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2023年混塔暴增-中标近4000台+交付近2000台+180m塔架批量交付:如何迎接高混塔风电市场薄发挑战?

作者:江苏金海新能源科技有限公司浏览人数:120次 更新时间:2024年05月20日

  风险提示:本文所提的观点仅代表个人的意见,所涉及标的不作推荐,相关信息及内容来自官方媒体,对有关行业及企业的分析不作为投资建议,风险自负。

  转载于:原创 彩球 球哥看风

  从2015年 台混塔样机树立以来,不到十年的时间,混凝土塔机风电2023年的风电中标数据统计显示,陆上风电采用混凝土塔架的装机容量接近18GW,按公开中标陆上风电统计数据测算,混塔的风电市场占比高达30%,实属出人意料,2023年陆上风电单机平均容量5.5MW的数据测算,其采用混塔的塔架数量已经突破3000根。实际初步统计数据显示2023年:

  混塔实际中标混塔风电台数接近4000台,交付数量接近2000台

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全球首台 *高塔架风机(金风科技185m)

140m以下无混塔:风电整机全线进入混塔时代

  球哥一直是混塔风电的执着粉丝,近期对混塔的调研和考察也非常多,2023年9月,球哥现场见证了全球 *高塔架陆上风电的现场吊装,项目业主为三峡新能源,整机供应商为全球龙头金风科技,塔架供应商为金风科技子公司北京天杉高科,项目采用了徐工的1250Ton 履带吊,历经一个月完成了项目的吊装,开创了中国高塔架风电新纪元。

  从业内高塔架的开发应用看,中国风电龙头在混塔高塔架的风电开发方面显然实现了弯道超车:

  金风科技:2024年3月秦皇岛金风抚宁区10万千瓦风电项目开工。项目安装18台机组的风电项目,而这也将成为全球 185米钢混塔批量项目。从金风科技给出的媒体信息看,阜阳三峡风电场的185米钢混塔样机已经具备了批量投产的条件。

  明阳智能:2023年170m混塔风电也在其老板老家实现了批量装机,据媒体透露,190m的混塔样机正在准备中

  远景能源:2023年170米混塔在2023年实现批量交付;

  运达股份:2023年开始实现了180米超高性能混凝土材料混塔风电吊装,并在5月初实现全球 180米超高混塔风电项目首批机组并网。值得一提的是,该风电场实现了动臂塔吊批量安装塔架和风机的

  行业统计显示,2023年的风电塔架高度从140m开始,基本全系列采用了混塔塔架,原因很简单。随着单机功率加大,风机的叶轮直径成倍增加。以当前的主流5-6.25MW高塔风机为例,叶轮直径已经突破200m,而此前3-4MW的叶轮直径 *大不超过165m,同样风速条件下,塔架及风机整体的风载增加了40%以上,如果继续采用钢制塔架,其用钢量将会大幅增加, *终钢制塔架的成本远超混塔塔架成本,而且混塔塔架的 *大优势就是塔架整体刚性好,同样高度的塔架,采用混塔的风机发电量将高出3-5个百分点,20年累计下来相当于一台风机多发一年的电。

  正是混塔塔架在高塔风电的优势,也就造就了 的混塔行业。国内 *早开始研究并应用还是 的全球风电龙头金风科技,但金风科技真正批量自己开始从事混塔产业还是2018年开始。 *早开始的是国金新能源新疆哈密项目,但真正专业化 *早实现混塔批量交付的却是内蒙古金海股份,2018年一次性交付大唐100台套120m混塔,可以说金海股份开创了中国风电混塔批量交付的新纪元。

  在风电混塔发展迅猛的平价风电时代,原本默默无名的混塔也开始出现在了行业视野中,2023年,中国混凝土与水泥制品协会风电混塔分会成立,

2018年金海实现国内 混塔批量交付:厚积薄发,混塔五强霸占80%市场

  2023年北京国际风能展,球哥 发现北京建工集团旗下的商混公司开始进入混塔并在展会上开始宣传。而在去年的混塔某个技术论坛会上,全球 *大的水泥总包提供商-中材国际,其旗下的海外国际也进入了混塔的市场,再看中铁和中建等建筑施工领域旗下的商混公司原先从事混凝土预制件的业务开始加入混塔的业务领域。

