风功率测试优选激光雷达!

更新时间:2021/9/28      浏览:

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风力发电机组的功率特性曲线是衡量机组发电能力的最佳技术指标。


通常,对风机功率曲线进行测试,需在被测风机主风向安装测风塔,并设置气压计、湿度计、温度计等设备,但成本较高,测试时间较长。


但测风塔与风机间还有一段距离,这样会导致测风数据存有一定偏差。若使用激光雷达替代,它能利用激光反射原理进行风速、风向测量,可有效增大测试的扇区面积,并缩短测试时间,同时降低成本,使其数据分析结果更为精确。


同理,在海上风场对功率曲线进行测试时,想通过立海上测风塔进行测风,不但施工难度高,且成本昂贵。

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若用机舱式激光雷达替代传统风杯式风速计,风机制造商将能以更低成本执行海上机型的功率特性测试,而风场主则可以不使用传统测风塔对复杂地形和海上风场进行功率曲线验证。


因为机舱式激光雷达就可为海上风机型式测试提供经济且有效的解决方案,比如激光雷达验证、海上测风、基于机舱式激光雷达的功率曲线测试等服务项目。


首先,在几台标杆风机上装配机舱型激光雷达,配合主机厂来实现控制策略修正,有了实测数据的准确补偿,不但能提高风场产能,且投资成本较低。

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其次,在叶片技改风机上装配机舱式激光雷达,不仅不用重新计算风机载荷,也不用更改新的控制策略、降低风机的权限载荷,就可以实现精准测风,还能提前测量极端风况并及时应对。


标定后的激光雷达可应用于:


• 海上风机功率特性测试

• 海上风场功率曲线验证

• 无法立测风塔的陆地风机功率特性测试

• 无法立测风塔的陆地风场功率曲线验证


就拿我司的机舱式激光雷达ET2000 来讲,不但分辨率高、精度高、大范围探测能力,且抗干扰能力强,同时结构简单,架设、拆收简便,体积较小,重量轻。

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从上图可看出,机舱式激光雷达ET2000是通过4波束激光,直接探测空气中的大气粒子运动速度,进而计算得到实时的大气风速、风向等参数的高质量测风设备。ET2000可安装于风机上,作为风机提前感知并精确捕捉大气流动中的实时变化,并结合风机控制算法,促使风机及时作出反应,从而提高机组的稳定性和适应性。


多普勒频移rfd的大小与气溶胶分子的速度u表示满足以下关系:

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ur表示在测量方向上的径向风速大小,λ表示激光波长。通过测量探测信号与发射信号的频差,就可以得到径向风速。

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根据测验验证得出,机舱式激光雷达的风电机组功率曲线测试结果与传统测风塔风速计的测试结果具有较好的一致性,这足以证明机舱式激光雷达对风机功率曲线测试的有效性。


机舱式激光雷达可成功对风电场内相同型号的风电机组同时开展功率曲线测试,它不仅能帮助风场主及时掌握风电场相同型号所有机组的运行情况,而且还大大降低了经济损失。


坦白说,测试功率曲线本身就有7%-15%的不确定度,这样就给发电量估算带来4%~10%的偏差,但合理的场址选择、有效的设备鉴定、严格遵循标准的测试过程,可以将测试的不确定度控制在较低水平。

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按照传统功率曲线测试方法,在复杂地形下进行风电机组功率曲线测试需要进行场地校准,费时又费力。若采用激光雷达测风系统进行测试,不但能提高测试效率,还能精简测试所需的时间、物力、人力成本。


在复杂地形风电场内,应用陆上激光雷达测风系统进行风电机组功率曲线测试,结果显示正确,则证明激光雷达完全可以代替传统测风塔进行功率曲线测试。


因激光雷达特殊的测量原理,故在复杂地形下测量的风速会受地形的影响较大,因此不建议在复杂地形下开展风电机组功率曲线测试工作。



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