德国GICON公司完成了近年来风电领域最突出的机械工程项目之一,在希普考(Schipkau)地区安装了一个原型机,其轮毂高度达到300米,叶片尖端最高处接近365米。该项目采用钢质格构结构(Lattice structure)和内置式伸缩塔,允许在无需大型特种起重机的情况下提升并安装风力涡轮机,从而达到这一创纪录的高度,旨在利用高空更强、更稳定的风速。
与混塔的竞争及商业平衡点的改变
与GICON公司的创新并行,传统风电塔技术在高度上也取得了显着突破。Max Bögl公司最近在商业化量产的混塔上建造了一台额定功率为7.2兆瓦的Vestas V172-7.2 MW风力涡轮机,轮毂高度达到199米。这一发展正在重塑投资可行性;以往的对比是将300米的塔架与仅100米或150米高度的塔架进行比较,而如今开发商可以使用经过商业验证的建造方法,选择接近200米的解决方案。
产出差异与能源回报
基于一个分析模型,该模型比较了两个虚拟风电场,它们使用相同的7.2兆瓦涡轮机、相同的转子直径和相同数量的机组,唯一的变量是轮毂高度在199米和300米之间,结果表明:
- 与199米的塔架相比,300高的塔架每年可实现高达11.4%的发电量增长。
- 收益的大小与垂直风切变以及风速随地形和高度的变化有关,希普考基地的测量数据表明,在某些地理位置可以实现更高的数字。
- 额外的运营收益取决于对发电硬件本身的利用,而无需更大尺寸的发电机。
建设挑战与可行性测试
尽管GICON设计的伸缩式顶升系统解决了与高耸塔架部件运输和租赁超大起重机相关的复杂物流问题,但组装巨型格构结构需要在现场付出加倍的运营努力。该原型机必须处理数千个机械部件,并在高空进行密集的安装工作,此外还曾暂停工作一段时间,对所用钢材的质量进行精确检测。
这些复杂性对时间表至关重要;风力涡轮机一旦并网投入运营就开始产生回报,而建设和人工成本则集中在早期阶段。因此,300米风电塔的商业可行性完全取决于降低成本以及以可预测的标准化速度重复建造过程的能力。对于面临环境限制或难以获得新土地许可的地点,这些塔架尤其将成为一种有前途的解决方案,并使开发商能够最大限度地利用现有基础设施和并网点。