Care sunt diferențele dintre turnurile hibride și turnurile flexibile în industria energiei eoliene?

Concepte de bază pe scurt

Analiză aprofundată

1. Turnuri hibride din beton (turnuri hibride)

Un turn hibrid este o structură combinată din „beton armat + oțel”. De obicei, cele două treimi inferioare sunt realizate din beton armat (folosind segmente prefabricate sau tehnici de cofrare prin glisare), în timp ce secțiunea superioară este un turn tradițional din oțel conectat la nacelă.

Cum rezolvă rezonanța:
Rotația unei turbine creează două frecvențe principale de excitație:1P(viteza rotorului) și3P(viteza rotorului de 3 ori mai mare, din cauza efectelor precum umbra turnului). Masa și rigiditatea masivă a turnului hibrid îl plaseazăPrima frecvență naturală de mai suscel/cea/cei/celeFrecvența 3Pîn timpul funcționării normale (adică în regiunea „rigid/rigid-rigid”). Acest lucru asigură că intervalul de funcționare al turbinei nu excită rezonanța fundamentală a turnului, necesitând o compensare mai puțin complexă din partea sistemului de control.

Logica din spatele argumentelor pro/contra:

Pro: Stabilitate:„Rigiditatea” sa înseamnă o oscilație minimă în vânt, ceea ce duce la o funcționare stabilă, uzură mecanică redusă și o nevoie redusă de întreținere pe durata de viață proiectată.

Contra: Greutate:Transportul segmentelor de beton necesită vehicule speciale și impune cerințe mari privind lățimea drumurilor și podurilor, capacitatea portantă și raza de bracaj. Acest lucru este adesea imposibil în regiunile muntoase. Greutatea imensă necesită, de asemenea, fundații mai mari și mai masive, crescând costurile și timpul de lucru pentru ingineria civilă.

2. Turnuri flexibile din oțel (turnuri flexibile / turnuri moi)

Turnurile flexibile sunt din oțel, dar sunt proiectate cu o filozofie opusă turnurilor rigide tradiționale din oțel. Sunt fabricate intenționatflexibilfolosind materiale de pereți mai ușoare și mai subțiri.

Cum rezolvă rezonanța:
Un turn flexibilPrima frecvență naturală este proiectată să fie subturbineiFrecvență 1P(adică, în regiunea „moale/moale-moale”). Aceasta înseamnă că viteza rotorului turbinei trebuie să treacăprinacest punct de rezonanță în timpul pornirii și opririi. Pentru a gestiona acest lucru,se bazează în mare măsură pe un sistem avansat de control al turbineiControlerul trebuie să accelereze rapid prin viteza de rezonanță și să utilizeze algoritmi de amortizare activă în timpul funcționării normale. Acești algoritmi ajustează constant cuplul generatorului și pasul palelor pentru a contracara activ mișcarea înainte-spate a turnului și a preveni amplificarea vibrațiilor.

Logica din spatele argumentelor pro/contra:

Pro: Ușor:Greutatea redusă înseamnă economii de materiale, oferind avantaje semnificative de cost, în special pentru turnurile foarte înalte. Transportul segmentat este, de asemenea, mai flexibil.

Contra: Dependență de control:Siguranța sa se bazează pe precizia și fiabilitatea sistemului de control. Algoritmii slabi sau defectarea senzorilor pot duce la rezonanță necontrolată. În plus, vârful turnului se poate balansa peste un metru în condiții de vânt puternic, ceea ce poate împiedica accesul pentru întreținere în anumite condiții meteorologice și poate cauza disconfort personalului din nacelă.

Rezumat și selecție

Alegerea dintre un turn hibrid și unul flexibil este complexădecizie tehnico-economicăbazat pecondiții specifice ale proiectului:

Alegeți un turn hibrid atunci când:Situate pe teren plat, cu o infrastructură de transport bună și în apropierea stațiilor de betoane; unde prioritățile proiectului favorizează o fiabilitate ridicată și sunt dispuse să plătească costuri mai mari de transport și fundație pentru o performanță stabilă.

Alegeți un turn flexibil atunci când:Vizarea celui mai mic Cost Nivelat al Energiei (LCOE), pentru înălțimi foarte mari ale butucului (>140 m), în zone cu logistică de transport dificilă (munți) sau unde condițiile solului sunt mai puțin ideale (permițând fundații mai mici).

În prezent, turnurile flexibile domină piața turnurilor foarte înalte (>160 m) datorită avantajelor lor legate de cost și logistică. Turnurile hibride rămân competitive pe anumite piețe (de exemplu, câmpiile din centrul/sud-estul Chinei) și aplicații specifice. Ambele tehnologii sunt în evoluție, turnurile hibride dezvoltând modele modulare pretensionate mai ușoare, iar turnurile flexibile utilizează strategii de control din ce în ce mai sofisticate și mai fiabile.