风电高塔技术,哪个更胜一筹?一探各技术路线之优劣!

随着国内风电产业不断发展壮大,风电机组叶片长度、轮毂高度的不断突破,其塔架的技术路线出现了分歧。

数据显示,自2015年以来,我国每年新增风力发电机组的平均高度及最大高度都呈逐年增长态势;2022年,我国新增风电机组平均高度达109米,最大高度达170米,较2019年的79米和100米分别增长了30米、70米。至2023年底,由上海风领首创的UHPC混塔轮毂中心高度已达到了180米,金风科技也成功完成185米风电塔架吊装。

这意味着,国内风电塔筒行业的高塔筒时代已经来临,风电高塔技术加速发展。未来,风电塔筒行业将进入新一轮增长周期,且风电高塔将成为市场正在的主要动力。根据市场预测,到2025年,我国风电塔筒行业规模有望在风电高塔市场驱动下增长至727亿元。

风电零部件——塔筒

塔筒是满足风机运行的重要结构性部件。风机塔筒一般为采用钢板卷制、焊接等形式组成的柱体或者锥体结构,作为风电机组和基础环间的连接构件,在风机中主要起支撑作用,能够承受上方机舱、轮毂、叶片等的重力荷载、风轮引起的振动载荷及环境风荷载,是实现风电机组维护、输变电等功能所需重要部件。

塔筒的性能直接关系风机运行的安全稳定性,塔筒发生故障需要停机检修从而影响风机效率。目前流行的塔筒结构形式有锥筒型钢制塔筒、混凝土塔筒和钢-混复合型塔筒。较为常见的钢制塔筒为薄壁型变直径高耸结构,由多段筒节经法兰螺栓连接而成,与基础相连的底部筒节设有门洞,塔筒内部设有爬梯、平台等装置。

上世纪七十年代,随着风力发电产业起步发展,风电塔筒行业进入早期发展阶段,市场早期产品通常采用木质或钢管材料制造,高度较低,主要用于小规模试验项目和个别的商业化项目;直至二十一世纪初,风力发电项目容量日益增长,因此,风电塔筒制造商开始采用更先进的设计结构和材料,塔架的高度也逐渐提高,以满足市场应用需求;2010年后,全球陆上风电及海上风机均逐渐进入爆发式增长阶段,大型风电项目建设成为主流,风电塔筒应用要求再次升级,促进行业正式迈入高塔筒时代,风电高塔技术加速发展。

大型化趋势下,塔筒重量增加幅度远远大于高度增加幅度。随着风电机组功率的增大,需采用更大直径的叶片,机组的轮毂高度将增加,进而带动塔筒的高度也相应增加。随着高度的增加,为保持塔筒强度与刚度不变,需要额外增加塔筒的直径和壁厚,使得塔筒重量增加的幅度远远大于高度增加的幅度。

政策环境分析

经济性,140-160米是分水岭

目前,业内对于塔筒技术路线的经济性存在很大争议,有人认为钢塔经济性强于混塔,也有人认为混塔经济性高于钢塔,这里不能一概而论,需要具体到某个风电项目以及项目所具备风资源、地形、机组容量和高度等情况具体分析。

通过与诸多行业专家学者沟通,北极星发现,有一项因素直接决定了塔筒的经济性,它就是风机轮毂高度。在绝大多数情况下,风机轮毂高度越高,混塔经济性相比钢塔会更具备优势,那么当高度达到多少米,两者经济性会达到分水岭?

以下是某风电项目钢塔混塔成本比较,该项目批量安装了4MW机组,可以看出,当塔筒高度在140时,钢塔的经济性优于混塔;当高度来到165米时,混塔的经济性已经略高于钢塔;但当高度达到185米时,经测算混塔的经济性明显优于钢塔。

不同项目情况不一样,上图CCPA风电混塔分会公布的一个不同高度下,钢塔与混塔成本的走势图,可以看出,在塔架高度120米到140米左右,钢塔和混塔经济性基本不分上下,但随着高度的增加,高度来到140米及以上,混塔的经济性优势逐步凸显。

以中低风速4MW机组(120m轮毂高度)的东北某项目进行对比。在钢塔筒采购单价为7200元/t时,钢混塔与全钢塔成本基本持平,随着钢塔筒采购价格持续走高,钢混塔经济性相对较高。

安全性毋庸置疑,但各有所长

塔架的高可靠性是确保风电机组正常运行的首要条件,不论是混塔还是钢塔,都要求具备极高的安全性。

钢塔是国内应用最广泛的塔架形式,数据显示,目前超过90%以上的机组都采用了刚性钢塔或柔性钢塔,而高度在120米-140米风电机组,已多数采用柔塔技术,相对于刚性塔筒,其塔筒重量明显降低,造价明显降低,材料、工艺、运输、吊装和传统刚性塔架并无实质区别。

安全方面,钢塔技术从中国风电萌芽之初应用到现在,经历了30余年的安全性验证,最早的一批钢塔机组已经安全退役,钢塔技术已经形成完备成熟的产业链,在一定高度空间和条件下,钢塔技术路线还是具备绝对优势的。

