從2015年中國第一臺混塔樣機樹立以來,不到十年的時間,混凝土塔機風電2023年的風電中標數據統計顯示,陸上風電采用混凝土塔架的裝機容量接近18GW,按公開中標陸上風電統計數據測算,混塔的風電市場占比高達30%,實屬出人意料,2023年陸上風電單機平均容量5.5MW的數據測算,其采用混塔的塔架數量已經突破3000根。實際初步統計數據顯示2023年:
混塔實際中標混塔風電臺數接近4000臺,交付數量接近2000臺。
(來源:微信公眾號“球哥看風”)
140m以下無混塔:風電整機全線進入混塔時代
球哥一直是混塔風電的執著粉絲,近期對混塔的調研和考察也非常多,2023年9月,球哥現場見證了全球最高塔架陸上風電的現場吊裝,項目業主為三峽新能源,整機供應商為全球龍頭金風科技,塔架供應商為金風科技子公司北京天杉高科,項目采用了徐工的1250Ton 履帶吊,歷經一個月完成了項目的吊裝,開創了中國高塔架風電新紀元。
從業內高塔架的開發應用看,中國風電龍頭在混塔高塔架的風電開發方面顯然實現了彎道超車:
金風科技:2024年3月秦皇島金風撫寧區10萬千瓦風電項目開工。項目安裝18臺機組的風電項目,而這也將成為全球首個185米鋼混塔批量項目。從金風科技給出的媒體信息看,阜陽三峽風電場的185米鋼混塔樣機已經具備了批量投產的條件。
明陽智能:2023年170m混塔風電也在其老板老家實現了批量裝機,據媒體透露,190m的混塔樣機正在準備中
遠景能源:2023年170米混塔在2023年實現批量交付;
運達股份:2023年開始實現了180米超高性能混凝土材料混塔風電吊裝,并在5月初實現全球首個180米超高混塔風電項目首批機組并網。值得一提的是,該風電場實現了動臂塔吊批量安裝塔架和風機的
行業統計顯示,2023年的風電塔架高度從140m開始,基本全系列采用了混塔塔架,原因很簡單。隨著單機功率加大,風機的葉輪直徑成倍增加。以當前的主流5-6.25MW高塔風機為例,葉輪直徑已經突破200m,而此前3-4MW的葉輪直徑最大不超過165m,同樣風速條件下,塔架及風機整體的風載增加了40%以上,如果繼續采用鋼制塔架,其用鋼量將會大幅增加,最終鋼制塔架的成本遠超混塔塔架成本,而且混塔塔架的最大優勢就是塔架整體剛性好,同樣高度的塔架,采用混塔的風機發電量將高出3-5個百分點,20年累計下來相當于一臺風機多發一年的電。
正是混塔塔架在高塔風電的優勢,也就造就了今天的混塔行業。國內最早開始研究并應用還是今天的全球風電龍頭金風科技,但金風科技真正批量自己開始從事混塔產業還是2018年開始。最早開始的是國金新能源新疆哈密項目,但真正專業化最早實現混塔批量交付的卻是內蒙古金海股份,2018年一次性交付大唐100臺套120m混塔,可以說金海股份開創了中國風電混塔批量交付的新紀元。
在風電混塔發展迅猛的平價風電時代,原本默默無名的混塔也開始出現在了行業視野中,2023年,中國混凝土與水泥制品協會風電混塔分會成立。
混塔五強霸占80%市場
2023年北京國際風能展,球哥首次發現北京建工集團旗下的商混公司開始進入混塔并在展會上開始宣傳。而在去年的混塔某個技術論壇會上,全球最大的水泥總包提供商-中材國際,其旗下的海外國際也進入了混塔的市場,再看中鐵和中建等建筑施工領域旗下的商混公司原先從事混凝土預制件的業務開始加入混塔的業務領域。
專業的事專業的人做。遠大在湖南的30MW300米風電項目就證明了這一點,風電是一個系統的專業領域,不是誰都能干的領域。17日混塔論壇的結果證明了這一點,混塔前五名的實際供應商市場占有率超過了80%。不熟悉混塔的行業人士都認為混塔就是簡單的混凝土預制件,實際上,混塔與傳統的混凝土預制件有著更高的技術要求,在過去近10年的行業淘汰中,天衫高科,上海風領,上海研砼,金海股份及巨杰科技五家頭部企業昂立市場潮頭:
北京天杉高科風電科技有限責任公司
2014年成立,目前國內市場占有率規模最大的混塔供應商,因金風科技力推混塔高塔而占據市場優勢。
上海風領新能源有限公司
2020年成立,是近幾年發展快速并兇猛的混塔供應商,技術來源與 天衫高科同源于新疆水利院,在業內非常有影響力,其中江蘇漣水180M批量高塔項目來自于該企業。
內蒙古金海新能源科技股份有限公司
2006年成立,背靠三峽集團,是一家央企控股的公眾公司,國內第一個批量供應混塔塔架的混塔供應商,2024年三峽集團作為資本方高度重視混塔領域業務,董事長改派為三峽人員,由此可見混塔業務未來的市場發展態勢。
浙江巨杰混塔新能源科技有限公司
2018年成立,技術來源于電建華東院,是業內專業技術比較深厚的一家混塔供應商,
一重(黑龍江)風電混塔有限公司:2021
2021年成立,是一重集團進入新能源產業領域的一個分支,依托與上海電氣和金風科技的合作,大力發展其塔架業務,是業內唯一一家央企絕對控股的混塔供應商。
這里不得不單獨介紹一下金海股份:這是三峽進軍新能源裝備領域產業的企業之一,就在2024年,金海股份中標了全球風電兩個吉尼斯紀錄的風電塔架項目:單機容量10MW,塔架高度185m,就這一點不僅證明了金海股份在行業技術領域的實力,同時也再一次給中國陸上大兆瓦風電發展提供了堅實的基礎。
是不是混塔的發展就是無限制呢,答案是否定的!
