载荷和频率等技术要求。

在此背景下，我司研发设计了适用于陆上风电机组的钢-超高性能混凝土体内预应力塔筒，有效的解决了日益增加的载荷水平与严格的频率和叶尖净空要求这一核心矛盾。

二、技术方案

我司混塔方案采用钢-超高性能混凝土组合结构，并采用体内预应力技术。下部由超高性能混凝土预制构件安装而成，中部通过钢制过渡段过渡，顶部由传统单管钢塔筒组成。

下部超高性能混凝土构件由几类标准模块构成，分别为等直径模块、锥形过渡模块和顶部锚固模块。在预制模块中预留体内预应力安装孔道，安装完超高性能混凝土构件以及钢制过渡段之后，进行预应力穿束和张拉，使得超高性能混凝土构件紧密连接成整体。最后安装顶部单管钢塔筒，通过L形法兰与钢制过渡段连接。

主要创新点在于：

1）混凝土塔筒部分采用了一种直段-锥段-直段的体型，减少了构件种类，即减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体内预应力的组合，充分利用了材料的强度，同时很好的控制了主材用量，在满足结构安全性的前提下，使得结构保持轻巧，实现了承载力和频率以及叶尖净空要求的平衡；

3）在混凝土塔筒中上部设置了部分预应力锚固点，有效的解决了混凝土受压疲劳问题，同时也降低了预应力钢绞线的用量。

三、应用案例

我司在原材料、配合比设计、质量控制等方面攻克多项技术难题，目前已经实现超高性能混凝土构件的量产，并且成功应用于巨石涟水、国投宝坻和国华顺宁等项目中，取得了优异的效果。相比于传统混凝土塔筒，我司混塔具有轻质、高强、表观质量好等一系列优点，得到了业主的认可和好评。