測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)：降低風(fēng)電成本的有力武器

本刊 | 張雪偉

今年5月，國(guó)家能源局印發(fā)了《關(guān)于2018年度風(fēng)電建設(shè)管理有關(guān)要求的通知》，通知中發(fā)布了《風(fēng)電項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)配置指導(dǎo)方案（試行）》，“競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”被提上日程。如何提質(zhì)增效，并最終實(shí)現(xiàn)2020年的風(fēng)火同價(jià)，對(duì)風(fēng)電行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)說(shuō)變得更為緊迫。

提質(zhì)增效道路千萬(wàn)條，測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)發(fā)揮的效果尤佳，相當(dāng)于為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了半代的革新。作為激光測(cè)風(fēng)解決方案專家，南京牧鐳激光科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“牧鐳激光”）通過(guò)自主研發(fā)成功推出的兩款測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)產(chǎn)品——地基式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)Molas B300和機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)Molas NL，產(chǎn)品性能指標(biāo)均達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品的水平。

機(jī)艙式激光雷達(dá)測(cè)風(fēng)優(yōu)勢(shì)明顯

機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)Molas NL是一種安裝在風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙頂端的激光遙感測(cè)風(fēng)裝置，可系統(tǒng)提供測(cè)量并記錄風(fēng)電機(jī)組前方200米區(qū)間的風(fēng)速、風(fēng)向等信息數(shù)據(jù)將其接入風(fēng)電機(jī)組的主控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)偏航控制、載荷優(yōu)化、功率曲線測(cè)試等多種自動(dòng)化運(yùn)行場(chǎng)景中的功能。比起安裝在風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙后部的風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀，機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)更加智能。

“‘競(jìng)價(jià)上網(wǎng)’政策的提出，對(duì)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)意味著要求更多的發(fā)電量和更低的成本，而機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有力武器。此外，風(fēng)電開(kāi)發(fā)向復(fù)雜地形發(fā)展，機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)也能夠在這些地方發(fā)揮巨大的作用。”牧鐳激光營(yíng)銷總監(jiān)鄧晨表示。

眾所周知，目前風(fēng)電機(jī)組對(duì)風(fēng)的感知是被動(dòng)的，當(dāng)出現(xiàn)一些極限載荷或陣風(fēng)變化時(shí)，機(jī)組需要先把力承受下來(lái)，再卸掉。而機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)可以幫助風(fēng)電機(jī)組在200米外觀測(cè)到風(fēng)速的變化，從而提前應(yīng)對(duì)。比如，當(dāng)激光雷達(dá)探測(cè)到有“草帽風(fēng)”，風(fēng)電機(jī)組可以提前收槳，這部分風(fēng)帶來(lái)的載荷便提前卸掉了，可降低風(fēng)電機(jī)組疲勞載荷5%以上。載荷降低的益處多多，如果給塔筒減重10%，可以節(jié)省幾十萬(wàn)元的成本；如果換用更大的葉片、更大的發(fā)電機(jī)，則可以提高發(fā)電量。

據(jù)鄧晨介紹，從牧鐳激光的客戶對(duì)機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的應(yīng)用來(lái)看，這款產(chǎn)品產(chǎn)生的價(jià)值要遠(yuǎn)高于其成本。除了上述由載荷降低帶來(lái)的貢獻(xiàn)之外，機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)還能夠通過(guò)校正偏航誤差來(lái)提高風(fēng)電機(jī)組年發(fā)電量。風(fēng)電機(jī)組一般存在4～10度的偏航誤差，由此導(dǎo)致一定的發(fā)電量損失，經(jīng)機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)進(jìn)行偏航校準(zhǔn)后，可提升風(fēng)電機(jī)組年發(fā)電量約2%～4%。此外，由于風(fēng)電機(jī)組的被動(dòng)和滯后，無(wú)法吸收陣風(fēng)變化帶來(lái)的額外能量，造成發(fā)電量損失。而借助機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)，機(jī)組可以充分吸收風(fēng)的能量，因此就提高了發(fā)電量。

早在一年前，測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)還只是“小荷才露尖尖角”，因其價(jià)格高企未被業(yè)界普遍接受。經(jīng)過(guò)一年的時(shí)間，牧鐳激光在批量應(yīng)用和降低成本方面獲得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的應(yīng)用正進(jìn)入大爆發(fā)期。

機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的價(jià)格從200萬(wàn)元左右、100萬(wàn)元左右，再到目前業(yè)界可以接受的程度，為大規(guī)模應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。今年3月，牧鐳激光配合北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司在江西省全南某風(fēng)電場(chǎng)完成了Molas NL機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的安裝調(diào)試，這對(duì)于國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的機(jī)艙式激光雷達(dá)在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng)用具有里程碑意義。

