測風激光雷達：降低風電成本的有力武器

本刊 | 張雪偉

今年5月，國家能源局印發了《關于2018年度風電建設管理有關要求的通知》，通知中發布了《風電項目競爭配置指導方案（試行）》，“競價上網”被提上日程。如何提質增效，并最終實現2020年的風火同價，對風電行業全產業鏈來說變得更為緊迫。

提質增效道路千萬條，測風激光雷達發揮的效果尤佳，相當于為風電產業發展帶來了半代的革新。作為激光測風解決方案專家，南京牧鐳激光科技有限公司（以下簡稱“牧鐳激光”）通過自主研發成功推出的兩款測風激光雷達產品——地基式測風激光雷達Molas B300和機艙式測風激光雷達Molas NL，產品性能指標均達到進口產品的水平。

機艙式激光雷達測風優勢明顯

機艙式測風激光雷達Molas NL是一種安裝在風電機組機艙頂端的激光遙感測風裝置，可系統提供測量并記錄風電機組前方200米區間的風速、風向等信息數據將其接入風電機組的主控系統，能夠實現偏航控制、載荷優化、功率曲線測試等多種自動化運行場景中的功能。比起安裝在風電機組機艙后部的風向標和風速儀，機艙式測風激光雷達更加智能。

“‘競價上網’政策的提出，對風電產業意味著要求更多的發電量和更低的成本，而機艙式測風激光雷達是實現這一目標的有力武器。此外，風電開發向復雜地形發展，機艙式測風激光雷達也能夠在這些地方發揮巨大的作用?！蹦凌D激光營銷總監鄧晨表示。

眾所周知，目前風電機組對風的感知是被動的，當出現一些極限載荷或陣風變化時，機組需要先把力承受下來，再卸掉。而機艙式測風激光雷達可以幫助風電機組在200米外觀測到風速的變化，從而提前應對。比如，當激光雷達探測到有“草帽風”，風電機組可以提前收槳，這部分風帶來的載荷便提前卸掉了，可降低風電機組疲勞載荷5%以上。載荷降低的益處多多，如果給塔筒減重10%，可以節省幾十萬元的成本；如果換用更大的葉片、更大的發電機，則可以提高發電量。

據鄧晨介紹，從牧鐳激光的客戶對機艙式測風激光雷達的應用來看，這款產品產生的價值要遠高于其成本。除了上述由載荷降低帶來的貢獻之外，機艙式測風激光雷達還能夠通過校正偏航誤差來提高風電機組年發電量。風電機組一般存在4～10度的偏航誤差，由此導致一定的發電量損失，經機艙式測風激光雷達進行偏航校準后，可提升風電機組年發電量約2%～4%。此外，由于風電機組的被動和滯后，無法吸收陣風變化帶來的額外能量，造成發電量損失。而借助機艙式測風激光雷達，機組可以充分吸收風的能量，因此就提高了發電量。

早在一年前，測風激光雷達還只是“小荷才露尖尖角”，因其價格高企未被業界普遍接受。經過一年的時間，牧鐳激光在批量應用和降低成本方面獲得了實質性的進展，機艙式測風激光雷達的應用正進入大爆發期。

機艙式測風激光雷達的價格從200萬元左右、100萬元左右，再到目前業界可以接受的程度，為大規模應用提供了基礎。今年3月，牧鐳激光配合北京金風科創風電設備有限公司在江西省全南某風電場完成了Molas NL機艙式測風激光雷達的安裝調試，這對于國內自主研發的機艙式激光雷達在風電行業的應用具有里程碑意義。

機艙式測風激光雷達的小批量安裝效果十分理想，并作為金風科技風電機組的標配產品，已經開始大批量交付。鄧晨相信，這款產品在全國范圍內成為風電機組標配產品只是時間的問題。

激光雷達應用有望爆發

牧鐳激光是國內外唯一一家掌握激光雷達底層技術的企業，擁有扎實的技術基礎和強大的研發實力，但從來都不是閉門造車，依靠想象來猜測風電機組的需求。

為了更懂風電機組，牧鐳激光和金風科技始終保持著緊密的合作。在實際研發過程中，金風科技表達需求，基于自身對風電機組的理解，提出參數、環境適應性、壽命等各種指標方面的要求；牧鐳激光來響應，用激光領域的專業知識去研發產品。

此外，牧鐳激光還積極與包括中國海裝、明陽智能、運達風電、上海電氣，及聯合動力在內的其他整機廠商展開實際性的合作，共同推動風電機組的進步；和國外的一些咨詢機構、第三方合作機構進行配合，推出整體式的雷達控制策略解決方案，幫助國內部分整機廠商完成技術的升級。

自2015年成立至今，牧鐳激光在短短三年的時間里占據絕大部分市場份額，這與其大力投入有密切關系。

首先，牧鐳激光有激光領域的專業人才，研發團隊不斷壯大。其次，投入大量資金和資源。基礎設施的建設，比如實驗室、實驗設備，對于機器、零件的采購以及相關的研發、測試都需要大量的資金支持，整個實驗室環境的搭建大約需要兩千萬元左右的資金。經過數年的發展，牧鐳激光累計投入了上億元資金進行激光的研究。今年9月，牧鐳激光剛剛完成數千萬元人民幣的B輪融資。

鄧晨告訴本刊記者，雖然歐洲和北美國家對測風激光雷達的研究時間已經很久，成果和產出也非常好，但是在應用方面目前還未見爆發。整體來說，無論是國內還是國外，機艙式測風激光雷達還是一個比較新的技術，國內并沒有非常落后。能在中國爆發，主要是受成本價格的影響，歐洲和北美國家沒有很好的價格支撐，所以沒有得到大規模的應用。

談到進軍海外市場，鄧晨介紹說，牧鐳激光今年開始了海外宣傳和推廣的工作，會在一些國際大型展會上與合作方和潛在客戶進行溝通。海外市場的打開預計需要一個緩慢的周期，大概兩到三年的時間。

牧鐳激光獨立研發的地基式測風激光雷達Molas B300，雖然沒有機艙式測風激光雷達如此顯著的市場應用，但是其成本已經有所下降，應用也在逐步擴大，可以用于風能資源探測、風電場后評估、風功率預測系統、風電場運營管理等。對于即將爆發的分散式風電和海上風電來說，地基式測風激光雷達的便捷性和準確性優勢凸顯，是比較靈活地完成風能資源評估的手段。

當前，風電行業對于測風激光雷達的認可度正在逐漸提高，業內就激光雷達設備安裝和數據處理等的相關企業標準也在逐步完善，將更好地指導測風激光雷達在業內的有效應用。