对于160米级别以上超高风机,全钢柔塔技术路线存在太大不确定性,同时,钢材等原材料成本上升,混塔技术成为提升风机高度和保障机组可靠性运行的另一选择。国内180米及185米级别以上的超高风电机组,基本全部采用了混塔技术。

当然,我们也应该看到,对比钢塔,虽然混塔有着成本低、结构刚度大、运输限制少这些显著的优点,但以下几点缺陷仍然是风电行业需要克服的难题。

混塔生产周期长,对环境要求较为严苛。三北地区寒冷干燥的环境往往是混塔生产制造和储存养护的大敌,干燥会使水泥缺乏足够的粘结力,从而会在混凝土表面出现片状或粉状脱落。

混塔质量管控难度大。预制管片对环境温度、湿度等因素较为敏感,养护过程中易产生裂缝,修复困难,预制管片在运输和安装过程更是管片发生损伤的重灾区。

正如风机直驱、双馈、半直驱技术路线之争一样,在低电价时代,后者成为更多企业的选择。钢塔和混塔的技术路线之争,笔者认为,目前难分高下,在保障安全的前提下,哪种技术路线能最大程度的适应市场需求,谁才能更甚一筹。

塔筒产能地区分布状况

目前,塔筒的产能主要集中在“三北”地区(即中国的东北、华北和西北地区)和沿海省市,这些地区通常拥有较为丰富的风资源和适合风电项目发展的地理环境。

受到运输半径以及码头港口等物流因素的限制,塔筒的产能布局多紧靠在陆上风电大基地和海上风电基地附近。这种布局有利于降低运输成本,提高生产效率,同时也确保了风电项目的快速推进和顺利实施。

具体来看,一些知名的塔筒制造商如天顺风能、大金重工、天能重工和泰胜风能等,都在不同地区进行了产能布局。

天顺风能的塔筒产能合计约90万吨/年,其产能扩充主要集中在“三北”和中原地区。这些地区的风能资源丰富,且靠近风电项目集中的地区,有利于天顺风能充分利用其产能优势,满足市场需求。

在海上风电方面,天顺风能正积极推进德国和射阳的海工基地建设,同时在江苏、广东/广西及福建等地规划塔筒工程。这些举措展示了天顺风能在海上风电领域的布局和战略眼光。

大金重工的设计产能也达到了100万吨/年,其中海上风电蓬莱基地的产能达到50万吨/年。此外,大金重工还在阜新、兴安盟、尚义等地拥有陆上风电的产能。这种多元化的产能布局使大金重工能够更好地适应不同地区的风电项目需求。

天能重工的产能布局在塔筒厂商中最为分散,拥有9个陆上风电基地和4个海上风电基地,总产能超过83万吨/年(含在建项目)。这种分散的产能布局有助于天能重工更好地覆盖全国各地的风电项目,提高市场竞争力。

泰胜风能则在东台、包头、哈密等地拥有陆上风电基地,并在上海、启东等地兼具海上风电产能。这种产能布局使泰胜风能能够更好地满足不同地区的风电项目需求,同时也有助于公司拓展新的市场领域。

总的来说,塔筒产能的地区分布状况反映了风电行业发展的地域特性和资源分布特点。各塔筒制造商通过在不同地区进行产能布局,以更好地满足市场需求,提高市场竞争力。随着风电行业的持续发展,未来塔筒产能的地区分布也将继续优化和完善。

