南京牧镭激光邓晨：分散式风电中激光雷达测风更灵活、可以多个项目共享

以“创新驱动 智赢未来”为主题的“2018全国大型风能设备行业年会暨产业发展论坛”于11月22~23日在重庆召开，本次论坛由中国农业机械工业协会风力机械分会主办，中国船舶重工集团海装风电股份有限公司承办。能见APP全程直播。

南京牧镭激光科技有限公司营销总监邓晨发表题为《激光雷达在风机控制系统中的应用》的主旨演讲。他表示风力发电中风是一个非常关键的因素，也是最大的不确定的因素，直接决定了发电的上限。基于机舱式激光雷达的前馈控制技术，通过获得机舱前面有效风速、风向等一系列信息，可以更准确的对准风向，预测极端的天气和风况，从而极大降低风机载荷。激光雷达技术可以很好的帮助风电产业降低整机成本，提高整体发电量，最终降低度电成本。在分散式风电开发中，地面雷达也是一个非常好用灵活、易于接受的测量手段，能更好地辅助精准资源评估。今年是激光雷达产业快速发展的一年，技术进步的同时出现价格下降的趋势，这将为未来雷达技术大规模应用打下良好的基础。

以下为演讲实录：

邓晨：我从一个非常小和细节的方面讲讲最近技术的进展进步，以及如何帮助整个风电产业，无论是发电量和最终度电成本好的提升。说到激光雷达技术，大家比较耳熟能详，我从基本技术介绍和原理讲讲。其实利用一个非常基础的物理学的概念，多普勒原理做测速，比如高速公路上测超速的形式也是这个原理，只不过不同点是利用激光的多普勒的效应。多普乐频率的变化证明了速度的变化，我们得到了这个就可以得到风速相关的信息了。我们从不同的角度对风速进行观测，得到多普勒之后就可以得到三维的风速。风是一个非常关键的因素，直接决定了风力发电的上限。其实对风的观测和测量手段之前不是特别理想。我们通过一些手段完成整个探测过程，可以做到提前感知。作为非接触测量，就避免立塔和征地的问题。尤其是分散式环境中，大家没有塔和周围的测风数据，想立塔周边不具备条件，景区和园区里面立塔不现实，这样的手段是非常好的补充和帮助了。无论是测量的范围还是测量的经济程度跟传统的手段有一个提升。

这是机舱式做的雷达结构，非常紧凑和简洁，核心的技术还是有一定的技术门槛，不仅仅是我们，我们的整个同行和整个行业对这个事情的关注度越来越高，也得到了非常快速的发展。

我也做了一个简单的动画可以看一下整个测量小的过程，就是发射激光打到空气中的颗粒子就可以得到回来的信号光，因为速度是有变化的，所以，频率也会产生变化，我们最终要做的就是鉴别频率。简单讲一下激光雷达的技术，最重要回到风电产业本身的情况。大方之家提到的竞价上网也好，度电成本也好，数字化的工厂，智慧风机，包括大家讲的叶片技术，高塔筒，其核心的问题是为了降低两点，一个是降本，一个是提高发电量，提高综合的收益。我们在风的探测方面没有特别好的手段，因此也会带来一些问题，没有办法做预测，在设计余量上要有足够的余量，带来成本的提升，另外可能会存在一些误差。大家知道机舱底部因素会受到其他的因素影响，没有那么准确，给我们的判断也会带来困扰。

利用这个技术以后，测量的问题就可以得到解决，很有点像现在比较火的智能驾驶技术，装了一个传感器，会知道风机会面临上来样的风况和风速，可以相应的做出应对的方案，之前遇到的一些困难也可以得到改善。现在最火的就是基于机舱式激光雷达的前馈控制技术，通过获得机舱前面有效的风速和风向等等一系列的信息，我们可以更准确的对准风向，就是偏航。另外，对极端的天气和风况进行预测，极大的降低风机所受的载荷。综合起来，一方面可以很好起到整机成本下降的作用。另外最关键的是可以提高整体发电量。这些都是比较模糊的概念。

我们真正可以做到的一个测量点，我们希望用风速的测量点去覆盖风轮前面各个位置、各个位置风的情况，对整个来流做非常好的评估和预测。我们最理想的情况下，我们希望对每个点的风速都有了解。风不太可控的因素，我们就能完整知道整个风轮面是整个情况。

下一步根据我们重构的风速做一些预测，比如阵风的探测就是最直观的，大风来的时候，假设我们在100米或者200米处做一个探测，我们可以预测在10秒钟或者20秒钟之后会来到风机的前面，我们会预先的进行变价，极端的天气提前处理，规避额外的载荷。

现在浆距角补偿和独立变浆技术也可以对激光雷达有很好的感知，我们根据不同的风速做主动的变浆，而不是产生扭矩和变化之后才被动，有更好的瞬态响应，更好降低载荷，更好捕捉风。偏航这块也是一个非常基础，现在大家已经得到了普遍接受，现在的偏航利用风向标风向的参数，但是毕竟是装在叶轮的后面，机舱的上面，不可避免受到叶轮扰动和气流的影响受到一定的误差。如果我们真正可以测到正前方的实时测量，指导机组准确对风，降低一定风机载荷，带来理论发电量损失接近1-2%。另外一个相对比较前沿的技术，智能场控，这个可能涉及到集中式风电方面，整个发电场的情况，后面的机组受到前面机组尾流的影响，没有达到整场最优的情况。我们对前方机组的探测和前方机组尾流的探测，偏航和策略的调整，做到全场控最优的行为。

控制系统的应用，我们对整个风机的功率曲线和风资源的后评估得到一个非常准确、真实的值。现在在欧洲市场广为大家接受，因为避免了传统测试可能需要固定的距离，固定的塔，没有实现价值的事情。

这是一个集中式的项目，但是效果对分散式有一个借鉴意义，在青海海南共和县国家家电投的一个项目，225台机组标准机舱雷达，风电场明年年初会并网运行，真正运行效果可以拭目以待，可以看一下真实的表现究竟是怎么样。

谈了那么多的技术，最终通过雷达技术的应用，我们可以得到控制载荷的降低，因此我们可以用塔筒减重、叶片加长、发动机扩容、升风区使用、风机延寿。综合起到降低成本，最终提高发电量，提升整体收益的效果。

在分散式中，地面雷达也是一个非常好用的手段，刚刚罗总也提到。分散式中有遇到两个问题，一没有塔，二时间成本不允许，立塔不具备征地方面的条件，灵活的测量手段可能就更为被大家接受，更好辅助我们做一个精准资源评估。对多个分散式的项目可以起到一个共享，一个项目结束以后可以很容易的在下一个项目应用，这也是非常好的应用手段。

另外，价格的问题，今年一年至少是激光雷达产业快速发展的一年，无论是大家的接受程度，我们的友商都在做这个事情，带来的不只是技术上的进步，更重要的是价格下降的趋势，为雷达技术大规模的应用给出了一个很好的前置或者基础的条件，大家也可以经常的去关注这项技术，说不定哪一天雷达比塔便宜。这是未来的方向。

最后谢谢各位的聆听，感谢大家！

（根据速记整理）