Với việc ứng dụng và nghiên cứu lidar đo gió trong nhiều kịch bản trong ngành điện gió từ nhiều năm nay, nó không còn là sản phẩm xa lạ đối với ngành điện gió. Các kỹ sư liên quan đến năng lượng gió sẽ chọn lidar đo gió như một công cụ quan trọng để đo gió khi họ đang làm việc. Nhờ những nỗ lực không ngừng của các nhà sản xuất lidar đo gió, OEM tuabin gió và chủ sở hữu năng lượng gió, giá của lidar đo gió đã giảm rất nhiều so với một vài năm trước, điều này cũng làm cho dung lượng thị trường gió tăng lên đáng kể. nắp đo lường. Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ, đến năm 2020, ngành điện gió trong nước đã cung cấp hơn 150 thiết bị đo gió trên mặt đất và gần 1.000 thiết bị đo gió gắn trên nacelle. Năm năm trước, các con số tương ứng là nhỏ hơn 10 đơn vị và ít hơn 5 đơn vị. Sự tăng trưởng của dung lượng thị trường cũng đã tối ưu hóa dây chuyền công nghiệp của lidar đo gió và khả năng phát triển sản phẩm của các nhà sản xuất lidar. Những thay đổi này sẽ tiếp tục thúc đẩy thị trường và giá của lidar đo gió sẽ còn được hạ thấp hơn nữa trong tương lai, điều này chắc chắn sẽ tạo thành xu hướng cho Lidar gió góp phần đáng kể vào mục tiêu “Zero Carbon”.
Ứng dụng của Wind LiDAR trong các giai đoạn dự án gió khác nhau
| Tìm kiếm dự án | Thiết kế và Đánh giá | Hoạt động | Trang bị thêm / Bán lại Old Wind Farm | |
| Đánh giá tài nguyên gió | Đánh giá khả năng đầu tư |
|
| |
| Đánh giá hiệu suất tuabin gió |
|
| ||
| Kiểm soát tải & tối ưu hóa |
|
|
|
Hiện tại, trên thị trường có hai phương pháp kỹ thuật chính cho lidar đo gió, đó là phát hiện mạch lạc theo xung và phát hiện mạch lạc liên tục. Các hình thức ứng dụng bao gồm lidar đo gió trên mặt đất, lidar đo gió gắn trên nacelle và lidar quét 3D. Bài báo này chủ yếu thảo luận về ứng dụng phát hiện mạch lạc xung trong ngành năng lượng gió. Nguyên tắc đo lường của gió phát hiện mạch lạc xung Lidar như sau: tia laser tạo ra ánh sáng tín hiệu và truyền nó vào không khí cần đo thông qua ăng-ten quang học và cơ chế quét, đồng thời tương tác với các hạt sol khí trong đó để tạo ra tín hiệu tán xạ ngược chứa nó thông tin vận tốc. Có thể biết từ nguyên lý Doppler rằng sự dịch chuyển tần số Doppler fd của tín hiệu dội lại tỷ lệ với tốc độ di chuyển của các hạt sol khí (nghĩa là tốc độ gió), do đó tín hiệu tán xạ ngược nhận được bởi ăng ten quang sẽ đi qua cục bộ. bộ dao động được tạo ra bởi sợi quang trong hệ thống. Tần số nhịp quang học và giải điều chế kỹ thuật số có thể được xử lý để thu được tốc độ gió xuyên tâm. Cơ chế quét kiểm soát hướng phát tia laser, tần số phát xạ và số lượng chùm tia tuần hoàn, sau đó xây dựng mô hình không gian thời gian, theo đó tốc độ gió xuyên tâm trong thời kỳ được tổng hợp thành tốc độ gió mục tiêu. Ví dụ, nắp đậy gió trên mặt đất Molas B300 sử dụng phương pháp quét VAD để thu được tốc độ gió vectơ không gian qua 4 chùm tia, sau đó thu được tốc độ gió ngang, hướng gió và tốc độ gió dọc.
Lidar đo gió trên mặt đất là hình thức ứng dụng sớm nhất trong ngành điện gió. Sự xuất hiện của nó đã thay thế một phần thị trường tháp đo gió và bù đắp cho công việc mà một số tháp đo gió không thể hoàn thành.
