测风激光雷达：降低风电成本的有力武器

本刊 | 张雪伟

今年5月，国家能源局印发了《关于2018年度风电建设管理有关要求的通知》，通知中发布了《风电项目竞争配置指导方案（试行）》，“竞价上网”被提上日程。如何提质增效，并最终实现2020年的风火同价，对风电行业全产业链来说变得更为紧迫。

提质增效道路千万条，测风激光雷达发挥的效果尤佳，相当于为风电产业发展带来了半代的革新。作为激光测风解决方案专家，南京牧镭激光科技有限公司（以下简称“牧镭激光”）通过自主研发成功推出的两款测风激光雷达产品——地基式测风激光雷达Molas B300和机舱式测风激光雷达Molas NL，产品性能指标均达到进口产品的水平。

机舱式激光雷达测风优势明显

机舱式测风激光雷达Molas NL是一种安装在风电机组机舱顶端的激光遥感测风装置，可系统提供测量并记录风电机组前方200米区间的风速、风向等信息数据将其接入风电机组的主控系统，能够实现偏航控制、载荷优化、功率曲线测试等多种自动化运行场景中的功能。比起安装在风电机组机舱后部的风向标和风速仪，机舱式测风激光雷达更加智能。

“‘竞价上网’政策的提出，对风电产业意味着要求更多的发电量和更低的成本，而机舱式测风激光雷达是实现这一目标的有力武器。此外，风电开发向复杂地形发展，机舱式测风激光雷达也能够在这些地方发挥巨大的作用。”牧镭激光营销总监邓晨表示。

众所周知，目前风电机组对风的感知是被动的，当出现一些极限载荷或阵风变化时，机组需要先把力承受下来，再卸掉。而机舱式测风激光雷达可以帮助风电机组在200米外观测到风速的变化，从而提前应对。比如，当激光雷达探测到有“草帽风”，风电机组可以提前收桨，这部分风带来的载荷便提前卸掉了，可降低风电机组疲劳载荷5%以上。载荷降低的益处多多，如果给塔筒减重10%，可以节省几十万元的成本；如果换用更大的叶片、更大的发电机，则可以提高发电量。

据邓晨介绍，从牧镭激光的客户对机舱式测风激光雷达的应用来看，这款产品产生的价值要远高于其成本。除了上述由载荷降低带来的贡献之外，机舱式测风激光雷达还能够通过校正偏航误差来提高风电机组年发电量。风电机组一般存在4～10度的偏航误差，由此导致一定的发电量损失，经机舱式测风激光雷达进行偏航校准后，可提升风电机组年发电量约2%～4%。此外，由于风电机组的被动和滞后，无法吸收阵风变化带来的额外能量，造成发电量损失。而借助机舱式测风激光雷达，机组可以充分吸收风的能量，因此就提高了发电量。

早在一年前，测风激光雷达还只是“小荷才露尖尖角”，因其价格高企未被业界普遍接受。经过一年的时间，牧镭激光在批量应用和降低成本方面获得了实质性的进展，机舱式测风激光雷达的应用正进入大爆发期。

机舱式测风激光雷达的价格从200万元左右、100万元左右，再到目前业界可以接受的程度，为大规模应用提供了基础。今年3月，牧镭激光配合北京金风科创风电设备有限公司在江西省全南某风电场完成了Molas NL机舱式测风激光雷达的安装调试，这对于国内自主研发的机舱式激光雷达在风电行业的应用具有里程碑意义。

机舱式测风激光雷达的小批量安装效果十分理想，并作为金风科技风电机组的标配产品，已经开始大批量交付。邓晨相信，这款产品在全国范围内成为风电机组标配产品只是时间的问题。

激光雷达应用有望爆发

牧镭激光是国内外唯一一家掌握激光雷达底层技术的企业，拥有扎实的技术基础和强大的研发实力，但从来都不是闭门造车，依靠想象来猜测风电机组的需求。

为了更懂风电机组，牧镭激光和金风科技始终保持着紧密的合作。在实际研发过程中，金风科技表达需求，基于自身对风电机组的理解，提出参数、环境适应性、寿命等各种指标方面的要求；牧镭激光来响应，用激光领域的专业知识去研发产品。

此外，牧镭激光还积极与包括中国海装、明阳智能、运达风电、上海电气，及联合动力在内的其他整机厂商展开实际性的合作，共同推动风电机组的进步；和国外的一些咨询机构、第三方合作机构进行配合，推出整体式的雷达控制策略解决方案，帮助国内部分整机厂商完成技术的升级。

自2015年成立至今，牧镭激光在短短三年的时间里占据绝大部分市场份额，这与其大力投入有密切关系。

首先，牧镭激光有激光领域的专业人才，研发团队不断壮大。其次，投入大量资金和资源。基础设施的建设，比如实验室、实验设备，对于机器、零件的采购以及相关的研发、测试都需要大量的资金支持，整个实验室环境的搭建大约需要两千万元左右的资金。经过数年的发展，牧镭激光累计投入了上亿元资金进行激光的研究。今年9月，牧镭激光刚刚完成数千万元人民币的B轮融资。

邓晨告诉本刊记者，虽然欧洲和北美国家对测风激光雷达的研究时间已经很久，成果和产出也非常好，但是在应用方面目前还未见爆发。整体来说，无论是国内还是国外，机舱式测风激光雷达还是一个比较新的技术，国内并没有非常落后。能在中国爆发，主要是受成本价格的影响，欧洲和北美国家没有很好的价格支撑，所以没有得到大规模的应用。

谈到进军海外市场，邓晨介绍说，牧镭激光今年开始了海外宣传和推广的工作，会在一些国际大型展会上与合作方和潜在客户进行沟通。海外市场的打开预计需要一个缓慢的周期，大概两到三年的时间。

牧镭激光独立研发的地基式测风激光雷达Molas B300，虽然没有机舱式测风激光雷达如此显著的市场应用，但是其成本已经有所下降，应用也在逐步扩大，可以用于风能资源探测、风电场后评估、风功率预测系统、风电场运营管理等。对于即将爆发的分散式风电和海上风电来说，地基式测风激光雷达的便捷性和准确性优势凸显，是比较灵活地完成风能资源评估的手段。

当前，风电行业对于测风激光雷达的认可度正在逐渐提高，业内就激光雷达设备安装和数据处理等的相关企业标准也在逐步完善，将更好地指导测风激光雷达在业内的有效应用。