相較傳統(tǒng)海上測風塔,風力激光雷達浮標具有造價低,部署簡單,運維方便,易回收等優(yōu)勢。風力激光雷達浮標在深遠海風能資源測量、機組功率曲線測試、海上氣象保障中能夠發(fā)揮很重要的作用。同時,風力激光雷達浮標能夠自定義測量不同層次的數據,可為準確計算葉輪等效風速提供依據,從而幫助相關企業(yè)更好地提高收益。
風力激光雷達浮標介紹
風力激光雷達浮標主要由浮標平臺和其搭載的激光測風雷達構成。激光測風雷達是風場測量的關鍵核心設備,浮標體用于保證激光測風雷達在海上的安全穩(wěn)定運行。激光測風雷達主要采用多普勒探測技術,即用激光雷達發(fā)射激光束到空氣中,運動的氣溶膠顆粒會使反射波發(fā)生多普勒頻移現象,再通過激光雷達對反射波進行處理,從而解析出其中所含的風速與風向信息。
海上風能資源測量準確測量的關鍵是要保證激光雷達在風場測量時的精確度。由于激光測風雷達在海上隨浮標平臺運動,激光徑向測量位置的偏差、系統(tǒng)本身的運動速度等因素都會在觀測到的原始數據中引入誤差。為避免這類誤差,目前國內外漂浮式激光測風雷達均采用實時姿態(tài)與速度補償算法進行實時校正。通過利用搭載的GNSS和高精度慣導獲得實時浮標姿態(tài)信息,如浮標位置、移動速度和姿態(tài)角等信息,結合激光雷達伺服系統(tǒng)記錄的浮標坐標系下的光束掃描俯仰角和方位角,經過坐標系變換矩陣分析,剔除浮標運動引起的徑向分量,從而得到真實的徑向風速。校正后的徑向風速通過風場反演方法,如DBS風場反演方法、VAD風場擬合方法等得到真實的大氣風場。
浮標平臺是構成漂浮式激光測風雷達的主要部件,直徑從3米到10米不等,一般直徑4米以上的大中型浮標還會搭載潮位儀、海流計、測波儀等多種海洋傳感器觀測海洋環(huán)境。浮標平臺為激光測風雷達提供供電、通信、監(jiān)控等基本功能。其中供電系統(tǒng)一般由光伏電池板、小型風力發(fā)電機、蓄電池、燃料電池等組成,滿足激光測風雷達長時間海上運行要求。