So với tháp gió, Wind Lidar có những ưu điểm sau:
#1 Tầm xa
Có thể đo tới 300m, có thể bao phủ toàn bộ cánh quạt tuabin gió
Triển khai linh hoạt #2
Dễ dàng cài đặt và có thể được sử dụng lặp đi lặp lại
Thiết lập nhanh #3
Có thể được thiết lập trong cùng một ngày và bắt đầu nhận dữ liệu gió cùng một lúc.
#4 Phát triển thân thiện
Sử dụng đất thấp hơn và có thể được chính quyền địa phương, chính quyền và người dân dễ dàng chấp nhận
Rủi ro an toàn thấp #5
Công việc xây dựng ít hơn nhiều, không làm việc có rủi ro về độ cao
#6 thích ứng với môi trường
Có thể hoạt động betwe -40 ℃ và 50 ℃, và dưới tuyết hoặc thời tiết băng giá
Với việc thiết lập tiêu chuẩn quốc tế cho lidar đo gió trên mặt đất (IEC61400-12-1), chứng nhận và thử nghiệm của các tổ chức có thẩm quyền của bên thứ ba, và một số lượng lớn các ứng dụng và nghiên cứu trong ngành điện gió, độ chính xác của phép đo của nó đã được công nhận rộng rãi trong ngành và ngày càng có nhiều OEM, tổ chức bên thứ ba và chủ sở hữu sử dụng nó trong tất cả các giai đoạn xây dựng trang trại gió. Các ứng dụng chính bao gồm: đánh giá tài nguyên gió, kiểm tra đường cong công suất, dự đoán sức gió, kiểm tra tải, v.v.
1) Đánh giá tài nguyên gió
Trong giai đoạn lựa chọn địa điểm vĩ mô của trang trại gió, việc sử dụng thiết bị đo gió để đo gió trong thời gian ngắn có thể nhanh chóng quyết định có tiếp tục đầu tư dự án hay không, tiết kiệm thời gian, chi phí và giảm rủi ro cho dự án bằng các phương tiện kinh tế nhất.
Trong giai đoạn định vị vi mô, việc sử dụng đo gió ngắn hạn kết hợp với dữ liệu tháp gió có thể mô phỏng chính xác hơn tài nguyên gió của toàn bộ trang trại gió, đặc biệt là tài nguyên gió của địa điểm tuabin gió, có thể tránh được hiệu quả rủi ro đầu tư của một tổ máy, tính toán chính xác thu nhập phát điện và đảm bảo các đặc tính an toàn của tổ máy.
Với sự phát triển nhanh chóng của điện gió ngoài khơi, việc đánh giá tài nguyên gió ngoài khơi đã trở thành một nhu cầu cấp thiết trong ngành, trong khi tháp gió ngoài khơi truyền thống có nhược điểm là chi phí đắt đỏ, thủ tục phê duyệt phức tạp, thời gian xây dựng lâu, v.v. Đo gió LiDAR đã trở thành sự lựa chọn đầu tiên để đo gió ngoài khơi. Khác với đo gió trên bờ, đo gió lidar trong biển cần phải có sóng mang vật lý tương ứng, các tàu sân bay hiện tại là bệ cố định và phao hai dạng, trong đó bệ đề cập đến tàu sân bay cố định hiện có như giàn khoan dầu, hải đăng, tàu đẩy. trạm đo gió ngoài khơi đầu tư ít nhưng không tìm kiếm được nguồn lực giàn khoan, phao làm tàu sân bay (Flidar) đã trở thành hình thức đo gió ngoài khơi chủ đạo hiện nay. IEAWind TCP TASK32 đang phát triển các tiêu chuẩn liên quan đến Flidar và việc giới thiệu các tiêu chuẩn liên quan sẽ giúp cho việc sử dụng đặc điểm kỹ thuật của Flidar và sự phát triển của các công nghệ liên quan. Là một nguồn tài nguyên tương đối quan trọng của đất nước, độ an toàn và độ tin cậy của dữ liệu của nó là đặc biệt quan trọng, và việc bản địa hóa lidar đo gió do Flidar thực hiện sẽ trở thành một xu hướng phát triển chính.
