В чем разница между гибридными и гибкими башнями в ветроэнергетической отрасли?

Основные концепции вкратце

Углубленный анализ

1. Гибридные железобетонные башни (гибридные башни)

Гибридная башня представляет собой комбинированную конструкцию из «железобетона и стали». Как правило, нижние ~2/3 выполнены из железобетона (с использованием сборных элементов или технологии скользящей опалубки), а верхняя часть представляет собой традиционную стальную башню, соединенную с гондолой.

Как это решает проблему резонанса:
Вращение турбины создает две основные частоты возбуждения:1П(скорость вращения ротора) и3P(В 3 раза большая скорость вращения ротора, за счет таких эффектов, как тень от башни). Огромная масса и жесткость гибридной башни определяют ее характеристики.1-я собственная частота вышетот3P частотаво время нормальной работы (т.е. в "жестком/жестко-жестком" диапазоне). Это гарантирует, что рабочий диапазон турбины не вызовет основной резонанс башни, что потребует менее сложной компенсации от системы управления.

Логика, лежащая в основе преимуществ и недостатков:

Плюсы: Стабильность:Его «жесткость» означает минимальную раскачку на ветру, что приводит к стабильной работе, снижению механического износа и минимальной необходимости в техническом обслуживании в течение всего срока службы.

Минус: Вес:Транспортировка бетонных сегментов требует специальной техники и предъявляет высокие требования к ширине дорог и мостов, грузоподъемности и радиусу поворота. В горных районах это часто невыполнимо. Огромный вес также требует более крупных и массивных фундаментов, что увеличивает затраты и время на строительные работы.

2. Гибкие стальные башни (гибкие башни / мягкие башни)

Гибкие опоры полностью стальные, но спроектированы в соответствии с противоположной философией по сравнению с традиционными жесткими стальными опорами. Они созданы с определенной целью.гибкийс использованием более легких и тонких стеновых материалов.

Как это решает проблему резонанса:
Гибкая вышкаПервая собственная частота рассчитана таким образом, чтобы быть нижетурбины1P частота(то есть, в "мягкой/мягко-мягкой" области). Это означает, что скорость вращения ротора турбины должна пройти...черезЭта точка резонанса возникает во время запуска и остановки. Для управления этим процессом используется...в значительной степени опирается на усовершенствованную систему управления турбиной.Контроллер должен быстро разгоняться, преодолевая резонансную скорость, и применять алгоритмы активного демпфирования в нормальном режиме работы. Эти алгоритмы постоянно регулируют крутящий момент генератора и угол наклона лопастей, чтобы активно противодействовать продольному движению башни и предотвращать усиление вибраций.

Логика, лежащая в основе преимуществ и недостатков:

Плюсы: Легкий вес:Облегченная конструкция означает экономию материалов, что обеспечивает значительные преимущества в стоимости, особенно для очень высоких башен. Поэтапная транспортировка также более гибкая.

Минус: Зависимость от управления:Безопасность башни основана на точности и надежности системы управления. Некачественные алгоритмы или отказ датчиков могут привести к неконтролируемому резонансу. Кроме того, при сильном ветре верхняя часть башни может раскачиваться более чем на метр, что может затруднить доступ для технического обслуживания при определенных погодных условиях и вызвать дискомфорт у персонала, находящегося в гондоле.

Краткое содержание и отбор

Выбор между гибридной и гибкой вышкой — сложный вопрос.технико-экономическое решениена основеконкретные условия проекта:

Выбирайте гибридную вышку в следующих случаях:Расположен на равнинной местности с развитой транспортной инфраструктурой и в непосредственной близости от бетонных заводов; приоритеты проекта отдаются высокой надежности, и подрядчики готовы нести более высокие транспортные и фундаментные затраты для обеспечения стабильной работы.

Выбирайте гибкую башню в следующих случаях:Цель – достижение минимальной приведенной стоимости энергии (LCOE) для зданий очень большой высоты (>140 м), в районах со сложной транспортной логистикой (горы) или там, где грунтовые условия менее благоприятны (что позволяет использовать фундаменты меньшего диаметра).

В настоящее время на рынке сверхвысоких башен (>160 м) доминируют гибкие башни благодаря своим преимуществам в стоимости и логистике. Гибридные башни остаются конкурентоспособными на определенных рынках (например, на равнинах Центрального/Юго-Восточного Китая) и в определенных областях применения. Обе технологии развиваются: гибридные башни приобретают более легкие предварительно напряженные модульные конструкции, а гибкие башни используют все более сложные и надежные стратегии управления.