（转自：租赁小哥）
关注混塔已经很长时间了，前一段时间笔者到参与融资的某混塔风电项目（塔高185m）做了租后检查，对混塔项目有了更进一步了解，今天对“混塔”项目做一次全面梳理。
（笔者现场拍摄）
混塔示意图（图片摘自--风电世界）
一、为什么要应用混塔？
解决共振问题：当风电开发进入 “高塔时代”，传统钢塔的局限性日益凸显：塔高超过 100 米后，钢材用量呈指数级增长，成本上升幅度远超发电量增益，且自振频率易与风轮旋转频率（1P）和叶片通过频率（3P）产生共振。混塔的出现完美解决了这一矛盾 —— 通过下部混凝土段提供刚性支撑与阻尼减振，上部钢塔段实现柔性调谐与轻量化设计，形成 “刚柔相济” 的力学体系。
经济性更优：从经济性看，140 米是混塔与钢塔的成本临界点。以 5MW 机型为例，137.92 米混塔总成本约 330 万元，较同高度柔塔方案低 3% 左右；当塔高升至 180 米，混塔用钢量较钢塔减少 30%-50%，造价优势扩大至 10%-15%。这种 “高度越高、经济性越显著” 的特性，使混塔在 140 米以上塔架市场占有率快速攀升，2024 年已达 33.86%，预计 2025 年将突破 40%。
特殊区域具有应用优势：风资源分布特征进一步推动混塔应用。在低风速高切变区域（如山东、河南、江苏），轮毂高度每提升 10 米，风速增加 0.11m/s，发电量提升约 85 小时 / 年；而在山地、林地等运输受限地区，混凝土段可现场浇筑或分段预制的特性，彻底解决了超限钢构件的运输难题。数据显示，2024 年三北地区混塔中标量已占全球陆上混塔总量的 68.2%，成为 “沙戈荒” 风电基地的核心支撑结构。
二、混塔如何生产？
混塔的生产融合了钢结构加工与预制混凝土两大工艺体系，其核心在于通过材料性能匹配与工艺控制实现 “刚柔过渡”。
ps:图片摘自--秒懂风电
典型生产流程如下：
混凝土段预制：采用立式模具（行业应用率超 70%）在恒温恒湿厂房内生产，先铺设 50mm 钢纤维增强层，预埋波纹管形成预应力通道，再浇筑 C60-C80 高强混凝土（部分项目已应用 C100-UHPC 超高性能混凝土）。经 80℃蒸汽养护 12 小时后，构件脱模强度可达 50MPa，终极强度突破 120MPa。为优化运输效率，通常采用 1/4 环分片预制，单环高度 3-4 米，重量控制在 60 吨以内。
钢塔段加工：选用 S420ML 耐候钢，通过数控卷板机加工成带锥度的筒体，锥度精度控制在 0.5‰以内。关键工序包括焊缝无损检测（UT/MT 合格率≥99%）和表面防腐处理（锌层厚度≥85μm），确保在风沙、盐雾等恶劣环境下的耐久性。
连接段制造：作为钢混结合的关键节点，过渡段采用 ZG275-485H 铸钢锥体与 M64 高强螺栓群组合结构，通过有限元分析优化应力分布，使刚度突变系数＜1.2。预应力系统采用 1860MPa 级钢绞线，150 米混塔总预张力达 9000 吨，相当于埃菲尔铁塔的自重，通过光纤传感器实现张拉过程的实时监测与补偿。
智能化生产升级：部分领先企业已引入自动化流水线，如一重（黑龙江）风电混塔公司的全球首条混塔管片自动化生产线，将单环生产周期从传统台座法的 72 小时缩短至 45 小时，人工成本降低 35%。上海风领新能源更在 180 米 UHPC 混塔项目中，通过 BIM 技术实现从设计到运维的全流程数字化管控。
三、混塔有哪些优势？
（一）结构性能优势
刚柔协同的力学体系
：下部混凝土段凭借大截面惯性矩（直径可达 8-12 米）和高阻尼特性（阻尼比 0.05-0.08），吸收 70% 以上的低频振动能量；上部钢塔段通过可调刚度设计，使整体一阶固有频率稳定在 0.27-0.3Hz，避开 1P（0.15-0.2Hz）和 3P（0.45-0.6Hz）共振区间。
抗疲劳性能突出
：混凝土管片受压为主，预应力钢绞线受拉，避免了钢塔交变应力引起的疲劳损伤，设计寿命达 50 年，是钢塔的 2-3 倍。
（二）经济成本优势
