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全天候毫米波测风雷达关键技术与产业应用_苏州度风科技_杨广立.pdf

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全天候毫米波测风雷达关键技术与产业应用_苏州度风科技_杨广立.pdf

1、全天候毫米波测风雷达关键技术与产业应用苏州度风科技有限公司苏州度风科技有限公司guangli.yangvor PART012PART02PART03PART04PART05市场展望Market Outlook公司简介Company Introduction项目背景Project Background创新技术Innovative Technology产品介绍Product introduction苏州度风科技有限公司苏州度风科技有限公司由海归博士领衔，集合射频、通信、气象领等域专家，联合创办的一家高科技公司。公司致力于毫米波测风雷达、多目标探测雷达、毫米波通信和传感产品的研发和生产。在毫米波天线

2、和射频电路、数字与模拟波束赋形技术等方面有深厚的技术积累和产品开发经验。上海度风科技有限公司为苏州度风的子公司，建有研发、测试平台，以研发新产品和提供测试服务为主。企业已被评为企业已被评为国家高新技术企业国家高新技术企业苏州苏州工业工业园区领军园区领军企业企业姑苏领军姑苏领军企业企业上海宝山上海宝山区区重点扶持企业重点扶持企业2020192022苏州度风成立获得天使轮融资上海度风成立第一代地基式毫米雷达测风雷达研制成功、获得科技查新报告评定为“园区科技领军”企业；评定为“姑苏领军”企业；国家高新技术企业；获得Pri-A轮融资；第二代、第三代VORTRAD-L3

3、00型地基式毫米雷达测风雷达研制成功；建立符合ISO体系的标准生产车间、地基式毫米波雷达正式投产已申请专利22项，发明专利7项，实用新型15项，软著3项。成功交付大唐、中核、华能等项目地基，机舱测风雷达全面量产,成为毫米波测风雷达标杆企业，制定行业标准。B-D轮融资A轮融资我国风能资源总储量约32.26亿kW国内外测风雷达有近千亿元的市场政策机遇国家战略性大力支持风电2030碳高峰，2060碳中和目标市场机遇2023年起每年装机量7000万+千瓦未来5-10年持续增长。商业机遇智能风机研发，旧风机改造风力发电厂大幅增建风电是国内新能源首位，未来10年国家重点支持陆地和海上快速发展，风机和风场需

4、要测风新雷达5风电和气象行业需要测风进行选址和风资源预测和评估，安装、安全、维护、全天候测风的方案。现有的测风塔安装和维护都不方便、而激光测风雷达在雨雾天性能下降，需要新技术。缺点：征地、建设周期长、维护成本高不方便移动、重复利用率低测量高度低、层数少测风塔测风雷达优点：不用征地、便携、维护成本低测风高度高、层数多目前测风雷达问题数据有效率有待提高、全天候还有困难VS6智能风机需要降载荷和提高发电量，现有的风速计和风向标不能满足智能测风要求。机舱激光雷达已经试用多年，最大痛点是雨雾天等测风性能下降，行业期待新技术路线。特点：后馈式测风、价格便宜缺点：不能预判断风、作用有限风叶阻挡、测风误差大风

5、向标测风雷达特点：前馈式测风、现有业内方案价格太高优点：提前测风、测风距离远校正偏航、降疲劳、提高发电量VS78晴天效果好，雨雾天气性能欠佳。光源和放大器依赖进口，价格高。稳定性差一些。波长微米级，依靠多普勒效应。毫米波技术过去用在5G、车载雷达、军工等方案。度风科技首次将全相参多普勒雷达用在测风雷达方面。全天候工作，特别是雨雾天性能佳。纯电路实现、稳定性好、成本低、器件国产化、无噪声。9雷达架构高集成射频模组算法和信号处理电扫天线FPGA和基带电路米式散射（雾天）大颗粒，雾滴，大灰尘布拉格效应（湍流）瑞利散射（晴天）晴空微小颗粒激光粒度（尺度）激光雷达工作机理毫米波雷达工作机理空气纯净区（例

6、如藏区）颗粒尺度极小难以探测湍流时刻都存在10=2+2风速：风向：=+=+和代表东、北方向上的风速分量偏东、偏北指向测得的径向速度为、11=V =V 2132=22+22 2大气折射率结构常数大气折射率结构常数：雷达反射体：雷达反射体：=(4)24雷达雷达方程：风场需要地基式雷达，进行风资源评估和风电场运营管理。应用场景风资源评估风电场建设后评估风功率预测风电场运营管理解决测风塔倒塔、裹冰等情况使用、维护简单、可重复使用寿命长、成本低、陆地海上应用12特点测风塔地基式雷达ID指标名称指标名称具体描述具体描述1测量距离10m300 m2距离层数大于10层3风速测量范围0.250 m/s4风速测

