1978 年，全球首臺高 54 米的風機混塔于丹麥亮相，就此開啟混塔發(fā)展篇章。90 年代后期，混塔在歐洲市場已占有一定的份額。

我國首臺現(xiàn)澆式鋼混塔的樣機于2013年吊裝并網(wǎng)，到2015年，第一臺體外預應力預制裝配式鋼混塔架樣機完成安裝。

我國混塔已走過十余年，技術(shù)得到不斷驗證。尤其在近三年，風電行業(yè)對160米及以上高塔的需求不斷增加，經(jīng)濟性和可靠性促使混塔使用量順勢上揚。

協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2023年，全國（除港、澳、臺地區(qū)外）風電機組中標量中混塔項目占陸上風電機組總中標量的30.2%。主流的單機容量在 5.X 和 6.X 兆瓦內(nèi)，使用的混凝土材料類型為 C75-C80，塔筒高度約為 160-170 米。

更有預測，2024年混塔的滲透率將達到60%。不乏業(yè)內(nèi)人士高度看好混塔的未來，如風電老兵王海波在兩年前接受CCPA風電混塔分會專訪時指出，混塔市場份額應該是80%，做不到80%就是混塔行業(yè)不夠努力。

在當下的發(fā)展節(jié)點，混塔將憑借什么在2025年釋放更大能量？

2024年超高混塔數(shù)量快速上升

風電觀察梳理近三年頭部整機商在混塔高度探索方面的項目，各家創(chuàng)新之舉頻出：

·金風科技：2023 年 12 月，位于安徽阜陽阜南縣三峽 300MW 混塔項目中，全球首臺陸上 185 米鋼混塔架機組 ——GWH191 - 5.0MW - HH185m 順利并網(wǎng)發(fā)電，至今已穩(wěn)定運行超一年。

·遠景能源：2024 年 12 月，鄂爾多斯零碳產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，一臺 12.5MW 的 190 米混塔風機吊裝完成，一舉成為全球陸地最高混塔。

·運達股份：2023 年，江蘇漣水成功吊裝 180 米超高性能混凝土材料混塔，其混塔段高度達 157.4 米，是全球首臺 UHPC150 塔筒。2024 年 4 月 30 日，中國巨石與運達股份為巨石漣水 233 兆瓦風電項目首批機組舉辦并網(wǎng)發(fā)電儀式。

·明陽智能：2023 年 5 月，明陽智能羅山風力發(fā)電項目順利完成首臺 170 米鋼混塔風電機組吊裝，此為國內(nèi)首個 170 米預制混凝土塔架批量應用的風電項目。據(jù)業(yè)內(nèi)自媒體消息，其 190 米混塔樣機也在籌備中。

·中國中車：2024 年 8 月，遂溪江洪樂民 100MW 風電項目完成首臺 185 米混塔風電機組吊裝。該項目地處臺風頻發(fā)地區(qū)，采用現(xiàn)澆預應力混凝土塔筒 + 鋼筒混塔體系，混凝土塔筒高 85 米，是全球首例抗臺型超高塔風電項目 。

除上述已落地的示范項目外，據(jù)了解，國內(nèi)前十大整機商均已儲備混塔技術(shù)，一些整機商直接參與混塔業(yè)務，在供應鏈管理中占據(jù)主動權(quán)。

如金風科技旗下的天杉高科2014年成立，是國內(nèi)最早對鋼混結(jié)構(gòu)的混塔進行技術(shù)儲備的廠商，也是國內(nèi)市占率最大的混塔供應商，因金風科技力推混塔高塔而占據(jù)市場優(yōu)勢。

上海電氣研砼從2018年開始進行混塔生產(chǎn)，是上海電氣研砼建筑科技集團有限公司的全資子公司，專注于風電領(lǐng)域混凝土塔筒全產(chǎn)業(yè)鏈服務的國有企業(yè)，目前混塔生產(chǎn)基地分布于東北、西北和長三角地區(qū)。

成立于2022年的一重（黑龍江）風電混塔有限公司，由電氣風電與中國一重集團合資組建，率先采用全球首條自動化流水線生產(chǎn)方式對風電混塔管片進行精益化生產(chǎn)。

除此之外，領(lǐng)先的混塔企業(yè)還有成立于2007年的金海股份，是三峽資本所投參股企業(yè)，2018年與美國WTT公司合資開發(fā)預應力混凝土塔筒，是最早實現(xiàn)混塔批量交付的企業(yè)。2024年三峽資本派人接手董事長職務，由此可見其對混塔業(yè)務的重視。

上海風領(lǐng)成立于2020年，技術(shù)來源與天衫高科同源于新疆水利院，是近幾年發(fā)展十分快速的混塔供應商。成立于2018年巨杰科技，技術(shù)來源于電建華東院，同樣是業(yè)內(nèi)專業(yè)技術(shù)比較深厚的一家混塔供應商。