对比项 | 混塔方案 (140 米) | 钢塔方案 (140 米) |
塔架造价 | 低 10%-15% | 基准 |
用钢量 | 减少 30%-50% | 100% |
寿命周期 | 50 年 | 20-30 年 |
维护成本 | 降低 20%+ | 高频振动维护高 |
（三）施工运维优势
运输安装便利性
：1/4 环管片最大尺寸 50m²，运输宽度＜3.5 米，可适应 90% 以上的山区道路；吊装重量仅为同高度钢塔的 50%，徐工 XCA4000 等专用起重机可实现 190 米高度的精准吊装。
环境适应性强
：混凝土段抗风沙腐蚀性能优于钢材，在三北地区全生命周期成本较钢塔低 18%-22%；UHPC 材料的应用更使沿海台风区混塔抗风压等级提升至 17 级。
四、混塔适用于哪些场景？
（一）风资源条件
低风速高切变区域
：当风切变指数＞0.2 时，混塔的高度优势转化为发电量增益。以安徽阜阳 185 米混塔项目为例，较 100 米塔架年发电量增加 17%，资本金收益率提升 0.55 个百分点。
高风速复杂风场
：在辽宁、吉林等年均风速＞6.5m/s 地区，混塔通过刚度调控避免共振，而传统钢塔需增加 20%-30% 用钢量才能满足强度要求。
（二）地理环境条件
山地林地运输受限区
：混凝土段现场预制或分片运输的特性，解决了钢塔超限运输难题。湖南雪峰山风场采用 1/4 环混塔管片，使运输效率提升 3 倍，施工周期缩短 25 天。
高海拔温差显著区
：混凝土材料的热惰性（导热系数 1.74W/m・K）优于钢材，在青海、西藏等昼夜温差＞20℃地区，混塔塔顶位移波动较钢塔减小 40%。
（三）机组匹配条件
大叶轮机型
：当叶轮直径＞165 米时，混塔可有效解决钢塔载荷剧增问题。远景 12.5MW 机组搭配 190 米混塔，通过混凝土段的质量惯性矩平衡 230 米叶片的离心力，使塔筒底部弯矩降低 28%。
高塔架场景
：140 米以上塔架推荐采用混塔（混凝土段占比 60%-70%），120 米以下可考虑全钢分片塔。金风科技 GWH191-5.0MW 机型搭配 185 米混塔，已在黑龙江批量交付 86 台，装机容量近 50 万千瓦。
五、混塔典型生产厂家及应用案例有哪些？
金风科技：2023 年 12 月，位于安徽阜阳阜南县三峡 300MW 混塔项目中，全球首台陆上 185 米钢混塔架机组 ——GWH191 - 5.0MW - HH185m 顺利并网发电，至今已稳定运行超一年。
远景能源：2024 年 12 月，鄂尔多斯零碳产业园内，一台 12.5MW 的 190 米混塔风机吊装完成，一举成为全球陆地最高混塔。
运达股份：2023 年，江苏涟水成功吊装 180 米超高性能混凝土材料混塔，其混塔段高度达 157.4 米，是全球首台 UHPC150 塔筒。2024 年 4 月 30 日，中国巨石与运达股份为巨石涟水 233 兆瓦风电项目首批机组举办并网发电仪式。
明阳智能：2023 年 5 月，明阳智能罗山风力发电项目顺利完成首台 170 米钢混塔风电机组吊装，此为国内首个 170 米预制混凝土塔架批量应用的风电项目。据业内自媒体消息，其 190 米混塔样机也在筹备中。
中国中车：2024 年 8 月，遂溪江洪乐民 100MW 风电项目完成首台 185 米混塔风电机组吊装。该项目地处台风频发地区，采用现浇预应力混凝土塔筒 + 钢筒混塔体系，混凝土塔筒高 85 米，是全球首例抗台型超高塔风电项目 。
六、混塔存在哪些风险？
值得注意的是，随着混塔技术的广泛应用，其在高景气发展的同时，安全问题也日益引起行业关注。
（一）2024 年安徽亳州谯城混塔施工坍塌事故
2024 年 9 月 5 日 8 时 35 分左右，在安徽亳州谯城区的湖南新华谯城区一期风电场项目 F8 风机混凝土塔筒吊装施工期间，发生了一起令人痛心的较大高处坠落事故，造成 5 人死亡、1 人受伤，直接经济损失高达 1832.46 万元。
（二）2023 年安徽蒙城风机混塔倒塌事故
