金风混塔的“慢哲学”与“高野心”
创始人
2025-06-27 21:22:03

(转自:风芒能源)

编者按

在产业快速发展的当下,混塔作为风电新兴支撑结构产品,正以惊人的速度完成市场渗透——2024年,国内混塔中标总量相较2023年实现三倍增长,陆上新增装机中,混塔占比达33.86%。

然而,快速扩张之下,隐忧暗存。从见诸报端的事故,到国家能源局的通报,再到业主与投资机构的疑虑,混塔质量和安全已成为悬在其头顶的 “达摩克利斯之剑”。行业该如何告别“野蛮生长”,走向“高质量扩张”?如何协同进步,化解信任危机?

风芒能源特别策划混塔系列专题,通过剖析典型企业战略思路与实践成果,希望能为行业高质量发展提供新的视角、思路与可借鉴的经验。

文 | 宋琪

不知不觉间,在风电细分赛道,金风科技再次登顶榜首。

公开数据显示,2024年,金风科技混塔业务国内新签订单同比增长104%,年度交付量同比增长50%;截至2024年底,金风科技混塔累计装机已超过11GW,装机数量超2300台

「风芒能源」从行业知情人士处获悉,近两年,金风科技混塔业务领跑市场,占有率基本稳定在35%左右。继风电整机业务后,再次确立龙头地位的混塔板块可以称得上是金风科技的又一张“王牌”。

王牌如何淬炼?金风科技有何秘籍?

在采访金风科技子公司天杉高科董事长兼总经理赵祥的过程中,「风芒能源」似乎找到了答案——金风混塔正在践行一种看似反差,实则统一的独特“双速模式”

一方面,向下“慢”扎根,如苦行僧般死磕基础理论,投入真金白银、不厌其烦地扎实测试验证,想方设法完成流程闭环,修炼端到端的全流程技术能力,筑牢看不见的技术根基。

另一方面,向上“快”生长,2024年,金风科技在具备185米混塔批量化供货能力之后,马不停蹄地继续进行204米高塔技术研发,不断突破物理极限,输出覆盖全球复杂场景的“中国方案”。

1

混塔的“生长”逻辑

随着可开发的优质风资源不断减少,向更高处要资源已经成为业内共识。金风科技也不例外,赵祥告诉「风芒能源」,“2021年之后,混塔逐渐成为高切变区域必选的技术路线。” 

在赵祥看来,风电塔筒的路线选择之所以出现如此趋势,经济性是关键考量因素之一。

国家能源局数据显示,截至2025年4月底,全国风电累计装机已达到5.4亿千瓦。装机规模的不断提升意味着,能够平衡开发难度和开发成本的增量可开发资源日渐稀缺。

高塔技术正是拓宽技术和经济可开发边界的重要手段。国家气候中心的评估结果显示,我国100米高度陆上风能资源技术可开发量为86.94亿千瓦,140米高度则可达101.79亿千瓦。

技术可开发只是第一步,项目能否开发还取决于经济性测算。”赵祥告诉「风芒能源」。“实际上,塔架高度提升带来的增量投资回报十分优异,在风切变超过0.3的区域,塔架每增高10米的增量成本回收期仅约1.5年,显著低于风电项目平均10年的成本回收周期。”

同时,根据测算,若将收益率6%设定为可开发条件,相比160米塔架,采用185米高塔项目全年满发小时数可增加150小时以上,发电量可提高8.38%,全投资收益率提升0.5%,经济可开发风区将下探至4.6m/s。

值得一提的是,高塔时代注定是混塔时代。一旦塔架高度突破140米这一关键临界点,钢塔的经济性优势即告瓦解,此时,混塔凭借其突出的技术与经济综合优势,必然主导高塔市场,成为行业首选方案。

赵祥接着又算了一笔账,在140米高度,分片钢塔方案将比混塔每千瓦投资增加100元,若塔筒高度上升至185米,不仅钢塔重量将超800吨,与混塔的成本差距也将进一步扩大至500元/kW。

