海上风电场测量浮标可降低成本

2019-02-24 17:26:35
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建造和运营海上风电场是一项昂贵的业务。为了能够估计植物的盈利能力,首先必须确定风力潜力。弗劳恩霍夫研究人员现在已经开发出一种风测量浮标,该浮标采用先进的精确测量技术,可提供必要的数据。

海上风电场的规划者需要知道风的吹向,因为他们的盈利能力取决于风速。“海上持续的高风速可以抵消建设农场并将其连接到电网的巨大投资成本。风电场的盈利能力来自于上网补偿与建设和维护成本之间的差异,”Claudia Rudolph说。 ,位于不来梅港的弗劳恩霍夫风能与能源系统技术研究所的科学家。使用特殊的风测量浮标,气象学家和她的团队想要计算风电潜力,从而计算可预期的能量产量,从而为风电场规划者提供有价值的支持。为此,研究人员依靠LiDAR(光探测和测距)技术。

风的另一种选择是遇到桅杆

Fraunhofer IWES LiDAR浮标的设计基于三十多年来在北海使用的轻型浮标,科学家们已经采用这种浮标来测量​​风力潜力。它长8米多,直径2.55米,重4.9吨。浮标带有一个LiDAR测量装置,可测量高度在40到200米之间的风速。“LiDAR系统将脉冲激光束发射到大气中,从而反射出空气中的气溶胶粒子。根据反向散射信号的频移,风速和方向在相应的测量高度处计算,”鲁道夫解释说。

尽管该技术已经在陆地上使用,但之前认为它不适合用于浮标和浮动平台的测量,因为它太不精确了。浮标自身的运动扭曲了测量值,阻碍了LiDAR设备的可靠使用。为了允许在移动结构上进行这些测量,IWES研究人员开发了一种校正算法,从测量值中减去浮标自身的运动。

新型浮动式LiDAR系统可确保高测量精度,与固定式海上风力桅杆获得的结果相当。这是在北海进行的验证测量的结论,其中浮标安装在距离博洛姆姆岛海岸45公里处的Alpha Ventus海上农场的水深30米的位置,靠近FINO 1风遇到桅杆。来自met桅杆的值与来自浮标的值之间有99.7%的相关性。

“在深水中,LiDAR浮标是风力桅杆的真正替代品,可以测量100米高度的风速,”鲁道夫说。该系统的另一个优点是,灵活的浮标可以在海上任何地方使用,并且安装快速,使成本降低五到十倍。与风力桅杆相比,浮标的维护更容易且更便宜。根据具体要求,系统还可以同时测量其他参数,如波,电流和温度。

另一个浮标的值得注意的特点是铝制外壳,它封装了LiDAR测量设备并保护其免受海水和海上极端环境条件的影响。外壳包含特殊玻璃,激光束通过该玻璃不受阻碍地不间断地进入大气。一个自动供电系统完善了包装:三个小型400瓦风力发电机和三个70瓦太阳能电池板产生电力,而三个凝胶电池存储它。这确保了一周没有风和太阳的储备能量。在浮动平台内部有一台用于数据通信的计算机。状态和测量数据通过WLAN或卫星传输给接收方。

北海项目

LiDAR浮标目前正在丹麦沿海的一个研究项目中使用,而另一个浮标将用于北海的示范测量。通过这个项目,科学家们的目标是向由非洲组织碳信托基金会召集的海上风力加速器(OWA)联盟展示他们的发展,该组织的使命是促进向气候友好型经济的过渡。“如果您符合OWA的标准,您将获得商业前的状态,这将向我们的潜在客户发出重要信号。它表明我们的系统完全可以运行,并使我们能够向风电场规划者和运营商提供各种报价,例如:安装过程中产量预测和在线风测量的长期测量,“鲁道夫说。

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