法国雷奥飞公司梁志：扫描式多普勒激光雷达在风电行业内的实际应用及算法进展-北极星风力发电网

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风电前期工作对后期的影响非常大，激光雷达作为风资源评估的重要手段，最近几年在国内的应用非常多。如果扫描式仪器的设置和扫描方式自由一些，操作会方便很多。针对这种情况，我把扫描式多普勒激光雷达在风电行业内的实际应用及算法进展做了一个梳理。10月18日，法国雷奥飞公司高级科学顾问梁志出席2018年北京国际风能大会暨展览会，并在“风能综合技术研究”分论坛发表了题为“扫描式多普勒激光雷达在风电行业内的实际应用及算法进展”的主旨演讲。北极星电力网对大会进行全程直播，如需了解更多会议直播，请联系微信号：13693626116。

法国雷奥飞公司高级科学顾问梁志

以下为演讲实录：

梁志：风电的前期工作对后期的影响非常大，激光雷达作为风资源评估的重要手段，最近几年在国内的应用非常多。如果扫描式仪器的设置和扫描方式自由一些，操作会方便很多。针对这种情况，我把扫描式激光雷达的情况做了一个梳理，跟大家有一个汇报。

分成两部分，第一部分首先是激光雷达的技术的一个简介，后面重要的第二部分，针对三个方面的案例做的一些分析。

现在就来简单介绍一下技术背景，首先大家都知道激光雷达的话，它首先是脉冲式的，后向散射，能够计算出风速是基本的原理，这个大家要有了解的话，对这个原理应该是比较熟悉的。

这个是它的产品的一个架构图，为什么是扫描雷达而不是普通区别于垂直的那种雷达，它有两个马达，扫描上有两个机械马达，两个马达通过镜面反射，光束发射到空间任意方位，可以实现扫描的方式，这是它的一个仪器实践的原理。里边最重要的扫描模式，就是我可以通过这样的激光不间断的扫描，可以得到这个平面上面的风速的分布，这样的话我们可以实现我们的测量，尤其是在风电领域的一些应用。

首先这个数据的话，我们得到数据之后，首先我们要进行数据的一些判断，这个判断主要是通过里面的信噪比判断的，扫描雷达测出一个平面上所有数据的分布，这个分布的话在这些每个点上面信号的强度，就它的信噪比够强的话，说明这个信号是有用的，所有激光雷达做数据分析最重要的一个东西。上面就是简单的一个背景的介绍。下面主要是案例，主要还是风资源评估了，这是最重要的方面。

在海上的话，最近是比较重要的，然后通过，这是我们用雷达测量的一个动因，因为在海上大家都知道风速分布是有梯度的，离岸边越近梯度是非常大的，。激光雷达可以给模式提供一个验证的一个方式，所以这就是我们的一个最重要的动因，也是扫描雷达很好的应用。有助于项目的决策，提高一些布局。不同于单点的我们模式的那种单点风速的测量，我们主要目的还是测量整个平面上的分布。这个是当时的项目，这是参与各方，我们参与的时候，主要是提供了设备，然后有两台扫描雷达，三台侧视雷达。对于扫描雷达我们有一些单台的跟多台的算法，单台因为用一个平面上来扫描，扫描的时候，用它自己的扫描会得到一些结果，多台的话，两台通过不同方式来扫描同一个位置上面的风速，因为你信号，你的量会比较多，这样你会得到你的算法里边输入信息会变多，测量的是静向风速，再反演你会得出来信息量比较大，有一个缺点第一你用两台设备成本会变高，第二数据匹配的时候你有一些，因为你两个在不同扫描，匹配程度会比较复杂，两种的算法实现的方式。

当时项目简单的一个介绍，这个就是在英格兰的场地，它有一些灯塔，它里边有海上的一个浮标，可以作为海上点，我们可以放垂直雷达来得到这个信息。这就是小的垂直雷达，就是我们放在了白色的点上面，这三个位置上面。扫描雷达放在这个上面，这个红色橙色的点，我们关注的这个区域上面，我们想通过这个测量，然后能分析到项目在这片区域上空间上的分布。在我们的算法里，这个所有的设备，我们四个月的，我们的模式的话，设置的是，我们设置的第一开始讲的，水平的那种扫描模式，我们有两台雷达，右下图的话，你有两台雷达扫出来不同的分布结构，两个PPI的扫描，水平扫描，刚才说的那个放垂直雷达的地方，我们多加了一次RHR的扫描，两台雷达可以同时测量垂直上面高度上面风速的分布。现场的一些安装的状态就不说了，对于雷达扫描式的激光雷达的话，首先因为你扫的距离比较远，十公里6公里会远一些，这样的话雷达光束的方位是很关键的，如何来标定这个方位就是很关键的问题，常用的，烟头灯塔比较大的障碍物，我们用它来标定，我们通过这种设计的扫描模式，扫描的时候，你会设不同的角度，有一些信噪比，通过轮廓你可以找到它的位置所在，通过位置所在，知道雷达到底扫描的方位在那，这个很关键，测量哪里的风速，有轻微的变化有很大影响，所以这是很关键的事情。

这是对比的一个情况，这就不详细说了，这是当时的一个结果，首先上面这个图是静向的风速，推演，把它的静向风速跟垂直雷达测出的风速进行对比，得到一些数据对比情况，下面是单台和多台的情况，这个图的展示详细的情况不多介绍了，说明这个的数据的相关性还是比较好的能到0.99左右。

结论大概就是通过扫描雷达，通过实验也证明了扫描雷达在风资源评估的时候是可靠的。下面就是扫描雷达在风机后市场的应用比较多，在于尾流的测量，尾流的上面主要通过扫描雷达可以测量到平面上的风速，通过平面上的风速得到风机尾流后面的区域，这个是法国的项目，在法国这个项目中间的项目的风机是一排的，通过在前后两边加了扫描式的雷达，后面的雷达在1.5公里的那个位置上面，通过这个扫描得出来在不同的风向下，尾流的变化的情况，对咱们这个风资源这一块的机位的布置，包括一些优化实际的一些衰减，分析的结果都会起到一定的作用。简单的一个结果了，大家可以看到在右上边那个图里面可以看到一条，一个扫描面的，大概时间会是15秒左右，扫出这么一个结果，通过这个结果的话，把雷达放在后面，这样扫描雷达可以反应出来尾流的情况。

通过这个分析不同界面上的数据，尾流有多宽，有多深，这种里面的情况就会比较直观，功率曲线后市场里面很重要的方向，简单的说，因为在陆地上这个事情是很容易实现的，海上很少找到基础，机舱雷达，放在机仓上，扫描雷达来测风机前面的位置，这样可以得到来留的信息，首先第一个问题就是，到底来流我们每一台测的，扫描式的雷达来测是不是一致的，风场里面我们找到了两个不同位置的风机，没有干扰的情况下，看看两个功率检测情况怎么样，证明是可以闭合的不会有一些设备本身的问题，这是它的结果，说明两个功率曲线风机测出来的结果是没有问题的，这个仪器不会因为你测量风机，不会因为风机的差异产生很大的区别。

这就是它的一个精度，所有的测量我们都要提到精度，没有精度测量是没有意义的，所以在这个丹麦的结果里面，有三个月的实验，证明扫描雷达在风机风力曲线测试是没有问题的，谢谢大家，内容是讲完了，主要总结一下其实扫描雷达在风电里面，比较主流的一些应用第一就是做资源评估，第二是测尾流，第三测功率曲线。我们在W2有展位，有问题大家可以交流，谢谢主持人。

（发言为能见APP整理，未经本人审核）

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