7、量精度0.1 m/s5波束结构4波束，与中心线一定夹角6风向测量范围360全向7风向测量精度58刷新速度 1 Hz与国外的激光和声波雷达在不同天气、地点、风场等进行了大量的对比测试。毫米波在全天候工作、抗雨雾、稳定性强有明显优势，解决了行业痛点。毫米波雷达未来趋势是代替传统的测风塔。测测风风塔塔毫米波毫米波毫米波雷达与测风塔比较结果13对比测对比测试示意图试示意图测试测试时间：时间：2021.09.15 01:302021.09.15 01:30-2021.10.04 02:452021.10.04 02:45某一时刻毫米波雷达和测风塔在各个高度层上的风速、风向对比某一时刻毫米波雷达和测风塔在

8、各个高度层上的风速、风向对比14不同高度层的结果对比：为了便于比较验证，观测前对毫米波雷VORTRAD-L300的参数进行了相应的调整，设置输出30m、50m、70m、140m高度层的15min平均风速数据，分别与测风塔各个高度层的数据进行比较。对一段时间内毫米波测风雷达和测风塔各个距离层测量结果进行最小二乘线性回归分析，计算相关系数和决定系数R2。连续时间数据对比：右图为不同高度层毫米波雷达数据与测风塔数据对比时间序列图，例举了2021年9月中旬为期10天的测量，包含851组有效数据点。其中，红线表示毫米波雷达15min平均风速数据，蓝线表示测风塔15min平均风速数据。分析可知，毫米波雷达

9、所测量的结果与测风塔测量的结果在随时间变化的趋势及数值大小上始终保持较好的一致性。1516散点图及拟合结果：通过分析同步观测时间内的总体样本数，对毫米波雷达和测风塔70m、140m的风速、风向数据进行线性拟合，拟合结果如下图所示，拟合参数汇总见下表。结果显示，毫米波雷达和测风塔的风速和方向的拟合度在0.98以上。17VORTRAD-L300是一款基于毫米波探测技术的地基式测风雷达。该雷达是通过向正上方发射雷达信号，信号经过大气湍流的反射后被雷达接收，然后经FPGA高速处理，得到雷达上空的风速风向信息。该款雷达可全天候、不间断的对雷达上方10-300m范围的风场进行精细化测量，具有体积小、功耗低

10、、精度高、环境适应性好的特点。全天候：适合各种天气，在雷暴、雨雾和霜冻天气下性能好低空风速探测：10-300m 高精度：风向测量精度1，风速测量精度0.1m/s扫描方式齐全：多天线波束360全方位覆盖扫描高安全性：数据传输加密无泄漏，具备GPS定位及安全报警功能LTE、LoRA性价比高：稳定性好、寿命长、价格优惠安装方便：体积小，功耗低，适合转场及建站17全天候：适合各种天气，在雷暴、雨雾和霜冻天气下性能好低空风速探测：10-300m 高精度：风向测量精度1，风速测量精度0.1m/s扫描方式齐全：多天线波束360全方位覆盖扫描高安全性：数据传输加密无泄漏，具备GPS定位及安全报警功能LTE、L

11、oRA性价比高：稳定性好、寿命长、价格优惠安装方便：体积小，功耗低，适合转场及建站18ID指标名称具体描述1全天候雨雾天性能好，无惧恶劣环境2运行稳定无市电，太阳能供电，稳定运行15天3方便高效冬季无需加热装置4灵活部署小巧轻便，适应各种环境5测量距离10m300m6距离层数15层/30层可选7距离分辨率10m/20m可选8风速测量范围0.260 m/s9风速测量精度风速测量精度 0.1m/s 10波束结构4 波束，与中心线夹角 1511风向测量范围360全向12风向测量精度113刷新速度1s/10min（用户设置）14数据传输方式有线/4G15数据存储时长12-24个月16输出数据产品RS4

12、85、CAN OPEN、TCP（modbus）ID 指标名称具体描述1系统工作电压220VAC 50Hz2内部最大功率50W3系统总功率（融冰清洁）200W（选配）4工作温度-40+60 5储存温度-40+85 6IP 防护等级舱内设备：IP65 舱外设备：IP667防腐C5M8内部监测信息微波接收能量、微波部件温度、内部温湿度、姿态角9数据输出方式RS485、CAN 总线10运用检修方式在线式综合状态检测11产品重量50 Kg 12产品尺寸720mm420 mm490 mm 鉴衡认证科技查新报告19地基式毫米波测风雷达安装在高海拔地理环境中、在高湿度、雨天、云雾天气下仍能平稳运行、不间断数据

13、输出。该款雷达具有定制化太阳能供电系统，适应野外户外各种恶劣环境，为风电场提供不同高度风速风向信息、并进行风资源评估。从东北到西南，从陆地到海边都有销售。202022年已完成风场项目50+2023年将完成百台毫米波雷达安装立项。VORTRADVORTRAD-T300T300 是一款基于毫米波技术的机舱式测风雷达是一款基于毫米波技术的机舱式测风雷达该雷达是安装在风机机舱顶端并向风机前方发射雷达信号，信号经过大气湍流的反射后被雷达接收，再经过FPGA高速处理后得到风机叶片前方的风速风向及回波功率信息。可全天候、不间断的对风机前端40-300米范围的风场进行精细化测量，实时将风速风向，湍流强度大小等