THE END
1.苏州工业园区风电设备公司排名(排行榜)苏州工业园区风电设备公司排名Top4导出当前榜单数据 + 订阅商机 行业标签:包含一个即可 行业标签:必须同时包含 已选: 清空 导出当前数据 找到4 条企业排名,公司达到一定热度才能上榜,数据每天更新。企业标签根据算法分析标注,可能具有相关性,但可能并不准确。有误请联系客服。仅供参考。https://www.jobui.com/rank/company/view/suzhou/fengdianshebei/area100513/
2.风电整机及主要零部件上市企业最新市值排名!电机锻件齿轮箱新能风电整机产品方面,金风科技以(A+H)429.78亿元总市值位居第一。 风电整机 风电主要零部件企业 ▓来源:中国风电新闻网 免责声明:非本网原创文章均不代表本网立场和观点,文中的信息或所表述的意见不构成对任何人的投资建议。 www.windthink.cn 风电数据库 https://www.163.com/dy/article/J7LL2HEC0514C30V.html
3.2024年风电变流器十大品牌十大风电变流器厂家排行入选《 2024年CNPP风电变流器行业十大品牌榜中榜名录》的有:阳光电源、禾望、海得新能源、天诚同创、日风电气、ABB、瑞能、龙源电气、维谛技术、东方自控等,该名录是以大数据算法、人工智能、客观真实公正统计计算为基础,通过广泛收集整理汇编全球权威资料,综合多家机构媒体和网站公布的排行榜单数据,结合专业独立的调研测https://www.cnpp.cn/china/list_9618.html
4.风力发电知识风力发电百科知识风电变流器是风力系统中的核心部件之一,可以优化风力发电系统的运行,它主要由主电路系统、配电系统以及控制系统构成,主要包括定子并网开关、整流模块、逆变模块、输入/输出滤波器等部件,工作时,通过对幅值和频率变化的交流进行PWM整流,从而实现变流器对永磁同步发电机的控制。下面一起来了解一下风电变流器的结构组成以及风电https://www.maigoo.com/goomai/list_8664.html
5.中信证券:国内风电主机厂和零部件厂商迎来出海业务战略机遇期中信证券表示,在俄乌冲突带来全球能源危机背景下,海外各国加速能源转型升级,提升风电装机目标,海外风电中长期市场增量空间巨大,对全球产业链需求拉动强劲。当前,海外风电供应链扰动,在扩产增速缓慢带来需求外溢的契机下,叠加海外大型化和深远海趋势加速带来的出海业务相对溢价和盈利优势,国内风电主机厂和零部件厂商迎来出海https://m.yicai.com/brief/101798101.html
6.2023年风电设备行业中期策略风机价格下降趋势确定大宗商品处于降价通道,风电零部件厂商成本压力将缓解 铁矿石价格指数较去年高点下降50%,同比下降19%;综合钢价指数较去年高点下降40%,同比下降21%。 环氧树脂价格较去年高点下降63%,同比下降42%。 欧美加码新能源,预计2023-2025年全球年均新增风电装机约125GW https://m.vzkoo.com/read/202306133b0cae9d8ee629a4361f4b51.html
7.全球TOP13汽车Tier1厂商业绩大PK,谁赢了?国内市场“蛋糕”很大,但国产厂商分到的却不多,国内很多设备厂商及晶圆制造厂商前几年几乎都以进口零部件为主。随着近年来,国产厂商加快布局零部件产品,部分头部企业不断在细分领域掌握自主知识产权,国产零部件厂商才逐步进入国内设备/晶圆制造企业的供应链体系。 https://www.yoojia.com/article/10073852342739418716.html
8.风电轴承系列深度报告:国产破局正当时,乘风而起龙头越下游方向:根据电气风电招股说明书披露的数据,风电轴承占其风力发电机组的成本约为8%。比较风力发电机各主要零部件的龙头厂商,风电轴承的整体毛利率约为30%,主轴轴承毛利率则高达40%,为高附加值环节。 客户粘性:风电轴承的性能以及其与相关机械部件间的装配直接影响风机的工作性能,因此主机厂对于已形成稳定合作关系的风https://maimai.cn/article/detail?fid=1733487784&efid=HcJliU7z_NvKsVv_uicbcQ
9.头条文章从物理结构上来看,滑动轴承不需要滚动体/保持架等零部件,成本和售价低于滚动轴承,目前滑动轴承价格约为滚动轴承的60%-80%。应用场景包括风电齿轮箱滑动轴承、风电偏航滑动轴承等,目前风电轴承的“以滑替滚”仍处于探索阶段,目前各大轴承与主机厂商已开始相关尝试。https://m.weibo.cn/ttarticle/p/show?id=2309404987278442234117
10.最新!中国风电重要零部件制造商名录大全(2020年版)国际能源网/风电头条(微信号:wind-2005s)对中国23家优秀风电重要零部件制造商进行统计整理,并对其企业特色进行分析,以期为广大行业朋友提供选择方向。(注:以下内容为国际能源网/风电头条团队手动整理,如有遗漏欢迎留言补充。) 永济电机 公司全称:中车永济电机有限公司 https://www.in-en.com/article/html/energy-2285902.shtml
11.2024年7月15日风电核心零部件轴承国产替代加速相关企业加速大【风电核心零部件轴承国产替代加速 相关企业加速大功率产品布局】在风电零部件各环节中,风电主轴轴承国产化率偏低,相关企业正在加速大功率产品布局,加速国产替代的步伐。轴承行业市场集中度较高,主要轴承品牌集中在德国、瑞典和日本等国家,近年来以洛轴和瓦轴为代表的国产轴承厂商市场份额虽然较小,但比例在不断提升。在风https://news.smm.cn/live/detail/101922109
12.50家风电企业展台大比拼:整机叶片齿轮箱重要零部件…(第华建天恒主要从事风电传动设备等零部件制造、销售、维修、研发等业务。从德国引进了2~4MW大功率齿轮箱技术,可将齿轮箱技术成功应用于海上3~6MW风力发电机组。 29、中际联合 W2-B10 中际联合为全球40多个国家和地区的企业与服务厂商提供技术与产品解决方案。公司始创于1998年,是中国风力发电行业专业的高空安全作业http://www.diaocn.com/news/show-43011.html
13.学·问随着中国风电整机行业集中度提升,零部件厂商加速整合,国内 市场主要由天顺风能、泰胜风能、大金重工以及天能重工四家龙头占据,天顺风能重点布局高端市场,客 户主要覆盖Vestas、GE、西门子歌美飒、金风科技等全球风机巨头,市场份额迅速提升至国内第一,2014 年全球市占率4%,2020年全球市占率迅速提升至为6%,较2019年稍有https://xnfz.seu.edu.cn/knowledge/knowledgeDetail/743