雷達(dá)測(cè)風(fēng)儀調(diào)研報(bào)告

編號(hào)：雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)調(diào)研報(bào)告編制：XXX審核：XXX批準(zhǔn)：XXX日期：XXX一、前言雷達(dá)測(cè)風(fēng)儀作為一種新的風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)設(shè)備，主要分為用于偏航糾偏校正的水平式測(cè)風(fēng)雷達(dá)（機(jī)艙雷達(dá)）和地面垂直式測(cè)風(fēng)雷達(dá)，后者廣泛應(yīng)用與風(fēng)電場(chǎng)資源測(cè)量、評(píng)估、微觀選址設(shè)計(jì)的各個(gè)方面。而垂直式測(cè)風(fēng)雷達(dá)又可分為激光式測(cè)風(fēng)雷達(dá)和聲波式測(cè)風(fēng)雷達(dá)兩種，我事業(yè)部通過(guò)邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)主流廠商（代理商）進(jìn)行咨詢(xún)、技術(shù)交流等方式，完成了此次調(diào)研，針對(duì)不同雷達(dá)測(cè)風(fēng)儀的性能優(yōu)缺點(diǎn)、價(jià)格等進(jìn)行了總結(jié)分析，形成調(diào)研報(bào)告。二、測(cè)風(fēng)雷達(dá)相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)風(fēng)塔的性能對(duì)比測(cè)測(cè)量方式參數(shù)測(cè)風(fēng)塔測(cè)風(fēng)雷達(dá)測(cè)量范圍0-60m/s0-80m/s或0-30m/s測(cè)量高度10-150m30-200m（可自定義12-15個(gè)測(cè)量高度同步測(cè)量）測(cè)量精度(風(fēng)速)0.1m/s0.1-0.2m/s測(cè)量精度(風(fēng)向)1°1°數(shù)據(jù)采樣頻率1-2s1s數(shù)據(jù)采集風(fēng)速、風(fēng)向及溫度、濕度、氣壓的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值、總值等1s/2min/5min/10min平均水平風(fēng)速、垂直風(fēng)速、最大最小值、風(fēng)向、標(biāo)準(zhǔn)偏差、信噪比（SNR）、風(fēng)切變、紊流強(qiáng)度、GPS坐標(biāo)、溫度、濕度、大氣壓力成本較低（相對(duì)雷達(dá)測(cè)風(fēng)）較高（相對(duì)測(cè)風(fēng)塔）其他抗嚴(yán)寒能力較差，存在倒塔風(fēng)險(xiǎn)防冰凍、防盜、可機(jī)動(dòng)測(cè)量相比于傳統(tǒng)測(cè)風(fēng)設(shè)備，測(cè)風(fēng)雷達(dá)的最大優(yōu)點(diǎn)在于體積較小便于移動(dòng)、測(cè)量范圍更寬、精度更高以及良好的防冰凍能力，能夠廣泛應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)資源評(píng)估的各個(gè)方面，雖然測(cè)風(fēng)雷達(dá)相比于單塔來(lái)說(shuō)成本較高，但是測(cè)風(fēng)雷達(dá)勝在可以重復(fù)使用，尤其對(duì)于測(cè)風(fēng)塔缺測(cè)數(shù)據(jù)補(bǔ)測(cè)、測(cè)風(fēng)塔代表性不足區(qū)域風(fēng)況復(fù)核、問(wèn)題機(jī)位復(fù)核等風(fēng)電場(chǎng)評(píng)估建設(shè)中的“疑難雜癥”的處理有著傳統(tǒng)測(cè)風(fēng)塔無(wú)法替代的作用。三、激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)定義及測(cè)風(fēng)原理激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)Lidar（LightDetectionandRanging)是以激光器為光源向大氣發(fā)射激光，接收大氣的后向散射信號(hào)，通過(guò)分析發(fā)射激光的徑向多普勒頻移反演出風(fēng)速的測(cè)風(fēng)系統(tǒng)。