全球首臺！高校團隊這一成果投用，每年將減少碳排放約1.2萬噸

近日，全球首臺165米級預應力鋼管混凝土格構式塔架在山東德州樂陵市成功完成安裝，扎根于齊魯大地，送電至千戶萬家。該塔架的風電機組預計每年產生超過1240萬千瓦時清潔電力，節約標煤約0.4萬噸，減少碳排放約1.2萬噸。該新型高塔結構凝聚了重慶大學周緒紅院士和王宇航教授團隊5年的心血，解決了我國陸上低風速區風資源開發中的“卡脖子”問題，打破了國外在風電機組高塔結構領域的壟斷，促進了我國陸上風資源的高效利用，推動了我國風電工程技術發展。

迎難而上 沖云破霧

“目前，我國陸上風電面臨單機容量不斷增大、輪轂高度顯著提升、葉片長度持續增加等趨勢，塔架結構是保障風電機組安全運行的關鍵。風電機組的輪轂高度超過160米后，傳統塔架結構尺寸和重量大、綜合成本高，已難以適用�！� 著名結構工程專家，中國工程院院士，風電工程結構團隊執行負責人周緒紅院士、重慶大學土木工程學院副院長王宇航教授帶領團隊從塔筒結構的性能、尺寸限制、成本控制三個維度出發，于2018年原創提出了這種新型結構，并獲得了國家專利。2020年底，在周緒紅的指導下，團隊建立了預應力鋼管混凝土格構式塔架結構精細化高效分析理論和計算方法，并于2021年與中國船舶集團海裝風電股份有限公司聯合開展示范工程的實施。

然而高塔直立并非易事，該結構受力復雜、無相應的設計規范可參考、無成熟的國內外經驗可借鑒。研發團隊在其誕生之時就面臨著重重技術難關：如何提出一整套完善的分析理論與高效的設計方法？如何可靠連接下部格構段與上部鋼塔段？如何保證格構式塔架節點的抗疲勞性能？如何實現鋼管混凝土格構式塔架的快速預制和模塊化安裝以提高生產與安裝效率？

在預應力鋼管混凝土格構式塔架的開發過程中，為了解決這些技術性難題，保證結構各個部位的性能都能發揮其最好的效果，團隊成員不斷地與業內專家進行技術交流與探索，不斷地對結構受力性能進行分析與測試、不斷地對方案進行改進與優化。因此，在一次次開會討論、一次次修改方案、一次次推翻重來后，攻克了研發設計、仿真模擬、試驗測試及理論分析中的難關險阻，經歷了20余次的反復選型、模擬迭代、受力分析，綜合考慮制造成本、運輸限制、加工難度、質量把控難度、安裝難度等各種因素后，團隊最終從100余套方案中確定了綜合指標最優的結構初步方案。

“盡管在這個過程中做了些無用功，但所有路都不是白走的，一項新的研究成果能被大家認可和采納，都要有一個這樣的過程�！痹趫F隊成員遭受挫敗時，周緒紅院士這樣勉勵的話語再一次激發起大家的斗志。王宇航教授也經常以周緒紅院士的科學家精神激勵大家，通過這種大的創新、大的突破、大的項目激發團隊成員的責任感、使命感、科研的幸福感，培養大家攻堅克難的勇氣和不懈探索的精神。

七八月份的重慶異常炎熱，項目也在這時進入了緊張的最終設計階段，各方需要保持時刻溝通，為了更高效地工作，團隊博士研究生王康、胡超、李琦琦、劉宇森等一起進駐到中國船舶集團海裝風電股份有限公司進行集中辦公，每天往返于公司與學校間，克服了一個又一個難點，對每個部分都將細節扣到極致，所有的設計方案都做到有據可依，最終完成了塔架的整體結構設計，并順利通過了認證。

腳踏實地，攻堅克難

2021年11月，研發設計工作圓滿結束，團隊成員還顧不上欣喜就立即投身于樣機示范工程中去。為了保證塔架順利安全地生產，團隊成員都始終奮戰在第一線，精心雕琢著全球第一臺預應力鋼管混凝土格構式塔架。

為了一顆螺栓的安全，團隊對各種類型螺栓進行測試，在眉山中車緊固件科技有限公司進行歷時三個月的調研，最終確定采用防松性能優異的環槽鉚釘連接技術，確保結構連接處的安全。

為了尋找合適的生產加工廠家，團隊多次前往山東青島膠州，進行不同生產廠家的實地調研，與生產廠家進行生產工藝、質量監控方案、優化設計方案等技術交流。

為了保證機位點的吊裝精度，團隊對每一個節點坐標都進行了測量，對每一根桿件進行了編號，建立了塔架各關鍵節點數據庫，充分掌握吊裝過程中可能遇到的問題，并提前給出解決方案。

2022年12月樣機工程的塔架開始正式組裝，此時正值全國疫情高峰期，構件運輸及現場作業等都受到疫情影響，各單位之間通過緊鑼密鼓地安排、部署、再部署，所有人員發揚萬眾一心、團結互助、同舟共濟、迎難而上的精神，最終在2023年春節來臨之前將樣機工程順利安裝。

堅定信念、向海圖強

正如周緒紅院士所說：“所有光鮮亮麗的背后，都熬過了無數個不為人知的黑夜”。項目團隊成員勇擔重任、迎難而上、密切協作，發揚拼搏精神，最終成功完成了這件“大國重器”。未來，團隊將進一步開展海上風電固定式支撐結構與漂浮式基礎結構體系研發，并建立一體化分析理論與設計方法，突破關鍵理論與技術瓶頸，進一步推動鋼-混凝土組合結構與混合結構在風電工程中的應用，助力我國風電產業從陸地走向海洋、從近淺海邁向深遠海，為我國清潔能源發展與“雙碳”目標的實現作出貢獻。