  专业的事专业的人做。远大在湖南的30MW300米风电项目就证明了这一点,风电是一个系统的专业领域,不是谁都能干的领域。17日混塔论坛的结果证明了这一点,混塔前五名的实际供应商市场占有率超过了80%。不熟悉混塔的行业人士都认为混塔就是简单的混凝土预制件,实际上,混塔与传统的混凝土预制件有着更高的技术要求,在过去近10年的行业淘汰中,天衫高科,上海风领,上海研砼,金海股份及巨杰科技五家头部企业昂立市场潮头:

  北京天杉高科风电科技有限责任公司

  2014年成立,目前国内市场占有率规模 *大的混塔供应商,因金风科技力推混塔高塔而占据市场优势。

  上海风领新能源有限公司

  2020年成立,是近几年发展快速并凶猛的混塔供应商,技术来源与 天衫高科同源于新疆水利院,在业内非常有影响力,其中江苏涟水180M批量高塔项目来自于该企业。

  内蒙古金海新能源科技股份有限公司

  2006年成立,背靠三峡集团,是一家央企控股的公众公司,国内 个批量供应混塔塔架的混塔供应商,2024年三峡集团作为资本方高度重视混塔领域业务,董事长改派为三峡人员,由此可见混塔业务未来的市场发展态势。

  浙江巨杰混塔新能源科技有限公司

  2018年成立,技术来源于电建华东院,是业内专业技术比较深厚的一家混塔供应商,

  一重(黑龙江)风电混塔有限公司:2021

  2021年成立,是一重集团进入新能源产业领域的一个分支,依托与上海电气和金风科技的合作,大力发展其塔架业务,是业内 一家央企 控股的混塔供应商。

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国内 批量交付的风电场-大唐滑县风电(金海股份提供)

  这里不得不单独介绍一下金海股份:这是三峡进军新能源装备领域产业的企业之一,就在2024年,金海股份中标了全球风电两个吉尼斯纪录的风电塔架项目:单机容量10MW,塔架高度185m,就这一点不仅证明了金海股份在行业技术领域的实力,同时也再一次给中国陆上大兆瓦风电发展提供了坚实的基础。

  是不是混塔的发展就是无限制呢,答案是否定的!

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内蒙古包头达茂旗-沙戈荒地区105米钢混塔批量项目

高大塔架的未来在哪里:吊装设备、效率及安全将成混塔发展瓶颈

  从技术层面看,风切变超过0.2的地区,风电开发企业会尝试尽量采用高塔架获取更多风能资源,按照天杉高科高层的技术分析介绍,风切变超过0.17,如采用185米的钢混塔会比160米具有更好的投资收益率:比160米塔架的机组增加0.2米/秒的风速,全年折算满发小时数可增加150小时以上,发电量提高8.38%,全投资收益率提升0.5%,而且 *重要的一个开发指标将被打破,开发风资源的风速降低到4.6m/s。从理论上看,当前的185m混塔塔架高度显然还没有到风电塔架高度的天花板。

  虽然从技术层面来说,做到260米甚至都没问题,行业的专家表示。当前更高塔架更大单机容量的风电发展面临几个核心因素:

  1、更高的高度,吊装设备如何满足:当前业内的动臂塔吊可以满足200m 22Ton的主机机舱和轮毂吊装,未来更高的高度甚至高达300m,设备如何满足。

  2、更大的单机容量风机,吊装重量越来越大,安全性如何保证:同样的风速条件下,原来吊装3-4MW的叶轮轮毂8-10m/s的风速条件下可以实施,但如果未来10MW的风机,单叶片吊装如果不采用塔吊吊装,履带吊吊装单叶片预计超过6m/s的风速都无法实施。