圖1某型號(hào)激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)外形圖低空激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)采用相干探測(cè)原理，利用穩(wěn)頻激光作為照射光束，通過(guò)接收激光束對(duì)大氣中隨風(fēng)飄移氣溶膠的散射回波信號(hào)并與雷達(dá)本振光進(jìn)行相干混頻，并通過(guò)中頻信號(hào)的數(shù)字鑒頻技術(shù)來(lái)獲得汽溶膠相對(duì)激光束的多普勒頻移，結(jié)合大氣風(fēng)場(chǎng)的多波束測(cè)量，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣風(fēng)場(chǎng)信息的測(cè)量。圖2激光雷達(dá)工作原理因?yàn)橐话愕淖匀唤缥⒘?如空氣的氣溶膠)對(duì)流動(dòng)都具有較好的跟隨性。所以對(duì)于風(fēng)速的測(cè)量，實(shí)際上是對(duì)大氣中氣溶膠運(yùn)動(dòng)速度的測(cè)量。一臺(tái)激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)通常由激光器、入射光學(xué)單元、接受或者收集光學(xué)單元、多普勒信號(hào)處理器(探測(cè)器)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。其測(cè)速模式主要有三種：參考光模式、直接探測(cè)模式和雙光束模式。測(cè)量高度范圍一般為10～200m，水平風(fēng)速測(cè)量范圍0～70m/s，測(cè)量精度<0.1m/s。三、聲波測(cè)風(fēng)雷達(dá)定義及測(cè)風(fēng)原理與激光雷達(dá)原理類(lèi)似，聲波測(cè)風(fēng)雷達(dá)通過(guò)高頻揚(yáng)聲器及拋物面反射鏡將高聚倍的聲波脈沖發(fā)射到大氣中，通過(guò)分析反射波的多普勒頻移來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)速風(fēng)向等的測(cè)量工作。圖3某型聲波測(cè)風(fēng)雷達(dá)外形及內(nèi)部構(gòu)造圖聲波測(cè)風(fēng)雷達(dá)的垂直測(cè)量范圍可達(dá)40~200m，高度分辨率可達(dá)5m，平均風(fēng)速觀測(cè)區(qū)間可達(dá)0~30m/s。與激光雷達(dá)相比，聲波雷達(dá)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可以實(shí)現(xiàn)高寒高冰凍地區(qū)的穩(wěn)定測(cè)量工作，由于高頻揚(yáng)聲器、反射鏡及接受裝置受聲波影響處于不斷振動(dòng)當(dāng)中，因此同僅靠小雨刷保護(hù)的激光探頭（可以想象一下冬季汽車(chē)前擋風(fēng)玻璃）相比更難形成積水、結(jié)霜、結(jié)冰等情況，針對(duì)高濕、高寒地區(qū)的測(cè)量精度要高于激光雷達(dá)系統(tǒng)。圖4某型聲波測(cè)風(fēng)雷達(dá)在高寒地區(qū)的應(yīng)用案例四、兩種測(cè)風(fēng)雷達(dá)的優(yōu)劣性對(duì)比性能指標(biāo)激光雷達(dá)聲波雷達(dá)備注風(fēng)速觀測(cè)區(qū)間0~70m/s或80m/s不等0~30m/s激光雷達(dá)范圍更廣垂直測(cè)量范圍10~200m40~200m激光雷達(dá)范圍更廣體積重量較小較大聲波雷達(dá)體積較大（約一人高）測(cè)量精度風(fēng)速不大于0.1m/s，風(fēng)向不大于1°風(fēng)速不大于0.1m/s，風(fēng)向不大于1°兩者近似，激光雷達(dá)略高抗冰凍雨雪能力對(duì)于強(qiáng)冰凍、雨雪、結(jié)霜、霧霾等天氣受激光鏡頭及激光穿透力影響，激光雷達(dá)不如聲雷達(dá)抗植被遮擋能力聲雷達(dá)受周邊植被影響較大，布置區(qū)域周邊最好無(wú)高大樹(shù)木遮擋功率100W左右15W左右聲雷達(dá)功率更低，野外供電保障性更好生產(chǎn)廠家國(guó)產(chǎn)/進(jìn)口進(jìn)口通過(guò)以上對(duì)比可以看出，兩種雷達(dá)的基礎(chǔ)測(cè)量能力基本無(wú)異，雖然激光雷達(dá)的風(fēng)速測(cè)量區(qū)間更大，但是目前國(guó)內(nèi)外主流風(fēng)機(jī)的最大切出風(fēng)速不超過(guò)27m/s，而南方很多低風(fēng)速區(qū)域風(fēng)速很少有能夠超過(guò)20m/s的時(shí)候，聲雷達(dá)的風(fēng)速測(cè)量區(qū)間也能夠滿足要求。