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“对话企业领导人”系列专访|赵祥:提升塔架高度仍是提升风电收益率的有效路径之一

2026-09-14 来源:《风能》杂志作者:王芳 浏览数:2861

天杉高科董事长兼总经理赵祥近日接受《风能》专访,围绕204m 混塔的技术攻坚、价 值逻辑与行业生态等议题,分享了他的思考。


天杉高科董事长兼总经理 赵祥

2026 年7 月,金风科技子公司天杉高科在河北辛集完成全球首台204m 混塔样机安装,再度刷新风电塔架高度纪录。这是继2023年金风科技完成全球首台185m 混塔安装并实现产品批量交付后,在高塔架技术领域的又一次跨越。当风电投资从电量规模转向价值效益之时,塔架高度直接关乎低风速项目能否重获投资价值、能否在高电价时段实现最优出力的经济命题。天杉高科董事长兼总经理赵祥近日接受《风能》专访,围绕204m 混塔的技术攻坚、价 值逻辑与行业生态等议题,分享了他的思考。

赵祥认为:

•204m不仅是技术高度的突破,更意味着经济可开发风速边界下探至4.35m/s,为我国低风速区域新增约4000万kW的经济可开发容量,让原本不具备开发价值的项目重获投资可行性。

•提升塔架高度是增加发电量最有效的手段之一;以同等电量收益下计算,采用高塔架可释放限定的单机容量,从而减少机位点数量,提升项目收益;高塔架搭配Cp值更高的短叶片,可进一步提高机组的可靠性;高塔架会随着日内切变和电价正相关趋势实现发电增量价值。可以说,不同的塔架高度,可以为不同需求的客户带来多种模式的价值转换。

•混塔行业竞争的本质不是低价,而是质量和安全,更是全生命周期综合服务能力。行业需要警惕“以包代管、链条割裂”等风险,不能将成本博弈凌驾于工程可靠性之上。

《风能》:选择河北辛集作为204m混塔的首个落地场景,是基于哪些考虑?测试结果体现出哪些价值?

赵祥:选择辛集并非偶然之举,而是资源禀赋、市场环境与客户需求三重因素深度契合的结果。该地地处华北平原典型的高切变、低风速区域,风切变系数超过0.3,是验证超高混塔“向天要风”商业价值的理想试验场。过去,类似区域因塔架高度受限,经资源评估后通常认为不具备经济开发价值。204m样机的落地,正是要将这一“难以开发”的资源转化为具备投资回报潜力的优质资产。

2026年7月,金风科技自主研发的204米超高钢混塔架在河北辛集顺利完成吊装,再度刷新全球风电塔架高度纪录。

实测数据表明,在同场、同机型的条件下,采用204m混塔的风电机组较160m混塔机组的年利用小时数增加超220h,年发电量提升10%以上。相比185m混塔,204m混塔可将经济可开发风速边界下探至4.35m/s以下,为我国低风速区域新增约4000万kW的风能资源可开发量。对风电企业而言,利用小时数是最敏感的收益因子,这一提升对风电场收益率的拉动尤为显著。

值得关注的是,204m混塔的价值不仅体现为总发电量的提升,更在于其能在高电价时段实现更大出力。我们做过量化测试,相比160m混塔方案,204m方案在高电价时段的发电量占比高出4~6个百分点。在现货、机制电价模式下,同等发电量所对应的销售收入将进一步增长,从而显著增厚项目收益。这一增量价值,是单纯以年利用小时数评估时所无法体现的。

随着开发规模持续累积,剩余风能资源禀赋逐渐趋劣,机组能否在高电价时段实现最优出力,直接影响项目全生命周期的度电价值。

因此,我在多个场合都强调:提升塔架高度,仍是目前提高风电机组投资收益率最直接、最有效的手段。

《风能》:金风科技在混塔领域深耕多年,背后的技术积淀是怎样的?从185m到204m,技术挑战集中在哪些方面?如何保障其安全可靠性?

赵祥:自2011年承担国家863计划起,金风科技便踏上钢混塔架自主研发之路,技术迭代稳步向前:2013年全国首台混塔并网,2015年全国首台预制装配式混塔并网,2023年全球首台185m混塔并网,直至如今204m样机落地⸺从“首台”到“全球首台”,从百米级到两百米级,每一个新高度都是金风科技对混塔技术边界的再突破。十余年深耕,我们始终以样机为牵引,技术成熟后迅速推向批量应用。这并非炫技,而是顺应市场需求的产品开发。

从185m到204m,19m的高度提升绝非简单放大,而是难度呈指数级跃升。虽然高度上只增加了10%,但底部弯矩载荷增加约21%,塔顶位移增加46%,相当于整套结构、材料、工艺和吊装方案都必须系统性重做,不能沿用老经验。