基于对上述趋势的深刻洞察,2011年,金风科技便开始自主研发钢混塔;2013年,金风科技吊装全国首台90米高的风电混塔样机;2023年,金风科技已将混塔高度提升至185米,刷新了全球风电塔架高度纪录;2024年,金风科技185米混塔已具备批量化交付能力。

2024年10月,北京国际风能大会暨展览会期间,金风科技发布了高达204米的全新数字化钢混塔架平台。金风科技表示,其新一代陆上高性能旗舰机型GWH204 Ultra与204米高混塔技术结合,可将收益边界风速下探到4m/s以下,实现对高空风能的极致捕捉。

据金风科技透露,204米混塔拟在2025年吊装测试样机,2026年下半年逐步开始供货。

2

风电没有“速成”赛道

在经济性优势的加持下,混塔行业迎来蓬勃发展的黄金期。

CCPA风电混塔分会数据显示,2024年,混塔全年中标量同比激增243.32%,市场规模扩张至2023年的3.4倍,混塔市场渗透率较2023年提升3.66%,达到33.86%。在这样的趋势下,行业对混塔未来预测普遍乐观,认为市场占比突破40%指日可待。

然而,与对混塔技术的笃定不同,面对市场预测,赵祥表现得理性且克制。赵祥认为,未来混塔市场渗透率能否进一步提升,取决于全行业能否实现系统性的认知与技术能力的升级

在谈到混塔市场的扩张节奏时,多位业内专家均向「风芒能源」表示,尽管在结构稳定性、受力性能及频率共振等方面,混塔相比全钢塔展现出更高的综合安全裕度,但国内混塔产业化历程并不长,产业链成熟度不足,“从这个角度来看,混塔产业的步子迈得太快了。

节奏失当只是表象,认知偏差才是症结。”某混塔企业总工白齐维(化名)直言不讳,“由于混塔具有钢混组合的工业属性,部分企业便将其简单等同于建筑工程,直接套用建筑类标准进行设计制造。加之地产行业进入周期性调整,大量建筑企业转而跨界混塔制造,更巩固了这样的认知。”

更危险的是,时至今日,行业内仍存在对安全裕度的认知误区,将保守设计与绝对安全强加关联:要么过度依赖安全裕度对冲风险,要么错位配置安全裕度,无法精准覆盖失效模式。白齐维认为,“缺乏底层认知与专业积淀的野蛮生长极易为行业埋下技术风险与质量隐患。”

实际上,作为风机垂直承载的刚性核心,混塔需要承受多种荷载,包括塔筒、整机和叶片的自重,作用于塔身的预应力、风荷载,作用于塔筒顶端风轮的气动荷载,以及风机控制结构产生的惯性力和陀螺力矩等。

“极端复杂力学环境要求混塔设计必须穿透对风能资源、载荷控制、材料选择、强度设计、结构设计及工艺匹配等多层技术。”赵祥强调,混塔设计同样需要穿透技术底层逻辑,风电行业没有“速成”赛道。

在这样的觉悟之下,金风科技对于混塔技术底层逻辑甚至有着近乎偏执的坚守。

一方面,死磕基础研究与闭环验证。与全球顶尖高校合作,深入材料与基础结构理论研究。同时,依托金风科技深植近30年的“风电基因”,借助其自研的风匠平台及GTSim软件工具,从风资源评估、风机载荷精准控制,到自有试验风场,金风构建从虚拟仿真到真实风场环境的全链条闭环验证体系。

另一方面,金风科技聚焦实验验证投入,反复锻造高可靠。基于零部件级、系统总成级、数字孪生、整机级、场网级五位一体实验验证体系,金风持续进行样机的“仿测一致性”对比工作:将塔架实际运行中监测到的姿态、频率、变形、应力应变等数据,与设计模型进行反复校验和迭代,用真金白银和真实工况,在打磨核心技术模型上下“笨功夫”,通过正向循环不断强化金风混塔的载荷控制和结构设计能力。

