很多人直觉“越高的地方风越大”。于是,百米塔筒已成过去,120米、140米、160米,甚至185米钢混塔架都在批量吊装。但风机真的越高越好吗?
风为什么随高度变化?
地表粗糙度(树、房、山)会拖慢风速,离地面越远,拖曳效应越小。工程上用“风切变指数”刻画:
平原农田约0.12
山林可达0.25
海上只有0.08
风切变指数越大,同样拔高10米,风速涨得越快,发电量也越“高”。这是高塔的基本逻辑。
公开案例:185米混塔实打实多赚30万
2025年8月,山西晋城陵川项目首批185米钢混塔架并网。同风场、同机型160米对照组,全年等效小时数提高8.5%,单台多发电约75MWh,按山西现货均价0.4元/kWh,年增收入30万元。塔架增量投资55万元,静态回收期1.8年,项目IRR从9.4%提到11.7%。
高塔不是“一高就灵”
1.风速边际递减
切变指数0.12时,从100m升到140m,风速多涨4%,发电量大约多6%;再升到180m,风速只再涨2%,发电量再涨3%,收益增幅明显放缓。
2.成本陡升
塔筒重量与高度平方成正比,140m到180m,筒体钢材+基础混凝土增重约35%,运输、吊装、道路改造费用同步上扬。
3.运输红线
国内主干道桥涵限高5m,叶片长95m时,塔筒底段直径超过4.8m就要“拆收费站”——时间和过路费谁出?
4.结构频率
塔筒越高,一阶频率越低,可能与叶轮1P、3P共振,需要加大壁厚或加阻尼器,成本再上一层。
2021年,华北某平原风场盲目上160m柔塔,结果切变指数只有0.09,年发电量提升不足3%,而塔筒、基础、道路改造合计多花1.2亿元,项目IRR下降1.3个百分点。
高度平衡点怎么找?
清华大学《风切变指数对轮毂高度选取的影响》给出经验:
切变<0.10,100m~120m经济
0.10~0.15,120m~140m
>0.15,才考虑160m及以上
具体项目要把“增量发电量–增量投资”做现金流模型,让IRR最大化,而不是让塔架最大化。
未来方向:
1.钢-混塔、格构式塔可把临界高度推到180m以上,单位重量比全钢塔低15%~20%。
2.分段叶片、现场拼装解决运输瓶颈。
3.数字孪生实时监测塔筒疲劳,运行10年后若频率漂移,可主动降功率,而不是一刀切加固。