Які відмінності між гібридними та гнучкими вежами у вітроенергетиці?

Основні концепції з першого погляду

Поглиблений аналіз

1. Бетонні гібридні вежі (Гібридні вежі)

Гібридна вежа — це комбінована конструкція із «залізобетону + сталі». Як правило, нижня частина ~2/3 виготовлена ​​із залізобетону (з використанням попередньо литих сегментів або методів шліфувального формування), тоді як верхня секція являє собою традиційну сталеву вежу, з'єднану з гондолою.

Як це вирішує резонанс:
Обертання турбіни створює дві основні частоти збудження:1П(швидкість обертання ротора) та3P(3-кратна швидкість ротора, завдяки таким ефектам, як тінь вежі). Масивна маса та жорсткість гібридної вежі розміщують її1-ша власна частота вищетой/та/теЧастота 3Pпід час нормальної роботи (тобто в області "жорсткість/жорсткість-жорсткість"). Це гарантує, що робочий діапазон турбіни не збуджує фундаментальний резонанс вежі, що вимагає менш складної компенсації від системи керування.

Логіка плюсів/мінусів:

Плюси: Стабільність:Його «жорсткість» означає мінімальне коливання на вітрі, що призводить до стабільної роботи, зменшення механічного зносу та незначної потреби в технічному обслуговуванні протягом терміну служби.

Мінус: Вага:Транспортування бетонних сегментів вимагає спеціальних транспортних засобів та ставить високі вимоги до ширини доріг і мостів, вантажопідйомності та радіуса повороту. Це часто неможливо в гірських районах. Величезна вага також вимагає більших, масивніших фундаментів, що збільшує витрати та час на цивільне будівництво.

2. Гнучкі сталеві вежі (гнучкі вежі / м'які вежі)

Гнучкі вежі повністю сталеві, але спроектовані з протилежною філософією до традиційних жорстких сталевих веж. Вони виготовлені навмисногнучкийвикористання легших і тонших стінових матеріалів.

Як це вирішує резонанс:
Гнучка вежаПерша власна частота розрахована на те, щоб бути нижчетурбінаЧастота 1P(тобто в області "м'який/м'який-м'який"). Це означає, що швидкість ротора турбіни повинна перевищуватичерезця точка резонансу під час запуску та зупинки. Щоб впоратися з цим,значною мірою залежить від передової системи керування турбіноюКонтролер повинен швидко розганятися через резонансну швидкість та використовувати алгоритми активного демпфування під час нормальної роботи. Ці алгоритми постійно регулюють крутний момент генератора та крок лопатей, щоб активно протидіяти руху вежі вперед-назад та запобігати посиленню коливань.

Логіка плюсів/мінусів:

Плюс: Легкий:Легка конструкція означає економію матеріалів, що пропонує значні переваги у вартості, особливо для дуже високих веж. Сегментоване транспортування також є більш гнучким.

Мінус: Залежність від контролю:Його безпека базується на точності та надійності системи керування. Погані алгоритми або збій датчиків можуть призвести до неконтрольованого резонансу. Крім того, верхівка вежі може коливатися понад метр за сильного вітру, що може перешкоджати доступу для технічного обслуговування за певних погодних умов і створювати дискомфорт для персоналу в гондолі.

Підсумок та вибір

Вибір між гібридною та гнучкою вежею є складнимтехніко-економічне рішенняна основіконкретні умови проекту:

Оберіть гібридну вежу, коли:Розташований на рівнинній місцевості з гарною транспортною інфраструктурою та близькістю до бетонних заводів; де пріоритети проекту надають перевагу високій надійності та готовність платити вищі витрати на транспортування та фундамент для стабільної роботи.

Оберіть гнучку вежу, коли:Орієнтація на найнижчу вирівняну вартість енергії (LCOE) для дуже великих висот вузлів (>140 м), у районах зі складною транспортною логістикою (гори) або там, де ґрунтові умови менш ідеальні (що дозволяє використовувати менші фундаменти).

Наразі гнучкі вежі домінують на ринку дуже високих веж (>160 м) завдяки своїм перевагам у вартості та логістиці. Гібридні вежі залишаються конкурентоспроможними на певних ринках (наприклад, рівнини Центрального/Південно-Східного Китаю) та в певних сферах застосування. Обидві технології розвиваються, причому гібридні вежі мають легші попередньо напружені модульні конструкції, а гнучкі вежі використовують дедалі складніші та надійніші стратегії керування.