在此基础上,金风形成了“整机-塔架-基础一体化”设计理念,在机组设计开发时将钢混塔架模型同步迭代解耦,最终实现整机与钢混塔架协同、混凝土塔筒与钢塔筒比例最优方案。

3

筑牢“登高”根基

除设计难关外,在赵祥看来,混塔要想实现高可靠,还需再闯一道关——全流程的风险管控关。

作为多学科交叉的综合工业产品,混塔涵盖混凝土技术、预制装配式体系、预应力体系等复杂架构,其生产、吊装过程中包含预制构件座浆密实度、安装精度、预应力张拉等大量隐蔽工程,因其质量缺陷无法通过目视简单判断,使得风险管控难度远高于传统钢塔。

“事实上,即便是自动化程度较高的钢塔,仍难以避免塔筒焊缝缺陷导致的质量事故。考虑到混塔隐蔽工程之多,从原材料检验到现场吊装的每一个环节,都可能因管理疏漏引发连锁风险。”业内人士告诉「风芒能源」,“一旦风险失控,后果将是数以亿计的损失。”

以100MW风电项目为例,据测算,单台混塔质量缺陷可导致直接间接经济损失达 2.7亿元。“单塔失效往往暴露出技术规范执行与质量管理体系的系统性缺陷,全场塔架的预防性更换叠加机组全周期停机导致的发电收益损失,最终可能形成连锁经济损耗。”上述业内人士解释称。

如何规避上述风险?金风科技的答案是,整合全链条管理、标准化质量控制、供应链整合等核心优势,建立覆盖研发、制造、吊装及运维的端到端一体化交付体系。

赵祥向「风芒能源」强调,“越是繁花满枝时,越不能怠于固根基。”除闭环设计验证之外,金风科技还是行业中为数不多坚持全自主自营生产模式的企业。

赵祥指出,在混塔交付流程中,受多元的招标与交付模式影响,最难管控的隐蔽工程往往出现在“以包代管”下的监管盲区之中。

为了从根本上消除这一盲点,金风科技从原材料检验、生产制造到出厂验收实施全流程数字化自主管理。基于自研的PCPS生产管理系统,金风可实现从原材料到验收出库的全流程100%可追溯,同时通过AI检测与工序管控,对混凝土配比、钢筋绑扎、浇筑养护等关键工序进行实时质量把控,将隐蔽工程的风险控制嵌入生产流程的每一个节点。

更重要的是,在累计装机11GW的规模化交付实践中,金风科技淬炼出行业领先的交付管理能力与全生命周期服务能力

截至目前,金风科技交付混塔数量已超过2300台。无论是湖北的湿热、青海的高海拔、亦或是黑龙江极寒等极限环境,金风科技都有应对经验。

赵祥回忆道,“黑龙江勃利风电项目交付时正值寒冬,最低气温到了-30℃以下,为了解决一般材料在低于-20℃出现的凝结异常问题,在经过127组对比试验和13次配方迭代后,我们团队研发出了低温环氧胶粘剂,配合预热保温及伴热带加温工艺,使胶粘剂在7天内100%达到设计强度。最终提前30天完成全部机组吊装,节省了超过300万元的冬季施工费用。

如今,依托金风科技成熟的专业运维服务体系,以及金风自研的塔架状态监测系统,再配合无人机+AI视觉识别技术,金风科技再次打破“交付即终点”的行业惯性,实现混塔全生命周期流程化管理。

从2011年到2025年,在混塔的细分赛道,金风科技已经深耕了14年。如今,金风混塔的领跑不过是长期主义的必然回声。无论是向上“快”生长,还是向下“慢”扎根,金风混塔的成绩始终昭示着一个朴素的真理:在追求规模与高度的道路上,没有捷径可走。真正的领先者,必然是将内功修炼成最宽阔护城河的企业。

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