就此次調(diào)研結(jié)果來(lái)看，兩者主要的區(qū)別在于適用性的不同，對(duì)于山勢(shì)陡峭植被茂密的風(fēng)電場(chǎng)，激光雷達(dá)更加便于攜帶且受植被影響較少，更能夠勝任測(cè)量任務(wù)，而對(duì)于一些高寒或者冰凍災(zāi)害嚴(yán)重，大霧、風(fēng)沙頻發(fā)的區(qū)域，聲波雷達(dá)則表現(xiàn)出更好的適應(yīng)性。目前聲雷達(dá)相比激光雷達(dá)的主要劣勢(shì)是市場(chǎng)應(yīng)用案例較少，對(duì)于測(cè)量結(jié)果可靠性的驗(yàn)證不足，使得市場(chǎng)目前普遍對(duì)于聲雷達(dá)采取了敬而遠(yuǎn)之的態(tài)度。五、測(cè)風(fēng)雷達(dá)的主要應(yīng)用領(lǐng)域測(cè)風(fēng)雷達(dá)在風(fēng)電領(lǐng)域主要用于以下幾個(gè)方面：1.陸上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目應(yīng)用（1）微觀選址及其驗(yàn)證；（2）風(fēng)電場(chǎng)預(yù)評(píng)估；（3）功率曲線驗(yàn)證；（4）地址適合性評(píng)估；（5）復(fù)雜地形的評(píng)價(jià)分析；（6）垂直方向輪廓推斷的驗(yàn)證，對(duì)風(fēng)機(jī)震動(dòng)的分析有直接作用；（7）風(fēng)力數(shù)據(jù)和向量的風(fēng)圖譜。2.海上項(xiàng)目應(yīng)用（1）海上風(fēng)場(chǎng)前期評(píng)估階段的測(cè)風(fēng)工作，在國(guó)外通常是和測(cè)風(fēng)塔配合使用，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和真實(shí)性；（2）替代海上測(cè)風(fēng)塔而進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)預(yù)評(píng)估；（3）海上風(fēng)機(jī)的發(fā)電量驗(yàn)證；（4）臺(tái)風(fēng)對(duì)海上風(fēng)機(jī)影響的研究。3.風(fēng)機(jī)制造商及風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維業(yè)主應(yīng)用（1）風(fēng)機(jī)功率曲線測(cè)量；（2）對(duì)樣機(jī)的功率曲線的確定；（3）對(duì)已建成風(fēng)場(chǎng)中風(fēng)機(jī)的功率曲線進(jìn)行驗(yàn)證，計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量。（4）風(fēng)機(jī)偏航傳感器（機(jī)艙風(fēng)速計(jì)）準(zhǔn)確性校準(zhǔn)，可以找出測(cè)量風(fēng)速和真實(shí)風(fēng)速之間的關(guān)系，改進(jìn)控制算法。（5）測(cè)量風(fēng)力的垂直資料和紊流用于風(fēng)機(jī)的震動(dòng)分析，提高風(fēng)機(jī)效率和安全性，地址適合性評(píng)估。六、參與調(diào)研的廠家及設(shè)備參數(shù)對(duì)比參與此次調(diào)研的設(shè)備供應(yīng)廠家及設(shè)備型號(hào)有：北京東榮盛世科技有限公司的“WDR激光雷達(dá)”，北京萊維塞爾科技有限公司的“WindcubeV2激光雷達(dá)測(cè)風(fēng)儀”，北京瑞科同創(chuàng)能源科技有限公司的“B300激光雷達(dá)”、“AQ510聲雷達(dá)”，深圳市力和機(jī)電設(shè)備有限公司的“短距Galion雷達(dá)”。