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不同种类测风塔对比分析

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。

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