整个攻坚过程中的核心难点集中在三个方面:

第一是结构设计的极限挑战。全面重构整套塔架受力体系,其中钢混锚栓转接段难度最大。它是混凝土段与钢塔段的衔接核心,需要承受复杂交变荷载和长期疲劳损耗,是超高塔架的“咽喉”位置,也是我们迭代最多的地方。

第二是整机柔性与气弹稳定性难题。204m高塔架的一阶固有频率仅0.18Hz,结构变得非常柔。由此带来一系列新问题,如气动弹性耦合效应增强、涡激振动更加敏感、频率避让要求更为严苛。我们重新核算整机模态、气弹阻尼裕度及6P激励避让,以确保大风、小风等各类工况下塔架均稳定可控。

第三是材料性能的极限升级。塔架受力大幅提升后,普通混凝土“难以胜任”。我们在C80、C90高强混凝土基础上,首次大规模引入超高性能混凝土(UHPC),抗压强度达150MPa。经过数月反复配比试验、工艺调试、模具适配和质控升级,确保其满足超高塔架长期服役标准。同时,我们率先将2200MPa级钢绞线从铁路体内预应力场景创新应用于风电体外预应力场景。风电塔筒应用场景下,钢绞线裸露、全程振动且承受千万次交变疲劳载荷,对钢绞线、锚具和夹片系统的要求远高于铁路工况。对此,我们联合供应链企业针对风电塔筒特性优化钢绞线抗疲劳性能及外层防腐体系,重新设计锚具和夹片结构,最终实现全套预应力系统的国产化自研、适配与落地,为后续更高塔架、更大机型的产业化奠定基础。

实际上,更深层的难点并非单一技术突破,而是全链条系统集成。设计、材料、制造、运输、吊装、运维,任一环节的偏差都会引发结构风险。为保障可靠性,我们构建了三重验证体系:联合鉴衡、天津大学及德国、西班牙等国家的国际顶级咨询机构与高校开展交叉验算,对关键部位的设计方法与结果评定反复论证,确保载荷、模态与结构设计严谨安全;从材料试块、缩比试验、足尺试件到整塔测试逐级验证,尤其完成试件等效25年疲劳加载,关键节段无裂纹、锚栓无预紧力损失,极限承载力安全裕度近2倍;将上百台185m混塔的长期运行数据持续反哺迭代204m混塔设计,以真实工况数据为设计安全提供兜底保障。

《风能》:204m混塔从图纸变为现实,项目落地过程中遇到了哪些新的难点?

赵祥:204m混塔在制造、运输及吊装各环节都存在大量工程挑战。其中,很多属于“隐形能力”,直接决定项目的交付质量和效率。

我们通过自主研发的PCPS(混塔生产交付管理系统),赋予每片构件唯一数字身份,全流程记录原材料配比、生产参数、养护记录、检验结果及施工安装等信息,实现全过程可追溯,既确保过程质量管控,也为机组全生命周期运维提供数据支撑。

在预制构件制造方面,204m混塔由49节混凝土段构成,底部最大直径12.1m,单节最大重量超70t,对模具精度以及钢筋绑扎、浇筑、脱模等工序都提出极为严苛的要求。尤其是UHPC构件,对温湿度、养护时长的控制要求高,需精准把控工艺参数,确保其性能稳定达标。吊装亦是现场的关键环节,塔架采用动臂塔机吊装,超高空作业对地基承载力、吊臂风致挠度和构件就位精度都提出了极高要求。金风科技联合供应商深度开展前沿风电动臂塔机技术研究,针对性开发适配204m轮毂高度的塔机,形成超高塔架吊装解决方案,为后续大规模产业化奠定装备基础。

设计决定了方案的可行性,而施工交付能力则决定了工程能否可靠、经济地落地。

《风能》:中国混塔产业几乎从零起步,用15年时间走到全球最高,金风科技在通过混塔实现“价值追求”上经历了怎样的认知迭代?

赵祥:高塔架不只是简单增高、提升发电量,它已经成为风电收益最优化的抓手。我们对高塔架的理解,已经从单纯提升发电量(AEP),升级为“提升AEP、压降项目造价(CAPEX)、可靠性优化、加权电价优化”四位一体的技术杠杆。

首先,增高度提发电量,是提高收益的有效手段。在中东南部风切变0.25~0.3的典型场景下,塔架增高带来的增量收益可观。从160m提升至204m,年利用小时数可增加220h,成本回收期约2年。因此,高塔架是当前对冲风电项目收益率下行最有效的单项技术之一。

