风力发电测风仪器：激光雷达性能比较(ZephIR-VS-WindCube)教学教材

WINDCUBE激光雷达海上测风方案

北京莱维塞尔科技

二零一二年

目 录

引言1

第一部分海上单桩平台介绍2

一、桩体结构形式：2

二、桩体俯视图2

三、桩体加工与运输2

四、施工介绍2

1、组织结构2

2、施工流程2

第二部分海上激光雷达介绍4

一、WINDCUBE激光雷达基本介绍4

1、主要特点：4

2、应用领域：5

3、评估认证：6

4、Windcube 发展演变：6

二、系统技术及性能指标7

2.1 WINDCUBE技术原理7

2.2 WINDCUBE系统组成7

2.3数据处理软件描述 1、软件界面7

2.4系统技术指标9

四、可选模块说明9

1、WINDCUBE双供电系统-M50VP〔甲醇燃料+太阳能板9

2、3G/SAT无线传输9 .

1 / 13 3、WINDCUBE CFD软件工程10

4、GPS安全跟踪系统10

5、PTU 传感器11

五、系统维护11

第三部分、成功应用案例及安装现场11

一、经典应用案例11

二、安装现场11

1、在孤岛上——悬崖边12

2、在灯塔上——Nass&Wind - Lighthouse12

3、在大的海上平台上: RES ltd – platform 12

4、在小的海上平台上-中国国电集团项目12

引言

Windcbue海上激光雷达测风系统采用特殊设计的单桩独柱平台,加上轻巧便携的Windcube激光雷达测风装置,配套供电系统、防雷系统、航标装置及辅助测风系统,形成一套完备的新型式海上测风体系。与传统式海上测风塔相比,激光雷达海上测风系统特点如下：

结构简单、安装方便

施工周期短：传统式海上测风塔制作及施工复杂,时间基本上需要6个月左右；而单桩基础设计、制作及施工简单,施工面积小,只需要1个月就可以完成,激光雷达安装只需2天,因此,使工期大大缩短。

迁移方便,可重复利用：在陆上测风塔移塔是很普通的事情,但对于海上测风塔,移塔却非常困难,迁移费用高；而激光雷达测风系统,迁移非常方便,可多次重复利用。

测风激光雷达与风廓线雷达的探测性能评估及数据融合

夏芸洁;韦涛;李林;赖悦;孙雪琪;张治国;孙赫敏

【期刊名称】《气象科技》

【年(卷),期】2024(52)2

【摘 要】测风激光雷达和风廓线雷达作为L波段探空测风的有效补充,均可以提供高时空分辨率的大气风场信息,然而由于工作原理和适用条件存在明显差异,在探测性能上各有优缺点,单一设备的探测数据已不能满足精细化预报的要求。本研究使用2020年1—5月北京南郊观象台的L波段探空资料对同址观测的测风激光雷达和风廓线雷达进行了数据质量评估,结果表明测风激光雷达与探空的一致性较高,U、V分量的相关系数分别为0.97和0.98,均方根误差分别为1.1和0.95 m·s^(-1),然而在2 km以上数据获取率较低且偏差较大;风廓线雷达与探空相比,U、V分量的相关系数分别为0.94和0.93,均方根误差分别为2.94和2.91 m·s^(-1),风廓线雷达的探测距离虽然更远,但在0.5 km以下和6 km以上的测量偏差较大。考虑到两种测风雷达在不同探测高度上的性能优缺点,提出分段曲面拟合法对两者的水平风资料进行融合处理,并选取个例对融合效果进行验证,结果表明,融合后的风廓线与融合前相比,风向和风速的一致性均得到明显提升。

【总页数】12页(P151-162)

【作 者】夏芸洁;韦涛;李林;赖悦;孙雪琪;张治国;孙赫敏

【作者单位】北京市气象探测中心

【正文语种】中 文 【中图分类】P413.2

【相关文献】

1.风廓线雷达与天气雷达风廓线数据的融合及应用2.萧山风廓线雷达测风与杭州L波段雷达测风数据可用性对比分析3.风廓线雷达测风资料对比分析及问题探讨

——以翔安风廓线雷达为例4.车载测风激光雷达风廓线同步观测实验5.多普勒测风激光雷达风廓线探测精度对比分析

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附录A

（规范性附录）

激光雷达测风仪技术要求

A.1 激光雷达测风仪技术性能基本要求

类别 参数列表 指标要求

环境适应性 温度（℃） -40～50

相对湿度（%） 0～100

防护等级 IP67 （地面式）、IP65（机载式）

探测精度 ）风速（m/s ±0.1

风向 ±0.5o

温度（℃） 1 ±

气压（hPa） 1.3 ±

测量范围 风速(m/s) 70 ～0

)

