众所周知,风电场前期选址时,通过立测风塔来获取测风数据,以此来评估该区域的风能储量。
但很多风电项目地形较为复杂,使用测风塔就显得很不方便,一方面是测风塔材料运输不便利;另一方面,搭建测风塔对施工地点要求较高。
由此可见,使用测风塔测风还是存有一定的局限性,这时激光雷达就应时而出。与传统测风塔测风相比,激光雷达测风更有它独特的优势——大量程、高精度、灵活便携、安装简单、易维护、高时空分辨率、测风数据更安全可靠。
例如:激光雷达测风性能强大(30m-300m高空测风),可同时测得不同高度的水平、垂直风速、风向数据,入流角等,测风数据更精准、完整率更高。
而且,激光雷达获取数据较为方便灵活,可满足各种复杂地形的项目数据测试。
宏观来说,激光雷达测风,主要利用激光的多普勒频移原理(当发射源与接收体之间存在相对运动时,接收频率与发射频率之差被称为多普勒频移),通过测量光波反射在空气中遇到风运动的气溶胶粒子所产生的频率变化得到风速、风向信息,从而计算出相应高度的矢量风速和风向数据。
微观来讲,激光雷达测风是光纤激光器产生的信号光通过光学天线和扫描机构发射到待测空气中,与其中的气溶胶颗粒作用产生包含速度信息的后向散射信号。回波信号的多普勒频移与气溶胶颗粒运动速度(也就是风速)成正比。
因此光学天线接受到的后向散射信号通过和系统内光纤激光器产生的本振光拍频和数字解调,即可处理得到待测目标的风场信息。
测风激光雷达工作原理
在地形异常复杂的风电项目中,激光雷达测风可有效实现在风险区域实地测量,结合现有测量结果和软件模拟对比,将有效识别风险区域的真实性,规避潜在风险。
从原理上来说,测风激光雷达由激光直接测量获得风速,使其具有更高的准确度。
2017年3月,国际电工委员会已出台新标准——IEC 61400-12-1:2017已接纳测风激光雷达作为风场信息测量装置,为风电场进行风功率曲线测试和风资源评估,并为激光雷达的应用提供具有指导意义的技术基础。
由此可知,测风激光雷达代替传统测风塔进行风电场功率曲线预测具有直接的经济效益。
但从实际地形复杂的风电项目来考量,对于风电场风能的全面评估,东荣盛世负责人赵宏亮赵总坦言:想要实现风电场资源评估全覆盖,就需采用先进信息技术和传统制造业相结合的方式,测风塔+中尺度模型+激光雷达三者融合,有效实现精准测风,才能为风电开发提供最强有力的支撑。
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