14、信息传输至机组控制系统，从而有效提升风机的发电效率。环境适应性强：雷暴、雨雾、霜冻天都可以正常工作大探测量程：40-300m高精度：风向测量精度1，风速测量精度0.1m/s扫描方式丰富：多天线波束360全方位覆盖扫描安装便捷：体积小，低功耗安全性高：数据传输加密无泄漏，实时危险定位报警LTE、LoRA接口丰富：多数据传输接口，与主流风机接口对应2122ID指标名称指标名称具体描述具体描述1全天候雨雾天性能好，无惧恶劣环境2免基建无需征地与基建3非接触测量便捷迅速、行业领先4方便高效冬季无需加热装置5灵活部署小巧轻便，适应各种环境6测量距离40m300m7距离分辨率10m/20m可选8距离层数1

15、5层/30层可选9风速测量精度0.1m/s 10风速测量范围0.260 m/s11风向测量范围360全向12风向测量精度113刷新速度1s/10min（用户设置）14数据传输方式有线/4G15输出数据产品RS485、CAN OPEN、TCP（modbus）ID指标名称指标名称具体描述具体描述1系统工作电压220VAC 50Hz2内部最大功率50W3系统总功率（融冰清洁）200W（选配）4工作温度-40+60 5储存温度-40+85 6IP 防护等级舱内设备：IP65 舱外设备：IP667防腐ISO C58内部监测信息微波接收能量、微波部件温度、内部温湿度、姿态角9数据输出方式RS485、CAN

16、总线10运用检修方式在线式综合状态检测11产品重量30 Kg 12产品尺寸430mm300 mm530 mm 13系统工作电压220VAC 50Hz14内部最大功率50W15系统总功率（融冰清洁）200W（选配）23测量范围：10-1000米。2022年完成测试和试用。2023年推向市场，预计在气象和环保领域推广。代替现在的气象塔装置。24VORTRAD-JK150毫米波测净空雷达毫米波叶间距雷达传感器是大力发展风电行业背景下，面向风力发毫米波叶间距雷达传感器是大力发展风电行业背景下，面向风力发电机叶片变形程度监测的目标检测传感器。该雷达安装固定在风力电机叶片变形程度监测的目标检测传感器。该

17、雷达安装固定在风力发电机机舱尾部侧面，叶间距雷达指向叶片尖端待检测区域，实时发电机机舱尾部侧面，叶间距雷达指向叶片尖端待检测区域，实时监测叶片变形情况，若风力过大，风力发电机叶片变形程度过大进监测叶片变形情况，若风力过大，风力发电机叶片变形程度过大进入危险范围内，分段判断对风机进行减速或停机操作，以防叶片变入危险范围内，分段判断对风机进行减速或停机操作，以防叶片变形程度过大碰撞塔筒壁造成损失，进而提高风机发电效率。形程度过大碰撞塔筒壁造成损失，进而提高风机发电效率。全天候工作，不受雨雾天气影响，适合恶劣环境，抗干扰能力强解决风力过大，叶片弯曲过大撞击塔筒壁的风险空间分辨率高，为控制风机正常运行

18、、减速、停机提供可靠依据成本低、功耗低、体积小、重量轻、易于安装和维护指标名称指标名称具体描述具体描述大小尺寸122x107x45 3距离精度0.1m标准量程150m速度精度0.06m/s测速范围-8m/s,+8m/s，可扩展角度精度0.125工作条件全天候工作测角范围-15,+15数据输出频率20Hz、30Hz、50Hz可选数据输出方式有线/4G25MMIC、FPGA、天线、算法、电扫AiP射频前端。其中，s为净空距离（单位：m）w为激光点在地面投影点与塔筒距离（单位：m）h为风机叶尖距离机舱高度（单位：m）H为机舱距离地面高度，可根据实际情况，扩大监测s距离，保证在日常测试中叶尖进入监测视

19、线。几何关系确定净空范围示意图全天候监测、雨雾、恶劣天气性能优毫米波雷达监测一个空间立体区域，监测相同区域只需一台毫米波雷达毫米波雷达能够监测区域内叶片动态轨迹2620221227测试数据（晴天）20净空值与转速随时间变化20净空值与转速随时间变化2720221229测试数据（雨雾天）20净空值与转速随时间变化20净空值与转速随时间变化282930陆上风电陆上风电/5G通信通信海上风电海上风电气象气象/航空航空313D 风廓线雷达）高压线探测雷达高压线探测雷达地基测风雷达地基测风雷达测净空雷达机舱式雷达5G通信机漂浮式测风雷达为风电新能源产业提供为风电新能源产业提供抗雨雾、全天候抗雨雾、全天候、精度高、维护少的传感和通信方案、精度高、维护少的传感和通信方案欢迎欢迎B B轮投资，大规模产业化轮投资，大规模产业化毫米波测风的领头企业地址：江苏省苏州市苏州工业园区金鸡湖大道99号纳米城西北区1幢608室电话：360269653邮箱：网站：http:/

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