基于扫描式激光雷达的海上风电机组功率曲线测试方法

谢贤彬

(福建省新能海上风电研发中心有限公司，福建 福州 350108)

0 引言

风电机组功率曲线测试的关键在于对自由流风速的测量，现行的测试标准[1]规定风速测量点应选在距离被测机组2～4倍(宜选2.5倍)叶轮直径的位置，同时需考虑地形变化、周围障碍物和运行机组对测试造成的尾流影响。目前陆上风电场主要采用传统测风塔[2]和地面垂直式激光雷达[3]两种方法进行测风，但由于在海上建造测风塔和激光雷达支撑基础的施工难度大，而且还涉及海域征用和测试结束后拆除等难题，导致采用这两种方法进行海上风电机组功率曲线测试的周期长、成本高、经济性差[4]。为此IEC提出了基于机舱风速计法的功率曲线测试方法[5]，但该方法的测量误差受场址条件和机组配置的影响较大[6]，在实际中难以推广应用。

随着海上风电的快速发展，如何经济合理地对海上风电机组的功率曲线进行测试验证成了风电场运营商、整机厂商和测试机构共同关心的问题，因此为海上风电机组的功率曲线测试寻求更为经济和高效的测风方法显得很有必要。扫描式激光雷达作为最新一代测风激光雷达技术的代表，应用前景广阔，近年来业内许多专家学者对其进行了大量的研究。文献[7] 基于最小二乘拟合算法，提出了采用数据有效率、残差和信噪比等判据对扫描式激光雷达测试数据进行质量控制的方法，有效地提高了反演数据的精度。文献[8] 基于梯度下降算法，提出了一种新的VAD风场反演算法，可同时兼顾扫描式激光雷达的测量效率和准确性，有效地提升了其对动态风场的监测能力。……