  3、更高塔架的混塔吊装效率大幅下降,预应力钢缆的实施更加复杂:超过150m以上纯混塔其预应力钢缆施工和技术方案都将非常复杂,在预应力方案上非常谨慎。

  4、更高的塔架对吊装设备的要求更高,吊装设备的更新迭代增加吊装成本:当前180m的塔架市场上1250Ton的履带吊和2800ton.m的塔吊能满足,185m及以上的塔吊如果采用履带吊需要至少1350Ton以上设备,其设备使用成本将会大会增加。

  钢混塔安装效率参差不齐,天杉高科赵总在采访时提到, *快的可以在4天吊装1台, *慢的安装过程可能超过2周,这个数据应该来自于120-140m的塔架高度。实际上160m的塔架吊装含风机叶轮,至少15天才能实现。

  就这一点看,全地面汽车起重机基本上要推出高塔架的吊装市场,因为3000Ton以上的汽车吊其设备使用成本将大大提升,同时该设备也是属于非路面汽车设备转场也是非常复杂。当然,这里不得不推荐使用动臂塔吊,也就是我们说的塔吊。

高混塔+动臂塔吊:未来高空风电的 *佳组合解决方案

  从设备属性看,动臂塔吊属于建筑设备,但在国外,塔吊用于混塔高塔施工已有近20年的历史,塔吊使用成本相对履带吊要低,同时其安全可靠性远高于履带吊和汽车吊,其安全施工风速15-20m/s,更重要的是其作业施工的面积是履带吊和汽车吊的一半都不到,而且其设备作业参数可满足5年之内无需升级的要求,也就是说塔吊无论风机的重量和高度怎么变化,可以五年内不用升级设备满足现有风电场的吊装要求。

  江苏涟水的180M混塔吊装结果显示,履带吊吊装效率基本上30天才能完成1台风机及塔筒的吊装,而永茂建机的塔吊实现了25天完成一台风机及塔架的安装,这也是当前全球 *高塔架风机的吊装 *高水平。

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江苏涟水风电项目180塔架-永茂建机3280动臂塔吊现场(永茂建机提供)

  当然,不是说履带吊吊装不可以,从效率和成本来看,1350Ton级别乃至更高吨位的履带吊其设备使用成本将会大幅增加,而且从使用范围来看,山地风电160M高度塔架级别的风电项目当前已经出现了履带吊无法满足组装的问题,因为主臂组装需要较大的土地空间,而山地房地产的基础区域无法提供相应的面积,更重要的是叶轮的组装更是问题,这也就更加体现出了动臂塔吊的优势,其作业空间仅需要30*30pfm 的空间。

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166m塔架塔吊吊装,塔吊占地20*20pfm(永茂建机提供图片)

180+m混塔风电:挑战如何迎接

  其实,混塔高塔的发展,越高其吊装越复杂,安全更重要,而使用范围的更广,就带来了其混塔的安装环境问题。塔架分段和分片之间除了预应力系统固定外,还需要填充连接,否则两者间会产生应力,出现应力集中导致缺陷产生。塔筒环片之间还需要环氧基或水泥基做填充材料,在一定固化时间后进行下一道工序,这里就不得不提到环境温度问题。北方地区冬季安装的效率除了吊装效率还还在粘接效率。因为环片之间的粘接直接影响整体塔架的性能和安全。

  185m的高度肯定不是终点,我们可以相信。目前国内185m高度的混塔项目已经接近200台套,目前我们的混塔风电都在140m及以上的塔架高度,主要集中在低风速高切变的区域,这一片区域主要在中东南部区域,温度较高。随着未来塔架高度超过140m,混塔的应用将会全部进入三北区域,这一片区域的温度将会低于零下20度,如何保证低温粘接性能,将会成为风电的新挑战。

  由此可以预测,未来140m以上塔架高度的风电基本全覆盖陆上风电,未来2-3年,混塔的塔架市场将覆盖60%以上的陆上风电,风机塔架台数将超过6000台架以上,这对高塔的混塔产品及高塔吊装市场迎来新的挑战,当然混塔的风险也不得不引起高度重视,对于建筑而言,混凝土之间不承受动载疲劳载荷,而混塔需要承受疲劳动载,同时还有混凝土与金属钢塔的频率匹配问题,这时候混塔的质量控制会成为我们混塔的 *大挑战。

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