国内风电发展到今天,将近40年的历史。伴随着风电的发展,测风塔技术也日新月异。就在8月,国内180m高的测风塔也成功的被应用到了北方大基地项目中。
那么测风塔分为哪些种类呢?每种测风塔的优缺点有哪些?
测风塔主要分为四种
传统测风塔、激光雷达测风塔、声雷达测风塔、毫米波雷达测风塔
具体配置如下表所示
注:不同厂家产品测量高度及范围有所差异。
上图中列出了市面上主流产品的技术参数,虽然各个厂家的产品测量精度和测量范围均有所差异,但均能满足目前风电前期开发对风资源测量标准的要求。
下面将会对不同形式测风塔的优缺点进行简要讲解。
1.传统测风塔
传统测风塔即桁架式测风塔,主体为一基铁塔,在铁塔的不同高度层具有风速仪、风向仪、温度计、气压计及湿度计等器材。铁塔通过夹角为120°的拉线固定。传统测风塔占地约4-5平方米(只考虑塔架及拉线基础占地)。
优点:
历经多年应用,得到国内外为数众多的检测机构、风电开发业主、设计院的检测应用,数据精度质量稳定且值得信赖。因此也为目前应用最为广泛的测风塔形式。
缺点:
南方冰冻地区需对拉线及塔身加固,否则遇到极端天气容易倒塔;
山地地区山坡过于陡峭时,无法拉线立塔;
测风塔基础及拉线基础需使用混凝土加固,涉及到改变土地状态,需要到政府相关部门办理相关手续。
2.激光雷达
激光雷达基于多普勒效应,通过激光发生源发出激光束扫描大气环境,获得预先设定高度面的多个点位风速,通过设备内置算法将多点位风速合成为预先设定高度层风速。激光雷达占地约6-8平方米(考虑激光雷达、辅助供电设备及防护网)。
优点:
扫描高度层更高,目前市场主流产品扫描高度层基本都高于250m;
冬天易冰冻地区对激光雷达设备不受影响,而传统塔测风设备容易结冰导致数据质量较差;
使用周期内基本无需设备精度订正;
无需基建,因此不改变土地状态,有些地区不用办理相关土地手续,仅需征地即可。
缺点:
成本与传统测风塔相比不占优势;
不适用于山地地形,由于山地地形中风资源变化更加剧烈,难以捉摸,碍于激光雷达扫描原理,山地地形不适用。但也已有厂家推出适用于山地地形的3D扫描式,但目前尚未经过市场大规模检验;
云贵川雨雾较多地区不适用,激光雷达基于多普勒原理,在上述地区测风数据质量较差;
测风数据取决于空气中气溶胶数量水平。空气特别洁净地区,激光雷达测风数据质量较差。
3.声雷达
声雷达采用相控声阵列,利用湍流后向散射声波的多普勒效应计算风数据。声雷达占地约6-8平方米(考虑声雷达、辅助供电设备及防护网)。
优点:
成本较其他形式相比,更占优势;
无需基建,因此不改变土地状态,有些地区不用办理相关土地手续,仅需征地即可;
使用周期内基本无需设备精度订正;
冬天易冰冻地区对激光雷达设备不受影响,而传统塔测风设备容易结冰导致数据质量较差。
缺点:
设备正常运行时声音较大(约60-80分贝),因此需部署在远离人群居住的地方;
区域环境噪声较大将影响设备测风质量;
易受环境湍流和温度脉动的影响。
4.毫米波雷达
目前鲜有经过国内外权威监测机构监测过的毫米波雷达产品,应用案例较少,为避免讲述不周,因此不做过多扩展。仅作为一种新技术提及概括。