機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的小批量安裝效果十分理想，并作為金風(fēng)科技風(fēng)電機(jī)組的標(biāo)配產(chǎn)品，已經(jīng)開(kāi)始大批量交付。鄧晨相信，這款產(chǎn)品在全國(guó)范圍內(nèi)成為風(fēng)電機(jī)組標(biāo)配產(chǎn)品只是時(shí)間的問(wèn)題。

激光雷達(dá)應(yīng)用有望爆發(fā)

牧鐳激光是國(guó)內(nèi)外唯一一家掌握激光雷達(dá)底層技術(shù)的企業(yè)，擁有扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)和強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，但從來(lái)都不是閉門造車，依靠想象來(lái)猜測(cè)風(fēng)電機(jī)組的需求。

為了更懂風(fēng)電機(jī)組，牧鐳激光和金風(fēng)科技始終保持著緊密的合作。在實(shí)際研發(fā)過(guò)程中，金風(fēng)科技表達(dá)需求，基于自身對(duì)風(fēng)電機(jī)組的理解，提出參數(shù)、環(huán)境適應(yīng)性、壽命等各種指標(biāo)方面的要求；牧鐳激光來(lái)響應(yīng)，用激光領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)去研發(fā)產(chǎn)品。

此外，牧鐳激光還積極與包括中國(guó)海裝、明陽(yáng)智能、運(yùn)達(dá)風(fēng)電、上海電氣，及聯(lián)合動(dòng)力在內(nèi)的其他整機(jī)廠商展開(kāi)實(shí)際性的合作，共同推動(dòng)風(fēng)電機(jī)組的進(jìn)步；和國(guó)外的一些咨詢機(jī)構(gòu)、第三方合作機(jī)構(gòu)進(jìn)行配合，推出整體式的雷達(dá)控制策略解決方案，幫助國(guó)內(nèi)部分整機(jī)廠商完成技術(shù)的升級(jí)。

自2015年成立至今，牧鐳激光在短短三年的時(shí)間里占據(jù)絕大部分市場(chǎng)份額，這與其大力投入有密切關(guān)系。

首先，牧鐳激光有激光領(lǐng)域的專業(yè)人才，研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷壯大。其次，投入大量資金和資源。基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，比如實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)于機(jī)器、零件的采購(gòu)以及相關(guān)的研發(fā)、測(cè)試都需要大量的資金支持，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的搭建大約需要兩千萬(wàn)元左右的資金。經(jīng)過(guò)數(shù)年的發(fā)展，牧鐳激光累計(jì)投入了上億元資金進(jìn)行激光的研究。今年9月，牧鐳激光剛剛完成數(shù)千萬(wàn)元人民幣的B輪融資。

鄧晨告訴本刊記者，雖然歐洲和北美國(guó)家對(duì)測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的研究時(shí)間已經(jīng)很久，成果和產(chǎn)出也非常好，但是在應(yīng)用方面目前還未見(jiàn)爆發(fā)。整體來(lái)說(shuō)，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)還是一個(gè)比較新的技術(shù)，國(guó)內(nèi)并沒(méi)有非常落后。能在中國(guó)爆發(fā)，主要是受成本價(jià)格的影響，歐洲和北美國(guó)家沒(méi)有很好的價(jià)格支撐，所以沒(méi)有得到大規(guī)模的應(yīng)用。

談到進(jìn)軍海外市場(chǎng)，鄧晨介紹說(shuō)，牧鐳激光今年開(kāi)始了海外宣傳和推廣的工作，會(huì)在一些國(guó)際大型展會(huì)上與合作方和潛在客戶進(jìn)行溝通。海外市場(chǎng)的打開(kāi)預(yù)計(jì)需要一個(gè)緩慢的周期，大概兩到三年的時(shí)間。

牧鐳激光獨(dú)立研發(fā)的地基式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)Molas B300，雖然沒(méi)有機(jī)艙式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)如此顯著的市場(chǎng)應(yīng)用，但是其成本已經(jīng)有所下降，應(yīng)用也在逐步擴(kuò)大，可以用于風(fēng)能資源探測(cè)、風(fēng)電場(chǎng)后評(píng)估、風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)、風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理等。對(duì)于即將爆發(fā)的分散式風(fēng)電和海上風(fēng)電來(lái)說(shuō)，地基式測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的便捷性和準(zhǔn)確性優(yōu)勢(shì)凸顯，是比較靈活地完成風(fēng)能資源評(píng)估的手段。

當(dāng)前，風(fēng)電行業(yè)對(duì)于測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的認(rèn)可度正在逐漸提高，業(yè)內(nèi)就激光雷達(dá)設(shè)備安裝和數(shù)據(jù)處理等的相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也在逐步完善，將更好地指導(dǎo)測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)在業(yè)內(nèi)的有效應(yīng)用。