Dengan penerapan dan penelitian lidar pengukuran angin dalam berbagai skenario di industri tenaga angin selama bertahun-tahun, ini bukan lagi produk yang asing bagi industri tenaga angin. Insinyur terkait tenaga angin akan memilih lidar pengukur angin sebagai alat penting untuk pengukuran angin saat mereka bekerja. Berkat upaya tak henti-hentinya dari produsen lidar pengukur angin, OEM turbin angin dan pemilik tenaga angin, harga lidar pengukur angin telah sangat berkurang dibandingkan dengan beberapa tahun yang lalu, yang juga menyebabkan peningkatan yang signifikan dalam kapasitas pasar angin. pengukuran lidar. Menurut statistik yang tidak lengkap, pada tahun 2020, industri tenaga angin domestik telah mengirimkan lebih dari 150 lidar pengukur angin berbasis darat dan hampir 1.000 lidar pengukur angin yang dipasang di nacelle. Lima tahun lalu, angka yang sesuai kurang dari 10 unit dan kurang dari 5 unit. Pertumbuhan kapasitas pasar juga telah mengoptimalkan rantai industri lidar pengukur angin dan kemampuan pengembangan produk dari produsen lidar. Perubahan ini akan terus memberi makan pasar, dan harga lidar pengukur angin akan diturunkan lebih lanjut di masa mendatang, yang pasti akan membentuk tren lidar angin yang berkontribusi signifikan terhadap target “Zero Carbon”.
Aplikasi Wind LiDAR di Berbagai Tahapan Proyek Angin
| Prospek Proyek | Desain dan Penilaian | Operasi | Retrofit / Penjualan Kembali Peternakan Angin Tua | |
| Penilaian Sumber Daya Angin | Penilaian Investasi |
|
| |
| Penilaian Kinerja Turbin Angin |
|
| ||
| Kontrol & Pengoptimalan Beban |
|
|
|
Saat ini, ada dua rute teknis utama untuk pengukuran angin lidar di pasar, yaitu deteksi koheren berdenyut dan deteksi koheren kontinu. Formulir aplikasi meliputi lidar pengukur angin berbasis darat, lidar pengukur angin yang dipasang di nacelle, dan lidar pemindaian 3D. Makalah ini terutama membahas aplikasi deteksi koheren berdenyut di industri tenaga angin. Prinsip pengukuran angin deteksi koheren berdenyut Lidar adalah sebagai berikut: laser menghasilkan cahaya sinyal dan mentransmisikannya ke udara untuk diukur melalui antena optik dan mekanisme pemindaian, dan berinteraksi dengan partikel aerosol di dalamnya untuk menghasilkan sinyal hamburan balik yang berisi informasi kecepatan. Dapat diketahui dari prinsip Doppler bahwa pergeseran frekuensi Doppler fd dari sinyal gema sebanding dengan kecepatan gerak partikel aerosol (yaitu kecepatan angin), sehingga sinyal hamburan balik yang diterima oleh antena optik melewati sinyal lokal. osilator yang dihasilkan oleh laser serat dalam sistem. Frekuensi ketukan optik dan demodulasi digital dapat diproses untuk mendapatkan kecepatan angin radial. Mekanisme pemindaian mengontrol arah emisi laser, frekuensi emisi dan jumlah sinar periodik, dan kemudian membangun model ruang-waktu, di mana kecepatan angin radial dalam periode tersebut disintesis menjadi kecepatan angin target. Misalnya, lidar angin berbasis darat Molas B300 mengadopsi metode pemindaian VAD untuk mendapatkan kecepatan angin vektor ruang melalui 4 balok, dan kemudian mendapatkan kecepatan angin horizontal, arah angin, dan kecepatan angin vertikal.
Lidar pengukuran angin berbasis darat adalah bentuk aplikasi paling awal dalam industri tenaga angin. Kemunculannya telah menggantikan sebagian pasar menara pengukur angin dan menggantikan pekerjaan yang tidak dapat diselesaikan oleh beberapa menara pengukur angin.
