檢視机舱式测风激光雷达的应用的原始碼

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|<center><img src=https://p8.itc.cn/q_70/images01/20230511/defc6c209e5045a5948499fe5073e522.jpeg width="300"></center>
<small>[https://www.sohu.com/a/674610400_121341602 来自 搜狐网 的图片]</small>
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'''机舱式测风激光雷达的应用'''随着中国[[风能]]产业的持续高速发展，中国已投产风电场已经位居世界第一位，截止2019年底，中国风电总装机容量已经到达210.05GW，位于世界第一位，远远超过第二位[[美国]]105.6GW的装机容量。风能已经成为中国的第三大能源来源，对中国的能源安全、绿色发展意义重大。

==项目背景==

激光[[雷达]]作为一种近年来兴起的、新颖的测风手段，在风能领域有广泛应用，具有下列主要优点：

（1）激光雷达<ref>[https://www.sohu.com/a/699573020_236796 激光雷达基础介绍与仿真测试流程]，搜狐，2023-07-14</ref>可以准确测量整个叶轮高度的风速。以前，风机轮毂的高度通常在80米左右，而现在的轮毂高度已经超过120米，尤其是在[[平原]]地区等风切变较大的区域。建造如此高的测风塔，其成本已经非常高昂，后期的维护工作量更是非常大，而且更容易产生危险因素。面对高轮毂高度的测风需求，激光雷达可以高效、完美地解决这一问题。

（2）激光雷达可显著降低风[[资源]]评估的误差。常规的项目评估，通常采用测风塔进行风资源测量，然后利用风资源评估的商业软件推算风电场各个机位的发电量，但是该方法具有较大的误差。面对不同区域风资源差异这一问题，利用激光雷达对关键区域进行补充测量，可以显著降低项目的投资风险，优化风机排布方案，提高项目收益率。

同时，现在平原地区的项目大多风切变较大，测风塔的测量高度通常远低于风机最终采用的轮毂高度，如果仅采用测风塔推算更高高度的风速，会进入较大评估误差。激光雷达可以测量高度300米内的风速和风参数，降低测风塔在风速垂直外推方面的风险，确定合理的风机轮毂高度，优化[[项目]]方案。

国际可再生能源服务与创新公司Ecofys认为，风资源评估主要存在四种误差：系统误差、垂直外推误差、水平外推误差、多年外推误差。其项目评估结果表明：①仅使用测风塔进行风资源评估时，整体误差为14%；②使用激光雷达进行多点位切换测量时，该方法会降低水平外推和垂直外推的误差，使得整体误差降至8%。

（3）激光雷达可以测量更多的风数据<ref>[https://www.sohu.com/a/479663880_114819 数据的来源以及数据是什么？]，搜狐，2021-07-26 </ref>，更好地评估和优化风机性能。激光雷达，可测量更多高度层、更多类型的风参数数据，对于风机功率曲线的测量是非常有价值的数据，可以绘制更为精确的功率曲线，来评估和优化风机性能。同时，激光雷达的1Hz秒级数据，会提供风速场更高时间[[分辨率]]的信息，对于研究风资源特性、风机载荷、风机性能都是必要的输入数据。

（4）激光雷达，可以增加项目融资机会。使用激光雷达，可以获得更多更为信赖的数据，针对前期遗留的风资源[[问题]]进行针对性测量，同时可以节约设备部署时间和资金，提高投资者信心，提高项目的融资机会。

（5）激光雷达，可以克服测风塔建造和安装的问题。陆上测风塔的建设需要占用一定范围的土地，有时征地问题较难解决，并且存在一定的安全隐患，尤其是在平原等人口稠密的地区。海上测风塔的建造[[成本]]高昂，使用激光雷达可以显著降低成本，同时规避海上恶劣环境下施工和运维的安全风险。

在过去十多年中，随着风能行业的不断发展和激光雷达的技术进步，激光雷达在风能领域得到了行业专家的普遍认可，广泛应用于风速测量的各种场景，在陆地和海上都有大量的应用案例。在过去，风电[[行业]]主要依赖传统的测风塔进行风速测量和风资源的评估，现在激光雷达不仅被行业普遍接受，而且已经成为必不可少的测风技术和手段。

==成果简介==

===1．立项的必要性===

1)目前风电上网电价下调、去补贴的宏观政策背景下，新项目的投资收益下降开发风险增大，存量项目优质属性提升潜力开发难度加大，急需增强风机整体性能提升技术以提升风电场资产的效益。

2)众多风电新能源企业均在布局和开展相关技术的的研究和应用[[工作]]，技术融合创新是风电新能源企业未来生命力的基本要素。

3)同时国家积极出台相关政策文件，在2018年11月2日[[山西省]]率先出台《山西省能源生产和利用设施智能化改造实施意见》，鼓励风机及风电场智能化创新升级，继续推进风电安全、环保、高效开发。

===2．主要研究内容：===

1)应用先进激光雷达技术提升[[风机]]发电量；

2)应用先进激光雷达技术降低风机疲劳载荷，降低维护费用；

3)应用先进智能实时视频分析技术及时对叶片运行状态进行监控；

4)应用多种传感器先进智能宽带[[物联网]]络技术获取第一手轮毂气象数据，配合风功率预测系统更加准确的预测未来风速，并更有针对性的预测总体功率；

5)建立适合风场应用的先进智能大数据分析云平台。（含系统运维后台和APP，风电数据专业分析，仿真、处理应用、效能评估功能）。

==推广应用前景与措施==

2020 年开始风电将实现平价上网，降低机组维护成本和提供机组发电量成为[[行业]]关注的焦点，该技术成果通过吸收国外成功经验基础上，引入激光雷达在风机机舱上进行测风，大大提高风机的感知能力，该技术优势如下：

1)单风机电量提升1.5%到 3%之间。

2)通过降低机组载荷以及增加智能监视传感，机组维护率降低5%~10%之间。

3)增强风[[功率]]预测数据准确性。

4)增加风电场的先进智能物联网络化和智能数字化应用能力。

项目拟制定的技术标准：

1)激光雷达测风[[标准]]。

2)多种传感器数据融合分析标准。

项目拟制定企业[[技术]]标准所要规范的主要技术内容：

1)电量提升和疲劳载荷降载具体测定方法。

2)增强风[[功率]]预测数据模型。

==参考文献==
[[Category:500 社會科學類]]