2) thử nghiệm đường cong công suất
Theo các quy định của IEC61400-12, tiêu chuẩn xác minh đường cong công suất tuabin gió do Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế ban hành, phép đo đường cong công suất tuabin gió phải được thực hiện bởi tháp gió và khoảng cách giữa vị trí của nó và tổ máy phát điện phải có đường kính gấp 2 đến 4 lần đường kính của tuabin gió và tháp đo gió phải được đặt trong lĩnh vực đo lường đã chọn. Tuy nhiên, sau khi hoàn thành việc xây dựng trang trại gió, vị trí tháp gió được xây dựng ban đầu khó đáp ứng các yêu cầu của thử nghiệm đường cong điện và sẽ có nhiều hạn chế đối với tháp gió mới, bao gồm địa hình, thu hồi đất, chu kỳ xây dựng, giá, v.v., điều này làm cho việc thực hiện kiểm tra đường cong sức mạnh khó khăn hơn. Trong bản sửa đổi năm 2017 của tiêu chuẩn IEC61400-12, lidar đo gió được đưa vào danh sách thiết bị có thể được sử dụng để thử nghiệm đường cong công suất, do việc triển khai linh hoạt của lidar đo gió và các đặc tính khác của thử nghiệm đường cong công suất thành một dễ dàng thực hiện dự án, đã được DNVGL, Windguard và các cơ quan kỹ thuật khác cho các ứng dụng thử nghiệm thực tế.
3) dự báo năng lượng gió
Để đảm bảo hệ thống điện vận hành an toàn và ổn định, thực hiện chính sách quốc gia về năng lượng tái tạo và tiêu chuẩn hóa quản lý vận hành và điều độ hệ thống điện gió nối lưới, tất cả các trang trại điện gió nối lưới phải có khả năng dự báo điện gió. , và thực hiện công tác dự báo, phát hiện điện gió theo yêu cầu. Phương pháp đo gió truyền thống trong dự đoán phong điện là xây dựng một tháp đo gió trong vòng 5 km từ trang trại gió, không bị ảnh hưởng bởi sự đánh thức của trang trại gió và trong luồng gió chủ đạo của trang trại gió. Do tháp gió bị đóng băng vào mùa đông nên dễ xảy ra tai nạn sập đổ, có nguy cơ mất an toàn nghiêm trọng và dễ gây ra đánh giá lưới điện sau khi dữ liệu bị gián đoạn. Việc xây dựng các tháp gió cũng có thủ tục thu hồi đất phức tạp, thời gian xây dựng kéo dài, chi phí cao, khó bảo trì. Với chiều cao đo gió lớn, diện tích nhỏ, thời gian thi công ngắn, độ tin cậy cao, không có nguy cơ sập đổ, lidar đã dần thể hiện được ưu thế của mình trong các hệ thống dự báo công suất. Căn cứ vào đặc điểm của lidar nhỏ và an toàn, nếu có điều kiện, chủ sở hữu có thể lựa chọn triển khai lidar trong trạm tăng áp, dù là quy trình thi công hay bảo dưỡng, so với tháp gió có những ưu điểm rõ ràng, nhất là trạm tăng áp, việc sử dụng lidar thay cho tháp gió mang lại lợi ích kinh tế nổi bật hơn.
Khác với mức độ trùng lặp cao giữa các chức năng của nắp đậy đo gió trên mặt đất và tháp gió, nắp đậy đo gió nacelle là một ứng dụng mới trong ngành công nghiệp điện gió, có thể đo tốc độ gió phía trước tuabin gió. lưỡi cắt mà không bị ảnh hưởng bởi sự nhiễu loạn của lưỡi dao và các ứng dụng chính bao gồm: điều khiển tiến lên, hiệu chỉnh yaw và kiểm tra đường cong công suất.
1) điều khiển cấp phát
Điều khiển tiến lùi là ứng dụng chính của lidar nacelle. Hiện tại, hơn 1500 đơn vị trên khắp thế giới đã kết nối nắp ống gió nacelle với hệ thống điều khiển của tuabin gió. Và hơn 90% của nắp gió nan có không ít hơn 4 chùm tia vì thực tế là nhiều chùm tia hơn có thể thu được thông tin luồng tới phong phú hơn ở phía trước cánh quạt, sau đó mô phỏng tốc độ gió của toàn bộ bề mặt cánh quạt.
Điều khiển tiến lên dựa trên nắp gió nan cho phép:
(1) ngàm thông minh để tăng sản lượng điện của thiết bị lên hơn 2%.
(2) giảm tải mỏi, giảm dao động tốc độ rôto và dao động công suất
(3) nhận ra kiểm soát điều kiện gió tối ưu và giảm tải giới hạn
(4) thực hiện kiểm soát điều kiện gió phức tạp và giảm rủi ro hoạt động của tuabin gió
(5) kiểm soát thích ứng các điều kiện gió, triển khai linh hoạt các chiến lược kiểm soát theo điều kiện gió
(6) kiểm soát mạng lưới nhiều tuabin của các trang trại gió làm giảm tác động của wakeage đối với toàn bộ trang trại gió và tăng khả năng phát điện của toàn bộ trang trại gió.
Bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, mức độ phổ biến của nắp ống gió nano trong tuabin gió còn lâu mới đạt được kỳ vọng, trong những năm gần đây, hầu hết các OEM tuabin gió đều bày tỏ sự quan tâm mạnh mẽ đến công nghệ điều khiển tiến lên dựa trên ống gió nano và bắt đầu các thử nghiệm tương ứng và các nghiên cứu, với việc đào sâu nghiên cứu và kiểm soát chi phí của cánh quạt gió nan, thị trường quạt gió nan sẽ được cải thiện đáng kể và thậm chí trở thành thành phần tiêu chuẩn của tuabin gió.
2) chỉnh hàm
Việc sử dụng lidar gió nacelle có thể đạt được hai chế độ yaw, chế độ đầu tiên là điều khiển gió nacelle đã nói ở trên vào hệ thống điều khiển chính của tuabin gió, để đạt được điều khiển yaw theo thời gian thực; thứ hai là lắp đặt nắp gió nan trong tuabin gió trong một khoảng thời gian (chủ yếu là khoảng một tháng) để thu thập thông tin về độ lệch giữa hướng tuabin và hướng gió, tháo dỡ nắp chắn gió nan sau khi đo, tính toán độ lệch. của hướng đơn vị thông qua dữ liệu trục gió nacelle, và hiệu chỉnh giá trị độ lệch vào hệ thống điều khiển tuabin gió, để đạt được mục đích của hiệu chỉnh yaw. Chế độ 1 cần hợp tác với chiến lược điều khiển tuabin gió để đạt được mục tiêu chệch hướng, trong khi radar nacelle ở chế độ 2 không cần kết nối với hệ thống điều khiển chính, điều này dễ thực hiện hơn, vì vậy chế độ 2 đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho nhiều khách hàng.
3) kiểm tra đường cong công suất
Tiêu chuẩn IEC61400-12 đề xuất sử dụng đường kính cánh quạt gấp 2 đến 4 lần tốc độ gió để tính toán đường cong công suất và phạm vi tiêu chuẩn gió chung cho điều khiển tiến lên nhỏ hơn 200m và để có thể đo toàn bộ tốc độ gió bề mặt cánh quạt, góc căng chùm trên và dưới của nó quá lớn, ngay cả khi có thể đo được đường kính cánh quạt bằng 2-4 lần tốc độ gió, tốc độ gió tổng hợp và tốc độ gió thực của nó sẽ có độ lệch lớn. Do đó, cần phải có nắp đậy gió dạng nan thích hợp để thử nghiệm đường cong công suất. Molas NL400 do Movelaser giới thiệu đã được cải tiến trên nắp chụp gió nan nguyên bản và phạm vi đo của nó đã được nâng cấp lên 400m, có thể dễ dàng đo tốc độ gió ở đường kính của bộ phận gấp 2 đến 4 lần đường kính cánh quạt. Góc căng trên và dưới được thay đổi thành 10 ° để đảm bảo độ chính xác của tốc độ gió ở khoảng cách xa. Tiêu chuẩn hiện hành IEC61400-50-3 về lidar gió nan để thử nghiệm đường cong công suất đang được chuẩn bị và dự kiến sẽ được ban hành vào năm 2022. Một phương pháp thử nghiệm đường cong công suất dựa trên lidar gió nan, được viết dưới sự bảo trợ của DTU, đã được công bố rộng rãi. .
Vì radar cabin được lắp đặt trong thiết bị và đi kèm với chuyển động quay của tuabin, so với việc sử dụng tháp gió hoặc radar trên mặt đất để kiểm tra đường cong công suất, khu vực dữ liệu có sẵn không bị ảnh hưởng bởi hướng gió và dữ liệu tốc độ gió của từng phần tốc độ gió có thể được thu thập trong thời gian ngắn hơn. Đối với các khu vực không thể lắp dựng hoặc lắp đặt các tháp hoặc radar trên mặt đất ở các vùng núi và vùng biển, lợi thế của việc sử dụng nacelle lidar để kiểm tra đường cong công suất rõ ràng hơn.
Tiếng Việt 
English 
Nederlands 
Español 
Português 
العربية 
Français 
Türkçe 
한국어 
ไทย 
Bahasa Indonesia