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还在用测风塔、激光雷达测风?你out了!——详解精细化测风解决方案

日期:2021-05-19    来源:风芒能源  作者:沈阳嘉越

国际风力发电网

2021
05/19
08:29
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关键词: 测风塔 激光雷达 测风技术

平价、竞价时代,在投资成本的倒逼下,风电行业对测风数据的可靠性、准确性提出了更高要求。同时,随着风电在中东南部、沿海地区的开发发展,测风塔的局限性也逐渐暴露,测风选址问题、征地问题、运维困难问题、极端天气下安全问题、新应用场景下的技术应用问题等已不容忽视。面对以上挑战,整个风电行业正在期待一套更为成熟、精细化的测风解决方案。

沈阳嘉越电力科技有限公司技术总工冯策就带来了这么一套解决方案——基于新一代信息技术的精细化风能感知与探测解决方案。以该方案中最为成熟的风象R系列(高精度测风声雷达)为例,冯策展开了详细介绍。

“我们风象R系列的市场定位就是替代测风塔。产品主要组成部分包括声气象雷达、大气压力传感器(安装在声气象雷达主机内)、大气温湿度传感器、底座、四棱锥防护罩和防护罩。风电场气象监测声雷达采用相控声阵列,利用湍流后向散射声波的多普勒效应计算风速、风向,在不架设测风塔的情况下,测量10m-200m高度的风速、风向、垂直气流和距地10m的温、湿、压等气象信息。”冯策表示,“该系列是目前市场上性价比最高的测风解决方案,它主要特点就是低成本、高精度、多功能、易部署、广适应。”

产品组成

“同时,我们还会根据具体需求适当选配供电单元(市电、太阳能、风光互补);通信单元(串口、网口、无线、光纤、北斗、GPRS);防盗用的塔体/围栏等。”冯策表示。

主要技术参数

声雷达与测风塔、激光雷达的主要性能对比

声雷达与测风塔的经济效益对比

据透露,高精度测风雷达关键技术包括:高精度测风算法、收/发可逆的压电环能器及综合布阵技术、高环境适应性一体化结构设计。

高精度测风算法:如果要实现三维风速的测量,至少需要三个不同方向的波束。通过五波束测量原理,能够保障在1-2个波束收到干扰的情况下,还能正常结算出三维风速。

除采用波束形成技术外,沈阳嘉越还采用了环境噪声脉冲编码技术、相干积累技术、非相干积累技术、地物杂波抑制技术等来提高信号的信噪比。

通过采用数据融合技术,根据风速理论近似模型,融合出特定高度的三维风速,再通过修正三维风速测量误差,进一步提高三维探测精度和探测概率。

收发可逆的压电换能器技术:突破了换能器内部补偿腔结构、驻极材料、驻极工艺、装配工艺、瞬态特性控制、测试方法的研究。解决了换能器的防风防雨结构,装配工艺上的一致性等问题,具有规范化的换能器幅频特性、相频特性一致性的控制调试工艺方法,保证产品的性能一致性。

收发换能器综合布阵技术:通过将收/发分置的换能器进行合理布设和组阵、以及软硬件上的波束形成原理,形成强指向性和高增益的发射和接收换能器阵列,有效提高发射和接收信号信噪比。

冯策举例,在进行波束形成之前的这种理论仿真出来的,实际的波束只能达到13DB,但是经过综合布阵技术以后,现在可以达到26DB,真正提高了13DB。

高环境适应性一体化结构设计:设备要长期在野外部署,肯定会面临雨雪风沙等各种恶劣的天气。针对这种情况,沈阳嘉越的换能器采用防风防雨结构设计;主机一体化设计;在天线阵列的上面增加一个四棱锥防护罩,粘贴莎帝布,透声又不会对声雷达信号造成衰减,同时具有一定的防水功能,且表面光滑,可有效的使雨水、雪、沙尘等顺着锥形斜面滑落,不会直接落在阵面上,造成堵塞,影响声信号的发射和接收。

“风象R系列高精度测风声雷达是军民融合技术产品,满足一系列行业应用技术标准和规范要求。目前产品进行了低温工作、低温储存、高温工作、高温储存、湿热试验、冲击试验、振动试验、淋雨试验、沙尘试验、盐雾试验、高原试验,试验结果均满足标准要求。”冯策强调。

各探测高度风速、风向探测精度

各探测高度数据完整率

“鉴衡认证报告显示,声雷达与普通测风塔的相关系r?在0.999632~0.999746之间,完全可以替代测风塔。”冯策表示,“同时,与进口产品相比,我们自主研发的产品成本较低,可以大面积布设。升级维护和人工服务也方便。还不用担心风资源数据泄露。”

冯策称,“我们公司设有设立西北、华北、华中、东北等服务基地,全地域覆盖7*24*365的全时服务,可以做到实时响应,真正满足客户需求。”


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