风向(o 360 0～

(温度℃) 50 ～-40

(%) 湿度 100

0～

(hPa) 气压 1100 当地海拔对应最低气压～

扫描特性 (Hz)

频率 1

每层最小扫描点数 6

扫描层数 10

天顶角范围 （机（地面式）、水平方位角不低于15o±不低于±15o 载式）

存储容量 不少于个月原始数据存储12

标准校时 有

方位指示与校准 有

与外部连接方式 Ethernet/CAN BUS/3G/USB/RS232

数据文件输出格式 *.csv

或*.xls

数据输出 各扫描点原1s风速、风向、气压、温度、湿度等参数 始测量值、10min平均值

A.2 检验要求

激光雷达测风仪应定期进行检验，检定周期、检验方式应根据出厂说明进行。．

B 附录 （规范性附录） 测量场地地形评估 所列的条件。不进行标定的测量场地，应满足表B.1 无需标定场地条件表B.1

距离 扇区 %） 最大倾角（ 偏离平面的最大偏差

L2? 0360 2 3? 2 )D?13（H?0.5

且L4??2L 1 有效测量扇区 2 5? 2 )DH?0.5（?23

且L4?2L? 1 有效测量扇区之外 3 10? 无

且L4?L8? 有效测量扇区 2 10? 2)0.5D?(H?

且L?16L?8 有效测量扇区 3 10? 无

图片简介:

激光雷达装置(3)

针对对由激光束(A)

在风车(2)

的前方描绘的轨迹(B)

进行分割得到的多个分割

范围的每个分割范围计算风速。

技术要求

1.

一种激光雷达装置，设置于风车的旋转器部，将激光发送到所述风车的前方，接收在发

送目的地处散射的所述激光的散射光，所述激光雷达装置的特征在于，具备：

轨迹范围判定部，判定对由所述激光的激光束在所述风车的前方描绘的轨迹进行分割得

到的多个分割范围中的、有所述激光束的分割范围；

解析累计部，针对由所述轨迹范围判定部判定为有所述激光束的每个分割范围，对解析

所述散射光的接收信号来针对沿着所述激光束的视线方向的每个距离计算出的接收光谱

进行累计；

保存累计部，保存由所述解析累计部针对每个分割范围计算出的接收光谱；以及

风速计算部，使用从所述保存累计部输入的每个分割范围的接收光谱，针对每个分割范

围计算风速。

2.

根据权利要求1

所述的激光雷达装置，其特征在于，

所述激光雷达装置具备SN

比判定部，该SN

比判定部判定保存于所述保存累计部的接收光

谱的信噪比是否大于阈值，所述风速计算部使用所述保存累计部所保存的每个分割范围的接收光谱中的、由所述SN

比判定部判定为所述信噪比大于所述阈值的接收光谱来计算风速，

所述保存累计部保存由所述SN

比判定部判定为所述信噪比为所述阈值以下的接收光谱，

针对保存的接收光谱累计当在与保存的接收光谱对应的分割范围有所述激光束时由所述

解析累计部计算出的接收光谱，直至由所述SN

比判定部判定为所述信噪比大于所述阈

值。

3.

根据权利要求1

所述的激光雷达装置，其特征在于，

所述轨迹范围判定部根据所述风车的旋转角度信息，判定对伴随所述风车的旋转而由所

述激光束在所述风车的前方描绘的所述轨迹进行分割得到的多个分割范围中的、有所述

激光束的分割范围。

4.

根据权利要求1

所述的激光雷达装置，其特征在于，

所述轨迹范围判定部根据所述风车的旋转角度信息以及转速信息，判定对伴随所述风车

的旋转而由所述激光束在所述风车的前方描绘的所述轨迹进行分割得到的多个分割范围