在以上企業(yè)的共同推動下，混塔迎來快速發(fā)展。如金風科技185米混塔產(chǎn)品相繼在黑龍江、河南、河北等省開始批量交付，目前已累計交付86臺，安裝容量近50萬千瓦。不少開發(fā)企業(yè)處于經(jīng)濟性及可靠方面的考量對高混塔的需求也在提升。

奔向200米，走向全場景應用

混塔在風電領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展關(guān)鍵在于兩方面：一是對風能的深入研究，二是對混塔自身特性的研究。

風能資源分布決定混塔極限高度理論值不會停留在100+米。我國風速分布圖顯示，200米以上的風資源是100米高度可開發(fā)利用的10倍。在企業(yè)的規(guī)劃中，200米以上的混塔研發(fā)被提上日程。

如上海風領(lǐng)新能源就在準備開發(fā)200米以上的超高UHPC混塔風機。天杉高科表示要追加204米鋼混塔架新產(chǎn)品的生產(chǎn)線。

有外網(wǎng)報道，德國恩德公司（Nordex）正在擴大其N175/6.X機型的塔筒高度范圍，計劃配備200米的風電混塔。

不過金風科技也傳達過一個觀點，當混塔發(fā)展到200米以上之時，混塔發(fā)展就不再以更高為主要目標。

畢竟企業(yè)對高空風特性的研究仍有待加強，更高塔架帶來的安全性及經(jīng)濟性等問題都需要反復驗證與考量。

在更高的追求之外，混塔應用場景的廣度也正在擴展。風切變越大、塔架高度越高，發(fā)電量增量越大。

在低風速高切變地區(qū)，如河北、山東、河南、陜西、湖北、江蘇、安徽等地，以及高風速、高切變的遼寧、吉林、黑龍江都是混塔快速攻略的風能市場。

與此同時，混塔結(jié)構(gòu)以其穩(wěn)定、承載力高，剛度大、頻率高，抗疲勞性能好的特性，可解決大機組長葉片面臨的高載荷和頻率問題，也在向沙戈荒地區(qū)發(fā)展。 2023年三北地區(qū)混塔中標量已占全球陸上混塔總量的68.2%。

新材料+結(jié)構(gòu)助推混塔發(fā)展

近年來，混塔在對自身的研究上不斷升級。傳統(tǒng)高塔筒解決方案多采用體外預應力鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，搭配普通高強混凝土。此種塔筒具有安裝方便快捷、工藝成熟等優(yōu)點，但同時也具有構(gòu)件尺寸大，不利于生產(chǎn)運輸，承載力和抗疲勞性能受限等缺點。

隨著混塔的持續(xù)發(fā)展，可以看到超高性能混凝土（UHPC）在風電混塔項目中開始頻繁出現(xiàn)。作為新型水泥基復合材料，其具有高強度、高韌性、低滲透性和自密實能力等優(yōu)越性能。

混凝土的一個關(guān)鍵指標為抗壓強度，簡單理解就是在承受壓縮載荷作用下抵抗破壞的能力。普通混凝土的抗壓強度通常在30Mpa以下，混塔采用的高強混凝土遠超這一標準。而超高性能混凝土（UHPC）的強度可能達到120、150甚至180Mpa，其強度的提升將擴大混塔的應用范圍，也可降低混凝土用量。

圖片來源：交通智維

對于UHPC，世界各國研發(fā)至今僅不到30年，但其受關(guān)注程度和研發(fā)進展卻超乎想象，成為了建筑、橋梁等領(lǐng)域內(nèi)的熱點，具有廣闊的發(fā)展前景。UHPC在國內(nèi)的研究和應用在近10年間進入快速上升期。

有長期專注于UHPC在鋼橋面鋪裝領(lǐng)域應用的專業(yè)人士表示，UHPC作為目前世界范圍內(nèi)最先進的纖維水泥基復合材料，在普通混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的應用場景中，只要能找到其經(jīng)濟性替代、安全性提升或行業(yè)痛點的消除等切入點，均可采用UHPC進行替代。

在混塔中應用現(xiàn)于上海風領(lǐng)新能源于2023年在江蘇漣水的180米混塔風電項目，其混塔段高度達157.4米。這是全球范圍內(nèi)首臺投入使用的UHPC150塔筒。

從2023年8月至12月，上海風領(lǐng)生產(chǎn)塔筒管片使用了35193立方米的UHPC，安裝50個UHPC風電混塔，成為UHPC用量的主要增長點。