北京東榮盛世科技有限公司，2006年03月成立，注冊(cè)資本1000萬(wàn)元。主要從事新能源領(lǐng)域風(fēng)能、太陽(yáng)能等前期測(cè)量工作，擁有風(fēng)能測(cè)量系統(tǒng)、風(fēng)資源前期評(píng)估系統(tǒng)、太陽(yáng)能輻射測(cè)量系統(tǒng)。其公司先后為“金風(fēng)科技、河北建投新能源、中水顧問(wèn)集團(tuán)、國(guó)華能源、大唐能源、中國(guó)華電、國(guó)電集團(tuán)、湘電新能源、中水建設(shè)集團(tuán)、等企業(yè)提供系統(tǒng)測(cè)量方案。北京萊維塞爾科技有限公司，2003年02月成立，注冊(cè)資本1100萬(wàn)元。業(yè)務(wù)范圍涉及風(fēng)電場(chǎng)前期陸上測(cè)風(fēng)、海上測(cè)風(fēng)、Windcube激光雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)、太陽(yáng)能光伏測(cè)量、風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)、陸上、海上風(fēng)電功率預(yù)測(cè)、等。其與新疆金風(fēng)科技有限公司、中國(guó)電力科學(xué)研究院、華銳風(fēng)電科技（集團(tuán)）股份有限公司、蘭州蘭電電機(jī)有限公司、國(guó)電山東電力有限公司、三一電氣股份有限公司、中國(guó)氣象局、遠(yuǎn)景能源、中廣核華南分公司、遠(yuǎn)景能源等國(guó)內(nèi)外企業(yè)均有合作和業(yè)務(wù)關(guān)系。北京瑞科同創(chuàng)能源科技有限公司，2011年11月成立，注冊(cè)資本1500萬(wàn)元。是一家為新能源（風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電）、氣象科研領(lǐng)域提供產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)的技術(shù)公司。瑞科科技主要為新能源投資商提供風(fēng)能資源觀測(cè)與評(píng)估、太陽(yáng)能資源觀測(cè)與評(píng)估、風(fēng)電項(xiàng)目咨詢(xún)、太陽(yáng)能項(xiàng)目咨詢(xún)等服務(wù)。其與三峽、華能、大唐、華電、中電投、中廣核、中核、華潤(rùn)、英利、中國(guó)氣象局以及各大電力設(shè)計(jì)院等單位有業(yè)務(wù)和合作關(guān)系。深圳市力和機(jī)電設(shè)備有限公司，2002年11月成立，注冊(cè)資本1000萬(wàn)元。主營(yíng)美國(guó)NRG測(cè)風(fēng)設(shè)備、英國(guó)Sgurr公司Galion激光雷達(dá)設(shè)備、挪威AADI海洋測(cè)量專(zhuān)業(yè)設(shè)備、荷蘭iBOX風(fēng)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)（可按需定制）、英國(guó)GILL超聲波傳感器設(shè)備及系統(tǒng)配套、美國(guó)NK手持氣象儀等專(zhuān)業(yè)風(fēng)電及氣象設(shè)備。主要設(shè)備參數(shù)如下：型型號(hào)參數(shù)WDR激光雷達(dá)WindcubeV2激光雷達(dá)測(cè)風(fēng)儀B300（牧鐳）激光雷達(dá)短距Galion雷達(dá)AQ510聲雷達(dá)設(shè)備來(lái)源國(guó)產(chǎn)(東榮盛世研發(fā))法國(guó)進(jìn)口(萊維賽爾代理)國(guó)產(chǎn)(瑞科及中科院合作研發(fā))英國(guó)進(jìn)口（深圳力和代理）瑞典進(jìn)口（瑞科代理）測(cè)量高度范圍30m-300m40m-290m40m-300m（可拓展至1km）0m-250m40m-200m數(shù)據(jù)采樣頻率3s-10min可設(shè)置1s1s//自定義高度層數(shù)12（可設(shè)置）12121533探測(cè)間距20m/30m/可設(shè)置//24m/風(fēng)速分辨率0.2m/s0.1m/s0.1m/s/±