Dibandingkan dengan menara angin, angin Lidar memiliki keunggulan sebagai berikut:
#1 Jarak Jauh
Dapat mengukur hingga 300m, yang dapat menutupi seluruh rotor turbin angin
Penerapan Fleksibel #2
Mudah dipasang, dan dapat digunakan berulang kali
Pengaturan Cepat #3
Dapat diatur di hari yang sama, dan mulai mendapatkan data angin pada waktu yang sama.
#4 Ramah Pengembangan
Penggunaan lahan yang lebih rendah, dan dapat dengan mudah diterima oleh pemerintah daerah, otoritas dan penduduk
#5 Risiko Keamanan Rendah
Jauh lebih sedikit pekerjaan konstruksi, tidak ada risiko bekerja di ketinggian
Adaptif Lingkungan #6
Dapat bekerja antara -40℃ dan 50℃, dan di bawah salju atau cuaca beku
Dengan ditetapkannya standar internasional untuk lidar pengukuran angin berbasis darat (IEC61400-12-1), sertifikasi dan pengujian organisasi otoritatif pihak ketiga, dan sejumlah besar aplikasi dan penelitian di industri tenaga angin, akurasi pengukurannya telah diakui secara luas di industri, dan semakin banyak OEM, organisasi pihak ketiga, dan pemilik menggunakannya di semua tahap konstruksi ladang angin. Aplikasi utama meliputi: penilaian sumber daya angin, pengujian kurva daya, prediksi tenaga angin, pengujian beban, dll.
1) Penilaian sumber daya angin
Dalam tahap pemilihan lokasi makro ladang angin, penggunaan lidar pengukur angin untuk pengukuran angin jangka pendek dapat dengan cepat memutuskan apakah akan melanjutkan investasi proyek, menghemat waktu dan biaya, serta mengurangi risiko proyek dengan cara yang paling ekonomis.
Pada tahap penempatan mikro, penggunaan pengukuran angin lidar pengukuran angin jangka pendek yang dikombinasikan dengan data menara angin dapat lebih akurat mensimulasikan sumber daya angin dari seluruh ladang angin, terutama sumber daya angin dari situs turbin angin, yang secara efektif dapat menghindari risiko investasi satu unit, secara akurat menghitung pendapatan pembangkit listrik dan memastikan karakteristik keselamatan unit.
Dengan perkembangan pesat tenaga angin lepas pantai, penilaian sumber daya angin lepas pantai telah menjadi kebutuhan mendesak di industri, sedangkan menara angin lepas pantai tradisional memiliki kelemahan biaya yang mahal, prosedur persetujuan yang rumit, masa konstruksi yang lama, dll. Pengukuran angin LiDAR telah menjadi pilihan pertama untuk pengukuran angin lepas pantai. Berbeda dengan pengukuran angin darat, lidar dalam pengukuran angin laut perlu memiliki pembawa fisik yang sesuai, pembawa saat ini adalah platform tetap dan pelampung dua bentuk, di mana platform mengacu pada pembawa tetap yang ada seperti platform pengeboran minyak, mercusuar, boost stasiun, dll, investasi pengukuran angin platform lepas pantai kecil tetapi sumber daya platform tidak dapat dicari, pelampung sebagai pembawa (Flidar) telah menjadi bentuk arus utama pengukuran angin lepas pantai saat ini. IEWind TCP TASK32 sedang mengembangkan standar terkait Flidar, dan pengenalan standar terkait akan membantu penggunaan spesifikasi Flidar dan pengembangan teknologi terkait. Sebagai sumber daya negara yang relatif penting, keamanan dan keandalan datanya sangat penting, dan lokalisasi lidar pengukuran angin yang dibawa oleh Flidar akan menjadi tren utama pengembangan.
