10-29-2014
美国科罗拉多州- NREL、斯图加特大学和DNV GL今天通过ZephIR风激光雷达控制了一台运行中的风力涡轮机，这是一个行业里程碑式的时刻。
“新安装的ZephIR DM在减少偏航偏差方面采取了一个新的方向，通过提供全涡轮偏航和ZephIR激光雷达控制通过激光雷达测量。与各个领域的一组专家(风力涡轮机、控制系统和激光雷达)合作，为该行业带来了一个里程碑式的时刻，也是我们所有人都感到自豪的时刻。NREL现场测试工程师Andrew Scholbrock表示:“我们热切期待激光雷达控制涡轮的下一步。
此外，使用ZephIR激光雷达系统进行前馈螺距控制，可以减少涡轮结构负载，使oem有机会通过更优化的涡轮设计，为行业实现更低的能源成本。
图1:美国激光雷达控制下的风力涡轮机，NREL, DNV GL
现场测试是在美国DOE/NREL CART3测试涡轮机上进行的，该涡轮机是位于科罗拉多州博尔德的国家风能技术中心(NWTC)综合测试设施的一部分。地理位置和容易进入涡轮机的控制系统使CART3成为评估新的和先进的控制算法风力涡轮机的最佳测试环境。
ZephIR DM风激光雷达是一个循环扫描，连续波相干多普勒传感器。Zephir公司指出，Zephir DM风激光雷达在涡轮安装应用中提供了独特的、无与伦比的优势，从功率曲线测量到全涡轮控制，如该项目所展示的。ZephIR DM优化安装在吊舱顶部，通过1秒的连续循环扫描周期，每20毫秒产生高分辨率的视线多普勒测量。工业研究表明，这种激光雷达扫描几何和频率非常适合激光雷达前馈涡轮控制。
ZephIR的测量结果计算了各种风场量，如转子当量和轮毂高度水平风速，垂直风切变，风转向，风偏航偏差相对于涡轮机轴在10米到300米以上的距离在涡轮机前面。除了涡轮控制之外，这些测量对于功率曲线测量、涡轮优化和保修结束检查等应用都很关键。连续波激光雷达及其距离聚焦方法确保了高灵敏度，即使在NREL设备经常经历的非常干净的空气中也可以进行测量。ZephIR DM激光雷达在8个月的测量期间记录了有效信号，在大范围的大气条件下，包括大暴雪、低云和零下22°C的温度，工作可靠，不受干扰。
成功的激光雷达偏航控制意味着可以用激光雷达控制风力机的偏航方向，这可以在传统偏航控制器存在未计入误差的情况下，减少偏航偏差，增加发电量。这些错误包括校准补偿、旋翼诱导错误,或由于传感器故障导致偏差信号,在此部署一样,ZephIR DM能够帮助叶片传感器的健康检查和帮助目标方差性能的根本原因。图2显示了使用激光雷达偏航控制器减少偏航偏差。
图2:该图显示了激光雷达偏航控制器以及安装风向标偏航控制器的基线吊舱偏航偏差随转子速度的变化。左图显示了由激光雷达风向测量得到的风偏航偏差。右图显示了由气象(met)桅杆风向测量的风偏航偏差。
此外，成功的集体螺距控制意味着转子速度变化的减少可以看到的约。25%的标准差。总的来说，这些沥青涡轮控制实验的成功为随后在更大的2mw级陆上涡轮上的试验铺平了道路，ZephIR激光雷达证实，该公司已经在这一领域与主要oem合作。
“ZephIR是涡轮控制的完美激光雷达技术选择。ZephIR产品开发主管Alex Woodward指出:“10年来，我们投入了大量努力，希望在涡轮安装激光雷达的每一个应用领域都成为世界第一。”“现在，在NREL、斯图加特大学、DNV GL以及他们热情的行业专家团队的贡献下，我们可以帮助该行业实现全面涡轮控制。此外，还可以实现减少负载的额外好处。在这种应用中，高分辨率、连续波、相干技术是首屈一指的，ZephIR是唯一基于这种鲁棒、低成本的激光设计的激光雷达。”
关于这个项目的完整论文可从:research@zephirlidar.com．
campbell Scientific设计用于工业和研究的仪器和系统。他们销售ZephIR 300和ZephIR DM风激光雷达，这是世界上最好的风激光雷达，为客户提供陆上、海上和涡轮安装风力发电项目的各个方面的支持。
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