2%風(fēng)速量范圍0-50m/s0-80m/s0-75m/s0m/sto>70m/s0-30m/s風(fēng)向分辨率1°1°1°//風(fēng)向范圍0°-360°0°-360°0°-360°0°-360°/功率消耗50W（額定）100W（峰值）45W/130W15W溫度范圍-30°C-+55°C-45°C-+50°C-40℃-+50℃‐15°C-+35°C-40-60℃濕度范圍0%-100%RH0%-100%RH0-100%RH0%to100%0-100%RH防護(hù)等級(jí)IP65IP67///激光輻射1MIEC/EN60825-1(人眼安全)////機(jī)器大小600x520x550mm685x745x685mm500x370x600mm820x530x670mm/機(jī)器重量50kg66kg50kg85kg/數(shù)據(jù)刷新率3s～10min可設(shè)置////電源24VDC18-32DC/100-230VAC50-60Hz/24VDC/數(shù)據(jù)傳輸方式GSM/LAN/TCP-IPLAN/USB/3G/以太網(wǎng)/衛(wèi)星/以太網(wǎng)和GSM/GPRS/Edge或通過(guò)USB端口或以太網(wǎng)端口GPRS，衛(wèi)星驗(yàn)證及檢驗(yàn)報(bào)告形式白城兵器實(shí)驗(yàn)中心氣象測(cè)試計(jì)量站報(bào)告丹麥RISO實(shí)驗(yàn)室評(píng)估報(bào)告、德國(guó)Windguard評(píng)估機(jī)構(gòu)認(rèn)證、DEWI實(shí)驗(yàn)室LIDARcomparison認(rèn)證、GarradHassan/DanJaynes電力公司認(rèn)證、AWSTruewind公司認(rèn)證國(guó)際WINDGUARD認(rèn)證、中國(guó)氣象局認(rèn)證、武器裝備質(zhì)量管理體系認(rèn)證證書(shū)/DNV-GL測(cè)試報(bào)告、德國(guó)ECOFYS測(cè)試報(bào)告、德國(guó)BBB測(cè)試報(bào)告七、銷(xiāo)售報(bào)價(jià)（單位：萬(wàn)元）型型號(hào)費(fèi)用類(lèi)型WDR激光雷達(dá)WindcubeV2激光雷達(dá)測(cè)風(fēng)儀B300（牧鐳）激光雷達(dá)AQ510聲雷達(dá)短距Galion雷達(dá)激光雷達(dá)設(shè)備費(fèi)8013410873.5只提供租賃服務(wù)，租憑費(fèi)用是110000元/每月，租3個(gè)月以上是100000元/每月，不包含運(yùn)費(fèi)（按具體項(xiàng)目地點(diǎn)），供電費(fèi)用（可接市電），看護(hù)費(fèi)。供電系統(tǒng)4.53.52.2(風(fēng)光互補(bǔ))/7（燃料電池）2.2(風(fēng)光互補(bǔ))/7（燃料電池）運(yùn)輸費(fèi)及搬運(yùn)費(fèi)1///安裝調(diào)試費(fèi)0.8///基礎(chǔ)施工費(fèi)0.3///圍欄防護(hù)裝置0.3/0.80.8PWLSPTU（溫濕壓傳感器模塊）/1.6//SDELWLSSETUP02（首次安裝調(diào)試及培訓(xùn)）/0.8//數(shù)據(jù)管理技術(shù)服務(wù)//1.21.2合計(jì)86.9139.9119.284.7優(yōu)惠后價(jià)格86.9138119.284.7八、結(jié)論1.通過(guò)此次調(diào)研及同金風(fēng)等風(fēng)機(jī)廠家私下的溝通來(lái)看，目前激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)在市場(chǎng)上占有主導(dǎo)地位，聲波測(cè)風(fēng)雷達(dá)作為近年來(lái)新出現(xiàn)的技術(shù)，雖然在整體性能上能夠到達(dá)與激光雷達(dá)相媲美的程度，但是過(guò)低的業(yè)績(jī)與缺乏驗(yàn)證使得聲波雷達(dá)本身的市場(chǎng)認(rèn)可率較低，但是聲波雷達(dá)本身的采購(gòu)價(jià)格也更低。2.調(diào)研的多款產(chǎn)品中除東榮盛世的WDR雷達(dá)認(rèn)證較少、深圳力和未提供認(rèn)證報(bào)告外，萊維賽爾及瑞科的代理產(chǎn)品均提