2) uji kurva daya
Menurut ketentuan IEC61400-12, standar verifikasi kurva daya turbin angin yang dikeluarkan oleh Komisi Elektroteknik Internasional, pengukuran kurva daya turbin angin harus dilakukan oleh menara angin, dan jarak antara posisinya dan genset harus menjadi 2 sampai 4 kali diameter turbin angin, dan menara pengukur angin harus ditempatkan di sektor pengukuran yang dipilih. Namun, setelah selesainya konstruksi ladang angin, lokasi menara angin yang dibangun asli sulit untuk memenuhi persyaratan uji kurva daya, dan akan ada banyak batasan pada menara angin baru, termasuk medan, pembebasan lahan, siklus konstruksi, harga, dll., yang membuat pelaksanaan uji kurva daya lebih sulit. Dalam revisi standar IEC61400-12 2017, lidar pengukur angin termasuk dalam daftar peralatan yang dapat digunakan untuk pengujian kurva daya, karena penerapan lidar pengukur angin yang fleksibel dan karakteristik lain dari uji kurva daya ke dalam implementasi proyek yang mudah, telah DNVGL, Windguard dan otoritas teknis lainnya untuk aplikasi uji praktik.
3) perkiraan tenaga angin
Untuk memastikan operasi sistem tenaga yang aman dan stabil, menerapkan kebijakan energi terbarukan nasional, dan menstandarisasi manajemen pengiriman dan operasi yang terhubung ke jaringan tenaga angin, semua pembangkit listrik tenaga angin yang terhubung ke jaringan harus memiliki kemampuan untuk memperkirakan tenaga angin. , dan melaksanakan prakiraan dan prakiraan tenaga angin sesuai kebutuhan. Metode pengukuran angin tradisional untuk prediksi tenaga angin adalah dengan membangun menara pengukur angin dalam jarak 5 km dari ladang angin, tidak terpengaruh oleh pembangkit listrik tenaga angin dan dalam angin dominan ladang angin. Karena masalah bahwa menara angin membeku di musim dingin, rawan kecelakaan runtuh, ada bahaya keamanan yang serius, dan mudah untuk menyebabkan penilaian jaringan setelah gangguan data. Pembangunan menara angin juga memiliki prosedur pembebasan lahan yang rumit, masa konstruksi yang lama, biaya tinggi, dan perawatan yang sulit. Dengan ketinggian pengukuran angin yang besar, tapak yang kecil, periode konstruksi yang singkat, keandalan yang tinggi, dan tidak ada risiko runtuh, lidar secara bertahap menunjukkan keunggulannya dalam sistem prediksi daya. Berdasarkan karakteristik lidar kecil dan aman, jika kondisi memungkinkan, pemilik dapat memilih untuk memasang lidar di stasiun booster, apakah itu prosedur konstruksi atau pemeliharaan, dibandingkan dengan menara angin memiliki keunggulan yang jelas, terutama stasiun kenaikan laut, penggunaan lidar sebagai pengganti menara angin manfaat ekonomi lebih menonjol.
Berbeda dari tingkat tumpang tindih yang tinggi antara fungsi lidar pengukur angin berbasis darat dan menara angin, lidar pengukur angin nacelle adalah aplikasi baru dalam industri tenaga angin, yang dapat mengukur kecepatan angin di depan turbin angin. blade tanpa terpengaruh oleh turbulensi blade, dan aplikasi utamanya meliputi: kontrol feed-forward, koreksi yaw, dan pengujian kurva daya.
1) kontrol umpan maju
Kontrol feed-forward adalah aplikasi utama nacelle lidar. Saat ini, lebih dari 1500 unit di seluruh dunia telah menghubungkan nacelle wind lidar ke sistem kontrol turbin angin. Dan lebih dari 90% lidar angin nacelle dengan tidak kurang dari 4 balok karena fakta bahwa lebih banyak balok dapat memperoleh informasi aliran masuk yang lebih kaya di depan sudu, dan kemudian mensimulasikan kecepatan angin seluruh permukaan rotor.
Kontrol feed-forward berdasarkan nacelle wind lidar memungkinkan:
(1) frambusia cerdas untuk meningkatkan pembangkitan daya unit lebih dari 2%.
(2) mengurangi beban kelelahan, mengurangi fluktuasi kecepatan rotor dan fluktuasi daya
(3) mewujudkan kontrol kondisi angin pamungkas dan mengurangi beban batas
(4) mewujudkan kontrol kondisi angin yang kompleks dan mengurangi risiko pengoperasian turbin angin
(5) kontrol adaptif kondisi angin, penerapan strategi kontrol yang fleksibel sesuai dengan kondisi angin
(6) kontrol jaringan multi-turbin dari ladang angin mengurangi dampak bangun di seluruh ladang angin dan meningkatkan pembangkit listrik dari seluruh ladang angin.
