模块化风力发电机塔架设计

由于风机建造成本、运输费和安装成本的不断上升，而风机塔架

80 米的局限性又限制

了大型风机的潜力，开发人员正试图研发更高、更有效的新型塔架。

　　风力发电机采用更高的塔架将有效地提高电力生产能力。如在目前

2 到 3MW 的风力发

电机上如果采用

80m 高的塔架，可以比采用 60m 塔架的风机具有更大的电力生产能力，另

一方面，更高的塔架还可使大型的风机进入市场。同时，高塔架使得风机叶片处于较平稳的
气流中，降低风机的疲劳和磨损。

　　当然，建造更高的塔架意味着增加相关的成本，同时制造商还得仔细考虑开发新型塔
架的投资成本是否合理，相关的投资和增加的成本需要风机运行的前

5 到 8 年内收回。

　　在美国中西部地区

65m 处的平均风速为 7m/s，则安装在 80m 处的 2.5MW 风机输出为

每年

820 万 kW/hr。如果将塔架高度增加高度到 100m，风机输出电力可达到每年 100 万

kW/hr。在电力价格为每千瓦时 0.06 美元的情况下，增加塔架高度 20m 可以获得每年 6 万美
元的额外收入，虽然可能并不是很多，但这给开发者提供了一种调整成本的方式。

　　在美国常规的

100m 风机塔成本较高，而且在许多情况下，成本几乎是 80m 塔架的一

倍。这还不包括高昂的塔架组件运输成本。因此仅仅增加塔架柱体和焊接钢管的高度未必是
最具成本效益的方法。风机制造商也继续进行评估测试新的替代塔架，预计在未来几年内将
成为开发商购买的选择之一。

　　

Northstar 公司设计了一种模块化塔架，这种可在现场安装的塔架能有效解决交通运输

限制的问题。该设计通过增加塔架的板体来增加塔架直径和高度。由此也可以采用更薄的塔
架材料，提高钢材使用率，从而降低成本和重量。新型塔架安装的法兰与常规塔架使用相同
的标准，在塔架顶部和底部的法兰可以采用常规的接口与风机和基础连接。而塔架底部增加
的直径使得地基建设面积宽度更大，同时整个地基不必挖得很深，减少了传统塔架地基中
昂贵的埋地封环。

　　模块化的塔架需要在竖立起来之前进行装配。采用桥梁和高层建筑建造中经常使用的摩
擦式连接方法进行塔架现场安装。塔架板体结构以及采用摩擦式插销连接方法，使得装配焊
接工艺过程只需传统塔架安装的

10％到 15％。除了可以进一步降低制造时间和成本，采用

摩擦式连接的另一个好处是，因为安装张紧过程不是通过力矩实现，张紧工具可以不必进
行校准，减少安装过程中发生错误的风险。在外观上，

Northstar 的塔架仍然是圆筒状，与目

前使用的管状塔架类似，仅仅是外侧多了模块连接的刻度。

　　运输问题也是风机大型化快速发展的制约因素之一，而采用模块化塔架则可以通过标