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1、激光雷达在整机测试中的应用迟冰 2023.08目录l一、激光雷达在整机测试中的应用简介l二、整机测试案例分享(地基、机舱、3D)l三、张北鉴衡牡丹风场-雷达验证测试场地l四、展望目录l一、激光雷达在整机测试中的应用简介l二、整机测试案例分享(地基、机舱、3D)l三、张北鉴衡牡丹风场-雷达验证测试场地l四、展望激 光 雷 达 在 整 机 测 试 中 的 应 用整机测试一般指风力发电机组的性能测试、安全测试,包括但不限于功率曲线测试、机械载荷测试等。整机测试通常服务于以下几个方面:型式认证 机组研发/课题 发电量估算 整机厂和业主之间的商业/合同需求 技改评价雷达类型雷达类型应用场景应用场景地基式
2、多用于陆上平坦地形、陆上复杂地形*安装便捷,占地小可同时测量多个高度层数据,从而反映整体风轮面风速风向情况,进而推算垂直风剪切,帮助更好的理解机组特性机舱式多用于海上测试、陆上简单地形;陆上复杂地形*(无法放置地基式雷达时)无需占地可同时测量多个距离层数据随机舱偏航转动,测量风轮上风向来流,相关性强扫描式*多用于海上测试;陆上复杂地形*(无法放置地基式雷达时)无需占地安装便捷激 光 雷 达 在 整 机 测 试 中 的 应 用IEC 61400-50 测风系列标准*:扫描式雷达标准尚未发布,仍在编写中,预计于2026年发布*:目前标准要求地基雷达及机舱雷达仅限于平坦地形和海上测试,但陆上复杂地形
3、使用激光雷达测风在行业内已有广泛应用目录l一、激光雷达在整机测试中的应用简介l二、整机测试案例分享(地基、机舱、3D)l三、张北鉴衡牡丹风场-雷达验证测试场地l四、展望案 例 一:平 坦 地 形,地 基 雷 达+监 控 塔在这个案例中,选取测试周期主风向上30扇区数据:激光雷达60米高度与监控塔同高度数据呈现良好一致性,R2达到0.9996,斜率约0.08%,截距在-0.015m/s左右;同时比较了测试初期与测试后期的数据,具有良好的一致性;数据显示该地基雷达在测试期间具有良好的准确性及数据稳定性。案 例 二:缓 坡 丘 陵,地 基 雷 达+数 值 模 拟 仿 真(C F D)在这个案例中,受
4、限于在役风电场无法进行场地标定,采用雷达+CFD仿真方案进行测试;应增加测试不确定度:1、雷达因地形带来的不确定度;2、CFD仿真不确定度;对此部分不确定度进行量化估算。案 例 二:缓 坡 丘 陵,地 基 雷 达+数 值 模 拟 仿 真(C F D)目前针对复杂地形(中等),可依据地形特征进行修正,但还未形成确定性的方法。案 例 三:山 地 复 杂,地 基 雷 达+数 值 模 拟 仿 真(C F D)测试结果可能呈现较为离散的状态(同测风塔),经分析为高差大从而导致的风速相关性差带来的离散;需大家共同探索与实践,寻找更优的解决方案。探索如机舱雷达、如机舱雷达、3D激光雷达可能带来的更低的测试不
5、确定度激光雷达可能带来的更低的测试不确定度。山地复杂地形,为保证测试结果的真实有效性,建议雷达放置点位与机位处高差不宜超过25m。目录l一、激光雷达在整机测试中的应用简介l二、整机测试案例分享(地基、机舱、3D)l三、张北鉴衡牡丹风场-雷达验证测试场地l四、展望机舱雷达合成不确定度略大,计算年发电量AEP:相差约1.19%;远小于测试不确定度数据结果显示,机舱雷达在测试中具有良好的测风准确性。案 例 一:平 坦 地 形,机 舱 雷 达+高 塔 数 据 对 比选择长距激光雷达可利用率的统计应分离不同工况,统一筛选条件:1、目前从已有项目数据来看,海上激光雷达的可利用率低于陆地;2、测量距离160
6、m和280m的最高;测量距离50m的其次;测量距离400m的最低;3、转速越低可利用率越低;注意低风速下叶轮缓慢转动对雷达数据可利用的影响。案 例 二:海 上 机 组,机 舱 雷 达 数 据 可 利 用 率目录l一、激光雷达在整机测试中的应用简介l二、整机测试案例分享(地基、机舱、3D)l三、张北鉴衡牡丹风场-雷达验证测试场地l四、展望在使用3D雷达应用于整机测试中,需要注意有效扇区的使用,提高数据质量。案 例 一:海 上 机 组,3 D 雷 达目录l一、激光雷达在整机测试中的应用简介l二、整机测试案例分享(地基、机舱、3D)l三、张北鉴衡牡丹风场-雷达验证测试场地l四、展望激光雷达类型激光雷
7、达类型依据标准依据标准标准技术要求标准技术要求地基式激光雷达IEC 61400-50-2:2022(IEC 61400-12-1:2017,附录L)分级测试、验证测试机舱式激光雷达IEC 61400-50-3:2022验证测试、环境敏感性分析测试漂浮式激光雷达IEC61400-50-4(尚未正式发布)验证测试、分级测试扫描式激光雷达IEC61400-50-5(编制中)-n“标定”作为证据库(evidence base)的重要部分,以保证测试/测量的可追溯性和可重复性;同时作为后期项目的不确定度输入n 张北鉴衡牡丹实验风电场,雷达验证测试基地n 目前已完成雷达验证测试:地基雷达40+台,机舱雷达15+台,3D雷达9台,声波雷达1台鉴 衡 张 北 牡 丹 实 验 风 电 场 雷 达 验 证 测 试 基 地目录l一、激光雷达在整机测试中的应用简介l二、整机测试案例分享(地基、机舱、3D)l三、张北鉴衡牡丹风场-雷达验证测试场地l四、展望n IEA TASK32 风能技术合作研究论坛-wind lidars;1、复杂地形下,如何提升激光雷达的测量准确性;2、激光雷达获得的湍流强度数据用于场址评估或载荷评估的输入,进一步研究激光雷达湍流强度的数据特性。