Dipengaruhi oleh banyak faktor, popularitas nacelle wind lidar di turbin angin jauh dari harapan, dalam beberapa tahun terakhir, hampir semua OEM turbin angin telah menyatakan minat yang kuat pada teknologi kontrol feed-forward berdasarkan nacelle wind lidar dan memulai tes yang sesuai dan studi, dengan pendalaman penelitian dan pengendalian biaya nacelle wind lidar, pasar nacelle wind lidar akan sangat meningkat dan bahkan menjadi komponen standar turbin angin.
2) koreksi yaw
Penggunaan nacelle wind lidar dapat mencapai dua mode yaw, mode pertama adalah nacelle wind lidar yang disebutkan di atas ke dalam sistem kontrol utama turbin angin, untuk mencapai kontrol yaw real-time; yang kedua adalah memasang nacelle wind lidar di turbin angin untuk jangka waktu tertentu (kebanyakan sekitar satu bulan) untuk mengumpulkan informasi deviasi antara orientasi turbin dan arah angin, membongkar nacelle wind lidar setelah pengukuran, menghitung deviasi orientasi unit melalui data lidar angin nacelle, dan mengoreksi nilai deviasi ke dalam sistem kontrol turbin angin, sehingga mencapai tujuan koreksi yaw. Mode 1 perlu bekerja sama dengan strategi kontrol turbin angin untuk mencapai tujuan yaw, sedangkan radar nacelle pada mode 2 tidak perlu dihubungkan ke sistem kontrol utama, yang lebih mudah diterapkan, sehingga mode 2 menjadi pilihan pertama untuk banyak pelanggan.
3) uji kurva daya
Standar IEC61400-12 mengusulkan untuk menggunakan diameter impeller 2 hingga 4 kali kecepatan angin untuk perhitungan kurva daya, dan rentang lidar angin nacelle umum untuk kontrol feed-forward kurang dari 200m, dan agar dapat mengukur seluruh kecepatan angin permukaan rotor, sudut tegangan balok atas dan bawahnya terlalu besar, bahkan jika diameter rotor 2-4 kali kecepatan angin dapat diukur, kecepatan angin sintetis dan kecepatan angin sebenarnya akan memiliki penyimpangan besar. Oleh karena itu, nacelle wind lidar yang cocok untuk pengujian kurva daya diperlukan. Molas NL400 yang diperkenalkan oleh Movelaser telah ditingkatkan pada lidar angin nacelle asli, dan rentang pengukurannya telah ditingkatkan menjadi 400m, yang dapat dengan mudah mengukur kecepatan angin pada diameter unit 2 hingga 4 kali diameter rotor. Sudut tegangan atas dan bawah diubah menjadi 10° untuk memastikan keakuratan kecepatan angin pada jarak jauh. Standar IEC61400-50-3 saat ini pada nacelle wind lidar untuk pengujian kurva daya sedang disiapkan dan diharapkan akan diumumkan pada tahun 2022. Metode uji kurva daya berdasarkan lidar angin nacelle, yang ditulis di bawah naungan DTU, telah dipublikasikan .
Karena radar kabin dipasang di unit dan telah disertai dengan putaran turbin, dibandingkan dengan penggunaan menara angin atau radar berbasis darat untuk uji kurva daya, sektor data yang tersedia tidak terpengaruh oleh arah angin, dan data kecepatan angin dari setiap bagian kecepatan angin dapat dikumpulkan dalam waktu yang lebih singkat. Untuk daerah di mana menara atau radar berbasis darat tidak dapat didirikan atau dipasang di daerah pegunungan dan laut, keuntungan menggunakan nacelle lidar untuk pengujian kurva daya lebih jelas.
Bahasa Indonesia 
English 
Nederlands 
Español 
Português 
العربية 
Français 
Türkçe 
한국어 
Tiếng Việt 
ไทย