不止于高——更高风机，更大风电潜能

更高风机塔架不仅为利用更大风速和更稳定风况创造了条件，而且可以延长风力发电时间，最大限度地增加捕获风能的机会。欧洲和美国部分地区正是这种情况，100米以上高空存在有利风况，并且这些地区的用电需求相对较高。为此，西门子美国研究院携手爱荷华州立大学，针对更高风机塔架，对Hexcrete概念进行改良——此概念是运用于悬索桥和拉索桥的高大桥塔的结构工程创新技术。该项目的目标，是创造一种新的风机塔架设计和制造概念，以在120至140米轮毂高度捕获风能，降低在美国建造及运营的风机塔架的每度电成本。西门子美国研究院负责对专门为这个项目而研发的风机塔架设计，进行设计分析和优化。

西门子美国研究院自动化与控制技术领域负责人Kurt Bettenhausen表示，“长久以来，风电机组制造商一直立志于建造更高塔架，因为在更高的位置，风能资源更稳定、更可靠。这个项目极有可能使得计划变成现实。”

混凝土取代钢管

如今，美国的电站级风电场大多使用轮毂高度为80米的不锈钢管塔架。这种塔架通常分为三段进行制造和运输，底部直径约为4.1米，刚好不超过州际高速路限高。如果当前盛行的这种塔架的长度再延长20或60米，那么，风电机组将生产出更多电能，并且能在目前风电尚不经济的地方进行风力发电。然而，将要求垂直接缝的钢管模块化，这不仅成本高昂，而且需要严格的质量控制。

有鉴于此，爱荷华州立大学的Sri Sritharan教授与Suraj Musuvathy带领的一支西门子美国研究院团队合作，研发能够实现更高风机塔架的解决方案。Sritharan说：“实现更高塔架的关键，是用混凝土取代钢管来建造塔架。”Sritharan正在研发将预制模块化混凝土构件装配起来，达到目标高度的塔架。

Hexcrete塔架得名于其六边形预应力混凝土柱和六边形塔段。整座塔架由高性能/高强度混凝土和/或超高性能混凝土制成的预制柱和板装配而成。

模块化的优点

在西门子风力发电与可再生能源集团的支持下，西门子美国研究院正在研发三维建模、模拟和优化算法，用于执行模块化概念的设计空间探索，以确定能够最大限度地降低建造和运行风机塔架的每度电成本，同时满足结构和设计标准的设计参数。在塔架的建造和运输这两个方面，模块化有利于提高灵活性。

模块化混凝土构件可以用拖挂车运输，无需目前运输钢管塔架所用的那种昂贵的特种拖车——因此，与更高塔架有关的限制问题便迎刃而解。利用模块化混凝土构件，塔架基座宽度可以超过4.1米，这有助于建造更高的塔架。不仅可以通过延长基座直径，而且可以通过加大其柱和板的尺寸，或二者相结合，来增加塔架高度。此外，与钢管不同的是，混凝土在美国各地均可轻松获得，这无形中缩短了运输路程，降低了成本。