不久前吊裝的遠景自研的190HH混塔也是采用的自養(yǎng)護型UHPC 150（超高性能混凝土）生產(chǎn)混塔管片。風電塔筒UHPC管片無疑是風電行業(yè)開發(fā)200+米空間風資源的優(yōu)選材料。

不過，UHPC規(guī)模化應用也面臨的挑戰(zhàn)，一方面建造成本相對普通混凝土偏高，另一方面也缺少統(tǒng)一的行業(yè)標準，涉及到UHPC的施工完成后的評定及驗收，主要是依據(jù)各地的地方標準開展；同時，其結(jié)構(gòu)設(shè)計理論及適宜結(jié)構(gòu)體系仍需完善。

除材料之外，混塔結(jié)構(gòu)還有一各至關(guān)重要的技術(shù)，即預應力技術(shù)。其指通過提前預加的預應力，彌補混凝土抗拉能力低的特點，提高結(jié)構(gòu)的整體剛度和抗傾覆能力，從而增加塔架的穩(wěn)定性，減少混凝土或鋼材的使用量，降低結(jié)構(gòu)自重，提高其經(jīng)濟性和可靠性。

預應力技術(shù)在混塔中的應用主要有體外預應力和體內(nèi)預應力兩種。各家的技術(shù)和生產(chǎn)特點略有不同。

就在近期，由上海風領(lǐng)聯(lián)合蘇州混凝土等完成的“120米至180米級超高性能混凝土陸上風電體內(nèi)預應力混合塔筒體系”科技成果通過了中國混凝土與水泥制品協(xié)會的權(quán)威鑒定，為UHPC預應力混合塔筒體系提供了一套完整方案。

從生產(chǎn)交付到吊裝運維，安全要求貫穿始終

混塔最關(guān)鍵的還是安全問題。中國風電行業(yè)大型事故數(shù)量呈上升趨勢，風電機組倒塔為事故發(fā)生的第二大因素。隨著高混塔逐漸成為行業(yè)主流，其引發(fā)風險的可能性必然增大。

“9.5”事故為行業(yè)敲下警鐘。2024年下半年混塔安全被國家能源局點名，各地能源監(jiān)管部門紛紛開展專項督查。從公開的事故報告分析，采用混塔的機組發(fā)生倒塔事故，原因主要集中在設(shè)計問題、質(zhì)量缺陷問題以及施工與管理問題等方面。

混塔對結(jié)合風載控一體化的設(shè)計要求極高。其生產(chǎn)交付鏈條長，且屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，這就使得對生產(chǎn)交付過程的管控顯得尤為關(guān)鍵。

此外，混塔的各項行業(yè)標準也急需完善。天杉高科相關(guān)負責人曾指出，當前行業(yè)對混塔產(chǎn)品的招標采購模式尚未成熟。如主機帶塔架的招標規(guī)則中對混塔技術(shù)、商務的細節(jié)要求有待完善，以及混塔廠家在技術(shù)、資質(zhì)和業(yè)績上存在明顯差異。因此，行業(yè)各方需攜手合作，推動混塔獨立招標采購，提高對混塔技術(shù)、質(zhì)量等方面的標準要求。

除了混塔自身的安全問題外，其吊裝的難度也在上升，這就需要吊裝行業(yè)協(xié)同發(fā)展，并且從成本和效率等多方面進行綜合考量。

以遠景的項目為例，吊機需要將重達 117 噸的機艙和傳動鏈，以及長 118 米、重 35 噸的扇葉吊至 190 米的高空，這一高度相當于一座 60 層的高樓。

為此徐工集團動用了4000噸輪式起重機完成此次“全球第一吊”，根據(jù)其官網(wǎng)顯示，該起重機專為風電設(shè)計，是8-10MW風機吊裝首選。4000 噸的額定起重量，意味著它能吊起相當于兩千多輛普通家用轎車的重量，能力與風險可想而知。

也有一些項目動用了動臂塔吊，其使用成本較履帶吊低，安全性較高，施工面積小，也是一種有效方案。

不過，工程設(shè)備的先進并不意味著零風險，現(xiàn)實操作難免面臨各種各樣的問題。風電行業(yè)很多技術(shù)都已進入“無人區(qū)”，產(chǎn)生了諸多超經(jīng)驗問題。

混塔并非簡單的工程，而是一個精密的產(chǎn)品制造過程，任何一個環(huán)節(jié)的缺陷都可能導致無法逆轉(zhuǎn)的質(zhì)量偏差。從標準的制定、產(chǎn)品的高質(zhì)量生產(chǎn)與管控、人員的培養(yǎng)與配備、與項目的緊密協(xié)作等各個環(huán)節(jié)都需要企業(yè)的用心把控。混塔有一個廣闊的未來，但還需交給時間和行業(yè)來檢驗。