其次,以高度换点位,实现CAPEX压降。在保持场址尾流条件和征地边界不变的前提下,将塔架高度由185m提升至204m,高空风速提升,可将6.25MW机组升级为7.15MW(扫风面积不变),同等总装机规模下机位点减少了约10%。点位减少意味着征地缩减,进而降低林地、基本农田的穿越风险,尤其在山地或分散式项目中,少一个机位就可能规避跨乡镇协调难题,大幅降低隐性开发成本和时间成本。

再次,AEP与CAPEX保持不变,以高度换风轮直径,优化载荷、降低运营支出(OPEX)。在发电量和单机功率不变的前提下,将塔架高度由185m提升至204m,可将风轮直径从221m缩小至204m。叶片缩短,进而塔顶弯矩下降,基础受力改善,整机疲劳载荷降低,使机组可靠性和基础设计裕度同步提升。同时,更小尺寸的叶片也降低了制造和运输风险。这相当于以塔架的一次性投入,换取全生命周期运维风险的下降与长期运行确定性的提升。

最后,利用风切变与负荷特性的同步性,拉升加权结算电价。行业惯于按平均电价折算高塔架增量电量,然而其中存在结构性红利:许多区域电网负荷高峰和现货高价时段,与风切变强时段高度重合,塔架越高,增量电量就更多出现在高电价时段。以山东西部为例,日内风切变早晚高、午间低,而作为光伏大省,现货电价同样早晚高、午间低。二者叠加,在不考虑限电的情况下,204m塔架较160m塔架方案的加权结算电价可提升0.8%。也就是说,高塔架拉高的是加权平均结算电价,而非单纯摊薄度电成本(LCOE)。在电力市场化的机制下,这一隐性红利将进一步放大项目净现金流。

自2011年承担国家863计划起,金风科技开启了我国钢混塔架自主研发征程,多次跨越国产化里程碑,从首台钢混塔风电机组,到首台预制装配式混塔,再到首台160米混塔,金风混塔不断“拔节生长”,2023年,落地全球首台185米混塔,打破全球风电塔架高度纪录。

《风能》:您认为混塔行业竞争的本质是什么?金风科技的核心优势在哪里,在推动混塔标准化方面做了哪些工作?

赵祥:当前行业高速扩容,大量新进入者争相入局,不少跨界企业虽具备理论设计能力,却缺乏在多地域、多工况条件下大批量项目的实战验证。此外,行业还易陷入简单比价,将混塔简化为“混凝土加钢材”的构件,仅比较初始采购成本,而忽视后期运维风险与全生命周期可靠性。混塔作为风电场核心承重结构,一旦出现质量问题,后期整改代价极高,这是一道容易被低估的隐形门槛。因此,我认为竞争的本质不是低价,而是质量和安全,在于拥有经过大批量项目验证的工程数据库、全国化的交付供应链体系,以及贯穿“制造-运输-安装-运维”的闭环质量管控能力。这些都需要长期项目沉淀,难以短期速成。行业需要警惕“以包代管、链条割裂”等风险,不能将成本博弈凌驾于工程可靠性之上。

金风科技在混塔方面拥有近4000台的交付业绩,核心优势在于依托自研风能资源平台的海量数据沉淀、全国20+自主生产基地的供应链网络,以及全流程数字化溯源的质量体系,确保大批量交付下产品的一致性。此外,金风科技作为首个混塔国标的牵头编制单位,近期已协助全国风力发电标准化技术委员会成立了混凝土塔架标准化工作组,正全力打通材料、设计、生产、运维等环节的技术接口。该标准有望于今年年底发布,为行业规范发展奠定重要基础。

长远来看,行业一定会回归理性。短期价格竞争只是阶段性现象,市场最终会筛选出真正懂产品、重质量、以客户全生命周期价值为导向的企业,这也是行业高质量发展的必然方向。

《风能》:超高塔架的推广前景如何?未来还会向新高度发展吗?

赵祥:超高塔架推广的关键在于将风能资源评估清楚。金风科技将从测风阶段即与客户协同,科学评估项目区域的风能资源条件。在华北平原等典型高切变区域,204m混塔方案适用性显著,待样机运行满一年后,后评估数据将提供更强的说服力。当然,该方案的经济性高度依赖风切变条件,并非所有区域都适合直接复制,高切变低风速平原才是其最优土壤。

至于塔架高度能否继续增加,我认为这取决于综合技术经济性与投资回报指标是否成立。高度迭代是市场、技术、成本和收益综合平衡的结果。我们始终坚信高度突破不是目的,而是依托技术创新持续降低度电价值成本、拓展经济可开发边界、为客户创造更大价值的手段。金风科技的混塔业务是在成熟技术体系内,为每个项目选择最优经济高度。

同时,行业亟需建设更高精度、更高高度的实测风能资源数据库。完善的测风数据是超高混塔工况适配、参数设计和经济性测算的重要前提,也是未来更高塔架落地的基础。

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