2023 年 7 月 29 日 14 时 37 分左右，华能安徽蒙城风力发电有限责任公司下辖的板桥集风电场项目中，正在试运的 F12 风机突然倒塌，所幸未造成人员伤亡。但此次事故导致 F12 风机叶片及混塔段严重损毁，机舱罩及机舱内部分部件也遭受损坏，直接经济损失约 821 万元。
七、混塔发生事故的原因有哪些？如何应对
（一）核心风险识别
设计验证不足
：2024 年某混塔倒塌事故调查显示，连接段应力集中系数超标 1.8 倍，源于设计未充分考虑风 - 机 - 塔耦合振动效应。
施工质量缺陷
：混凝土浇筑不密实（气孔率＞3%）、预应力张拉不足（预张力损失＞10%）等问题，可能导致塔筒开裂。某项目因管片接缝处理不当，运行 1 年后出现渗漏，维修成本增加 15%。
材料性能退化
：UHPC 早期收缩率（28 天收缩率＞0.04%）控制不当会引发微裂缝，传统混凝土抗疲劳循环次数（10⁶次）不足 UHPC 的 1/3。
运维经验缺失
：国内最早混塔运行仅 10 年，缺乏长期监测数据，某 160 米混塔运行 5 年后发现预应力钢绞线应力松弛率达 8%，超过设计值（5%）。
（二）全周期应对措施
1. 设计端：多物理场协同优化
建立 “风 - 机 - 塔 - 基础” 耦合动力学模型，通过模态分析确保一阶频率避开共振区间 ±20%；采用拓扑优化技术，使混凝土段壁厚从底部 1.2 米渐变至顶部 0.6 米，材料利用率提升 15%。
连接段采用 “预应力锚固 + 剪力键” 复合传力体系，PBL 键间距≤300mm，法兰接触面平整度≤0.1mm/m，通过 3D 打印技术制造复杂曲面承压板，降低应力集中系数至 1.05 以下。
2. 生产端：智能质控体系
混凝土配合比引入正交试验设计，C80 混凝土水胶比控制在 0.24-0.26，粉煤灰掺量≤20%，钢纤维掺量 1.5%-2.0%，确保 28 天抗压强度变异系数＜5%。
采用 “三检制”（自检、互检、专检）+ 物联网监测，对张拉过程实行 “双控”（应力控制为主，伸长量校核），光纤传感器布置密度≥1 个 / 10 米，实时监测应变、温度、湿度等参数。
3. 施工端：标准化作业流程
制定《混塔施工白皮书》，明确分层浇筑厚度≤500mm，振捣时间 20-30 秒 / 点，养护温度 20±5℃，湿度≥90%，确保 7 天强度达设计值的 75% 以上方可吊装。
开发专用吊装工装，定位精度控制在 ±3mm，张拉顺序采用 “对称分级” 原则，每级持荷 5 分钟，终张误差≤±2%。某 180 米混塔项目通过 BIM 技术模拟吊装流程，使首台吊装时间从 40 天缩短至 22 天。
4. 运维端：数字孪生监测
部署光纤光栅传感网络，监测点覆盖关键截面（底部、连接段、钢塔中部），采样频率≥100Hz，实时预警振动幅值＞L/500（L 为塔高）、应力增速＞5%/ 年等异常情况。
建立混塔健康管理平台，融合设计参数、施工记录、监测数据，通过 AI 算法预测剩余寿命，某示范项目应用后使运维成本降低 20%，故障预警准确率达 92%。
5. 行业协同：标准体系构建
完善 NBT 10907-2021《风电机组混凝土 — 钢混合塔筒设计规范》配套文件，新增 UHPC 应用、智能监测等章节，明确材料验收、工艺评定等强制性条款。
推行混塔独立招标模式，设立技术门槛（如企业需具备 3 个以上 150 米级项目业绩），建立 “设计 - 生产 - 施工” 一体化资质认证体系，从源头把控质量。
综上，混塔技术是风电高空化发展的必然选择，它在解决传统钢塔共振问题、提升经济性等方面优势显著，已在多地项目中成功应用。但同时，事故案例也警示我们需重视其安全风险。未来，需在技术创新中强化全周期风控，让混塔真正成为推动风电发展的可靠支柱，为 “双碳” 目标助力。
注：以上文章参考--风芒能源、风电世界、秒懂风电、风电观察
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