在“雙碳”目標深入推進的背景下,風電作為可再生能源的主力軍,正迎來前所未有的發展機遇。然而,我國中東南部山地、丘陵及云貴高原等區域雖蘊藏著豐富的低風速風能資源,卻因復雜地形長期被視為風電開發的“禁區”。傳統風塔技術在崇山峻嶺中步履維艱,而構架式風塔憑借獨特的結構優勢和靈活的適應性,正成為山地風電場建設中備受關注的技術方案,為擺脫山地風電開發困境提供全新路徑。
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山地風電直面黃金資源與世界級挑戰雙重命題
我國中東南部山地、云貴高原、黃土高原等區域,因海拔落差大、地形起伏劇烈,形成了獨特的“高切變”風場,即低空風速弱,但160米以上高空風速穩定、能量充沛,是名副其實的“空中風電黃金帶”。然而,要想開發這片寶貴資源,開發者必須直面三大難以逾越的難題。
其一,地形崎嶇,“立錐之地”難求。山地坡度普遍在15—35度甚至更陡,機位分散且地勢崎嶇不平。傳統塔筒需大規模平整場地、澆筑巨型整體基礎,不僅土石方工程量巨大,更會嚴重破壞山體植被與生態環境,與綠色發展理念相悖。
其二,運輸吊裝,難于“上青天”。傳統塔筒分段超長、超重,在狹窄、陡峭的山路上運輸極為困難;同時,吊裝過程需要超大平整作業平臺,而山地機位大多空間有限,無法滿足這一核心需求,極大地制約了施工進度。
其三,基礎不穩,安全與成本兩難。山地地質條件復雜,易發生不均勻沉降,且傳統塔架對基礎平整度要求極高,在斜坡上施工難度極大,既存在安全隱患,又會進一步推高開發成本。
構架式風塔核心優勢突出
高低腿設計,靈活適配復雜地形。可采用高低腿設計正是構架式風塔的優勢之一。即其具備的“四點式”基礎可根據實際地形坡度分別調整長度,如同“四腿桌子”般穩穩扎根于高低不平的山坡,無需大規模平整場地,既能實現安全穩固安裝,又能最大限度保留原始地形地貌,減少生態破壞。
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同時,每個基礎可按單腿承載力獨立施工,四個基礎通過連梁連接成整體,單點基礎占地僅10—15平方米,對復雜地質條件的適應能力更強,可根據各基礎點的實際地質情況優化設計,降低基礎施工難度。
運輸便捷,安裝靈活可控。針對山地風電場運輸道路狹窄、陡峭的痛點,構架式風塔的構件多為桿件和節點,可采用散件運輸至現場拼裝,單件重量和尺寸易于控制,運輸車輛可輕松穿越山區急彎、窄路,無需大規模修整道路,大幅降低運輸成本。現場施工采用螺栓連接方式,施工組織靈活,所需吊裝設備體積小、操作便捷,工期也更短,完美解決了山地吊裝平臺狹小的行業難題。
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基礎獨立可控,消除沉降風險。針對山地地質復雜、易沉降的難題,構架式風塔的“四點式”基礎獨立設置,可根據每個基礎點的實際地質情況分別優化設計,并通過連梁形成整體受力結構,有效抵抗不均勻沉降。即使在濕陷性黃土、斜坡等惡劣地質條件下,也能保證塔架長期穩定運行,在提升安全性的同時降低基礎施工難度與成本。
已在工程實踐中得到充分驗證
構架式風塔的山地適應性,已在工程實踐中得到充分驗證。已建成的陜西吳起項目,是國內目前規模最大的構架式風電場。該項目共安裝27臺160米構架式風塔,直面黃土高坡溝壑縱橫、濕陷性黃土、大坡度地形等嚴苛建設條件。
該項目采用構架式風塔方案,無需開山平地即可實現塔架穩固安裝,最大限度保留原始地貌,契合綠色風電開發理念;同時,通過優化基礎設計,有效攻克濕陷性黃土地區“地基易沉降”的技術難題。項目建成后,塔架運行狀況良好,各項指標均達到設計要求,為構架式風塔在復雜山地的規模化應用提供了有力的工程實證,也為全國山地風電開發提供了可復制、可推廣的經驗。
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隨著風電開發向中東南部山地、丘陵地區持續推進,對適應復雜地形的風塔技術需求日益迫切。構架式風塔憑借高低腿適配地形、基礎形式靈活、運輸安裝便捷等優勢,能夠靈活應對山地的復雜地形,實現穩定立塔、高效發電。
這不僅是因地制宜開發風電資源的一項技術突破,更是打開山地風電資源的一把關鍵“鑰匙”——讓每一座蘊藏風能的大山,都能為“雙碳”目標和能源安全貢獻綠色動力。(來源:華斯壯能源)
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