通用电气安装世界上第一个螺旋焊接风力涡轮机塔

丹佛的拱顶石塔系统（Keystone Tower Systems）公司表示，他们可以通过借用管道制造技术来降低风能的成本。它将采用螺旋焊接技术，现场将钢板轧制成巨大的涡轮机塔，比现有技术更坚固、更快、更便宜。

上图：Keystone表示，风力发电场现场制造大直径管道的设施，可以在一个月内建成并投入使用。

最强的风往往在更高的地方，但正如这项2022年的研究显示的那样，更高的涡轮机捕捉到更强的风并不一定等于最低的能源成本。事实上，一旦你考虑到更坚固的基础和更高更坚固的塔的成本，任何超过120米（394英尺）的东西往往会导致更昂贵的电力 —— 在像能源这样对价格敏感的市场，这是个坏消息。

根据 NREL 的数据，在一个平均的商业风力发电装置中，大约一半的平均能源成本（LCoE）直接来自风力涡轮机本身的成本。其中，近一半的钱都在顶部的机舱里，其余的则分配给了转子和塔身，前者对 LCoE 的贡献约为13.7%，后者约为10.3%。

但是，随着塔楼越来越大，它们在前期资本支出中的份额会不成比例地增加。一座110米（361英尺）的塔楼可能占项目资本支出的20%，而一座150米（492英尺）的塔楼则占成本的29%。这还不包括处理这种大型机器所涉及的额外后勤问题。

拱顶石公司表示，他们有一种塔架制造解决方案，可以将大型塔架的价格降至非常之低，“使风能成为可用的成本最低的能源，不仅在开阔的平原上，而且在全世界范围内。”

上图：Keystone已经在德克萨斯州建立了自己的制造工厂，但当管道在风电场现场轧制时，真正的好处将开始显现。

这个想法很简单。拱顶石公司建议，在现场快速建造小型制造设施，然后再用卡车批量运输钢卷，甚至是平板钢卷，这些钢卷可以焊接在一起，形成更长的钢带，而不是制造许多圆柱形的“罐子”，将它们运到涡轮机现场，并将它们焊接在一起，形成最终的塔结构。这些线圈或带材被送入有角度的折弯机，将它们弯曲成螺旋状，随着钢的旋转，沿着连接线连续地焊接在一起。而且，大部分过程都是自动化的。

拱顶石公司表示，其结果是，全长塔的生产速度比标准工厂快10倍，而人力成本则减少了80%。螺旋焊接塔的地基也可以节省。工厂可以在大约一个月内准备就绪，现场建造意味着你可以制造那种大直径的部分，如果你在工厂里制造它们并运输它们，那么它们根本无法装在桥下。

据路透社报道，这一运输限制目前将最大直径限制在4.3米（14英尺），将塔高限制在80米（262英尺）左右。拱顶石公司的技术可以生产直径超过7米（23英尺）的塔，高度可达180米（590英尺）。因此，陆上风电场可以运行更高的塔，更长的叶片，驱动更大的涡轮机，产生更多的能量。

在制造管道时，螺旋焊接是一项成熟的技术，因此制造和质量检查这些长管段的过程已经得到了验证。拱顶石公司说，它还会带来“更好的抗疲劳和屈曲性能”，从而可以用更少的钢材建造一定高度的塔。由于制造工厂基本上是可移动的，所以很容易在码头旁边临时搭建一个，然后在海上安装几十个部分或整个塔。

上图：滚轮系统将钢板或卷钢弯曲成Keystone Tower系统的形状。

虽然，移动工厂是拱顶石公司的关键部分，但它也在德克萨斯州建立了自己的制造工厂，并在这家工厂与通用电气可再生能源公司合作，生产了该塔的第一个现场安装。

第一个产品是一个89米（292英尺）的螺旋焊接塔，用于GE的2.8-127涡轮机。该塔的使用寿命为40年，被设计为通用电气标准塔的简单替代品。它可能会提供一个很好的商业规模的案例研究。

当然，拱顶石目前只是一个小项目，主要依靠美国政府的拨款生存。在这种制造业中，你需要规模经济才能开始发挥作用，然后才能开始向客户承诺大幅节省成本。但是，塔显然是成品风力涡轮机成本的重要组成部分，也是尺寸与功率方程中的限制因素，因此拱顶石公司的螺旋焊接技术，可能会成为降低可再生能源成本的有力杠杆。

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