高大塔架的未來在哪里:吊裝設備、效率及安全將成混塔發展瓶頸
從技術層面看,風切變超過0.2的地區,風電開發企業會嘗試盡量采用高塔架獲取更多風能資源,按照天杉高科高層的技術分析介紹,風切變超過0.17,如采用185米的鋼混塔會比160米具有更好的投資收益率:比160米塔架的機組增加0.2米/秒的風速,全年折算滿發小時數可增加150小時以上,發電量提高8.38%,全投資收益率提升0.5%,而且最重要的一個開發指標將被打破,開發風資源的風速降低到4.6m/s。從理論上看,當前的185m混塔塔架高度顯然還沒有到風電塔架高度的天花板。
雖然從技術層面來說,做到260米甚至都沒問題,行業的專家表示。當前更高塔架更大單機容量的風電發展面臨幾個核心因素:
1、更高的高度,吊裝設備如何滿足:當前業內的動臂塔吊可以滿足200m 22Ton的主機機艙和輪轂吊裝,未來更高的高度甚至高達300m,設備如何滿足。
2、更大的單機容量風機,吊裝重量越來越大,安全性如何保證:同樣的風速條件下,原來吊裝3-4MW的葉輪輪轂8-10m/s的風速條件下可以實施,但如果未來10MW的風機,單葉片吊裝如果不采用塔吊吊裝,履帶吊吊裝單葉片預計超過6m/s的風速都無法實施。
3、更高塔架的混塔吊裝效率大幅下降,預應力鋼纜的實施更加復雜:超過150m以上純混塔其預應力鋼纜施工和技術方案都將非常復雜,在預應力方案上非常謹慎。
4、更高的塔架對吊裝設備的要求更高,吊裝設備的更新迭代增加吊裝成本:當前180m的塔架市場上1250Ton的履帶吊和2800ton.m的塔吊能滿足,185m及以上的塔吊如果采用履帶吊需要至少1350Ton以上設備,其設備使用成本將會大會增加。
鋼混塔安裝效率參差不齊,天杉高科趙總在采訪時提到,最快的可以在4天吊裝1臺,最慢的安裝過程可能超過2周,這個數據應該來自于120-140m的塔架高度。實際上160m的塔架吊裝含風機葉輪,至少15天才能實現。
就這一點看,全地面汽車起重機基本上要推出高塔架的吊裝市場,因為3000Ton以上的汽車吊其設備使用成本將大大提升,同時該設備也是屬于非路面汽車設備轉場也是非常復雜。當然,這里不得不推薦使用動臂塔吊,也就是我們說的塔吊。
高混塔+動臂塔吊:未來高空風電的最佳組合解決方案
從設備屬性看,動臂塔吊屬于建筑設備,但在國外,塔吊用于混塔高塔施工已有近20年的歷史,塔吊使用成本相對履帶吊要低,同時其安全可靠性遠高于履帶吊和汽車吊,其安全施工風速15-20m/s,更重要的是其作業施工的面積是履帶吊和汽車吊的一半都不到,而且其設備作業參數可滿足5年之內無需升級的要求,也就是說塔吊無論風機的重量和高度怎么變化,可以五年內不用升級設備滿足現有風電場的吊裝要求。
江蘇漣水的180M混塔吊裝結果顯示,履帶吊吊裝效率基本上30天才能完成1臺風機及塔筒的吊裝,而永茂建機的塔吊實現了25天完成一臺風機及塔架的安裝,這也是當前全球最高塔架風機的吊裝最高水平。