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南京牧镭激光科技有限公司邓晨:机舱式激光雷达助力风电产业提质增效

北极星电力网新闻中心  来源:北极星风力发电网    2018/9/14 22:07:19  我要投稿  

北极星风力发电网讯:2018年9月14日—15日,由江苏省可再生能源行业协会联合中国长江经济带可再生能源装备制造业产业联盟、江苏风力发电工程技术中心联合举办的“2018第十一届中国(江苏)国际风电产业发展高峰论坛”于江苏省南京市盛大开幕。电力头条APP将对本次大会进行全程直播,如需了解更多会议直播,请联系微信号:13693626116

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南京牧镭激光科技有限公司销售总监 邓 晨

南京牧镭激光科技有限公司销售总监 邓 晨在“平行会议二:低风速与分散式风电专场”为大家带来的主题是:《机舱式激光雷达助力风电产业提质增效》,以下为北极星风力发电网为您整理的发言实录:

非常高兴跟大家分享一下我们的技术研究,最近有很多非常的热门词,比如说竞价上网、度电成本、海上风电、还有智慧风电等等,我们风电产业围绕两个进行的就是降本和提高发电量。可以看一下现在我们各种能源的度电成本大概是这样的,陆上风电一直在下降接近3毛钱的样子,主机价格下降也是非常的快。

整个风电行业中其实最不确定的因素就是风,毕竟是看不见摸不着,也很难预测,它是风电项目中一个最大的不确定性,但是话又说回来他却又是整个风电发展中最重要的环节,他是能量的来源,他影响着我们机组的设计成本,也威胁着我们机组的安全运行,当然也决定了我们机组最终的表现会是怎么样的。

基于现在对风的探测手段其实还是非常有限的,比如说机械式的测量,在机舱总部他其实起的到是质测的测量,他风吹到机组上才可以测到,包括基层外形的影响他的测量也存在很大的误差,也起到单点测量的办法无法对风场进行一个很好的测量。这个时候其实我们的风机在现在更像一个盲人应对这个风,只有风真正的吹到身上才感觉到有风。这个时候就要提到雷达了,我称他叫“风机之眼”,他可以起到提前感知的作用,他科技用非接触测量,可以探测的距离很远也就为我们风机的提前预判提供了一些可能,当然还有其他的有点比如说精度显然更高的,他也不会受到气动外形和尾流的影响。这就是我们所谓机舱雷达一个大概应用的一个示意,核心还是围绕几点就是如何获得风轮前的风速和风向,如何更准确地对风,如何预知阵风,如何检测风切边,如何知道风机尾流等等。

说到这就提到了基于雷达的前馈技术,在转速和转矩变浆这一块有一个反馈的控制,但是毕竟要等风真正的施加到风轮上带来了这些极限的载荷之后我们才可以把他去除掉,也是因为这样我们在风机设计的时候要考虑这些极限的情况,不能不采用一些流量可能很少发生但是必须要准备的情况。有雷达以后可以对风场进行一个前控,在风真正发生变化打到风轮上之前就变成了一个风机主动变环控制也好起到一个作用。如果做前馈控制的话第一个首先是对风速进行重构,理想上我们最希望的是风轮面正前方的每一个点的风速和风向都是为我们所知的,这样的话我们就可以很好的预测我们上面的叶片会受到多少的风,下面的多少的风,主流角是什么样的,但是我们现在从技术上或者成本上并不是特别的可能,所以我们也去简化了一下这个设计,然后利用四个光束想不通的方向打出去,在不同的距离上探测到不同的点,一方面我们是可以有很多个距离层,比如说非常远的地方我们可以做阵风的预警,在合适的地方比如说150米左右我们可以做相应的变浆或者偏航的控制。我们的测量点也是分布在叶轮的每一个区域上或者覆盖大部分的区域。

当然了基于我们这四个光束,每一个光束不同测量点我们就可以把整个的风场一定程度上是可以重构出来的,这个图是一个风机正前方的一个横剖图,如果高级的应用我们可以取得他视向的风速、切变或者湍流强度,入流的角度,为更高级的应用带来可能。如果我们可以提前五到六秒做相应的变浆我们可以把载荷卸掉不至于增加到主机身上,当然从建设的初期来讲可以减少我们的成本。

以下是一些研究的一些结果,黑色的其实是我们基于雷达的前馈控制策略,可以看到这个图当一个阵风来袭的时候我们可以看到真正的第二张图我们浆距的变化风吹到叶轮上我们发生的变化相应的调整他的浆距,这种调整其实是为我们整个平台也好,塔筒也好、基础也好带来了非常大的冲击。如果我们可以根据极限的阵风做变浆的话我们所有载荷的表现都是相对来说非常平稳的,减少突然的冲击载荷。

我们有了风场探速以后可以层两整个风轮面的风速,获得更多的信息用于变浆控制。根本重构风场对应未来的风速变化预先调节浆距角。这个也是在一般的情况下如果我们采用前馈控制提前变浆的话可以看到他对我们的平台发电机转速带来的冲击会明显的减少,就像黑色的,我们看这张图就是塔筒基础的受到的载荷,可以从最高的120降到80,降幅还是非常明显的。

这是讲的关于我们的前馈控制的降载,非常直观也非常简单的应用我们可以做偏航的控制,因为受到传统的风向标受到我们风机叶轮的扰动,普遍来说有4到10度的误差,通过雷达我们可以测定风是怎样的避免偏航的误差,一方面提升发电量,另一方面可以降低我们的载荷。

我们尾流探测及智能场控,我们可以看到后面的风机可以通过雷达探测到如果他处在前面风机尾流当中的时候他可以通过远程的控制对这太风机使它向左侧稍稍有所偏航避开后面的风机,这样的话可以使整场的发电量得到保证,当然第一台发电量可能会受到一定的影响,但是总的发电量还是可以保证的。

当然说了这么多其实总结下来的话我们的机舱雷达可以带来的效果就是第一个减少偏航误差,第二降低机组的载荷。也是根据一些研究成果我们可以降低风机的疲劳载荷5%到10%,降低极限载荷10%到15%,利用这些降低下来的载荷我们可以做其实两件事情,一方面我们降成本,我们降低我们的塔筒传动链,可以减重10%到15%这也是不小的费用,另外可以利用降低下来的载荷提升长度为机组做扩容,更多提升我们的发电量。

总结一下其实从应用路径来说,基于机舱雷达前馈控制的核心还是降低风机的载荷,由此也带来了比如说塔筒减重、叶片加长、发电机扩容、智能场控风机延寿,最终降本、提高发电量。

跟大家分享一下我们的应用现状,这个是宣传首个全国应用标配机舱雷达的项目,一共准了225台金风2WM机组,将于明年年初并网运行,是在青海海南共和县国家电投的450MW项目。

可能提到激光雷达是一个成本非常高的产品,干过技术的其实成本不是核心,真正的应用起来我们的机舱需求量起来了,成本会有一个非常大幅度的降低,一定是可以满足我们整个风电产业的需求的。

非常感谢各位,谢谢。

(本文为电力头条APP根据速记整理,未经本人审核)

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