我国风电装备轻量化技术为全球清洁能源发展贡献中国方案

近日，我国风电装备轻量化技术取得重大突破，由中国宝武旗下宝武清能主导的三门峡市城乡一体化区 150MW 风电项目一期工程 ——50MW 风场项目成功并网发电，标志着全球首个基于 BWind500M 高强钢塔架的风电场正式投入运营。

这一成果通过材料创新与全产业链协同，为风电行业大型化、高效化发展提供了关键支撑。

技术突破与工程实践

材料创新：500MPa 级高强钢的颠覆性应用

BWind500M 高强钢由中国宝武自主研发，其屈服强度达 500MPa，较传统风电塔筒用钢 Q355（屈服强度 355MPa）提升 40% 以上。通过优化成分设计与控轧控冷（TMCP）工艺，该材料在保持高韧性和抗疲劳性能的同时，实现了显著轻量化。以三门峡项目为例，采用 BWind500M 的塔架重量较传统设计降低约 20%，单台 5.6MW 风机塔架减重超 30 吨。

制造工艺：高效低碳焊接解决方案

针对高强钢的焊接难点，宝武中央研究院开发了短时预热、低温缓冷与免除保温的焊接工艺，大幅降低制造能耗。在三门峡项目中，底段厚壁塔筒焊接实践显示，新工艺使燃气消耗减少 40%，焊接效率提升 30%，且焊后 72 小时无损检测未发现延迟冷裂纹，验证了工艺可靠性。该方案已形成《BWind500M 高强钢风电塔筒制造焊接技术指南》，为行业提供标准化参考。

工程验证：示范项目的行业标杆意义

三门峡 50MW 风场项目共安装 9 台 5.6MW 风机，是国内首个全容量采用 BWind500M 塔架的商业化风场。项目团队通过结构拓扑优化与全生命周期仿真，在确保安全冗余的前提下，实现塔架壁厚减薄 15%-20%，同时满足 25 年设计寿命要求。该项目于 2025 年 5 月顺利通过电力质监并并网发电，年发电量超 1.3 亿千瓦时，可满足约 4 万户家庭年用电需求，年减排二氧化碳超 12 万吨。

行业价值与社会效益

经济性突破：全产业链降本增效

材料成本优化：高强钢的轻量化设计使单台风机用钢量减少约 15%，结合宝武规模化生产优势，材料成本降低 10%-12%。

安装效率提升：塔架重量减轻使运输成本降低 20%，吊装周期缩短 15%，单台风机建设成本节约超 50 万元。

运维成本下降：BWind500M 的高耐蚀性（盐雾试验寿命较 Q355 提升 2 倍）和抗疲劳性能（焊接接头疲劳强度提升 30%），可使运维周期延长 30%，全生命周期成本降低 8%-10%。

技术引领：推动风电装备高端化

该技术打破了国际标准对高强钢疲劳设计的限制。传统设计依据 EN、IIW 等标准，未充分考虑材料冶金进步对焊接接头性能的提升。宝武联合北京鉴衡等机构完成的疲劳性能评估表明，BWind500M 焊接接头疲劳强度较标准曲线提升 40%，为轻量化设计提供了理论依据。这一成果已获行业认证，为后续 500MPa 级以上高强钢应用扫清了技术障碍。

绿色价值：全生命周期低碳化

材料制造：宝武通过电炉短流程工艺与氢能炼钢技术，使 BWind500M 生产碳排放较传统工艺降低 35%。

施工过程：高效焊接工艺减少碳排放约 20 吨 / 台风机，项目整体施工阶段减排超 180 吨。

能源替代：项目年发电量相当于替代标煤 4.2 万吨，减排二氧化碳 12.5 万吨，相当于植树 690 万棵。

未来展望与产业影响

应用场景拓展：BWind500M 技术已在华润电力湛江钢铁分散式风电项目中推广，首次在沿海台风区域应用抗台风型塔架，叶片可抵御 70 米 / 秒强风。未来将进一步向海上风电延伸，其轻量化优势可降低浮式平台载荷，为深远海开发提供支撑。

标准体系构建：宝武正联合行业协会制定《高强钢风电塔筒设计与制造规范》，拟将 BWind500M 纳入国家标准。该标准将推动行业从 “强度设计” 向 “疲劳设计” 转型，预计可使塔筒用钢量再降 10%-15%。

产业协同效应：该项目开创了 “钢铁 - 能源 - 制造” 跨行业协同模式：宝武提供材料与焊接解决方案，金风科技优化风机设计，上海宝冶创新施工工艺，形成技术闭环。这种模式为传统制造业与新能源产业融合提供了范例，预计可带动上下游产业链新增产值超 50 亿元。

基于 BWind500M 高强钢的轻量化塔架技术，不仅是材料科学与制造工艺的双重突破，更是 “双碳” 战略下产业升级的生动实践。随着该技术在更多风场的推广应用，我国风电装备将在成本、效率、低碳等维度建立全球竞争优势，为全球清洁能源发展贡献中国方案。