2019年10月21-24日，2019北京國際風能大會暨展覽會（CWP2019）在北京隆重召開，大會主題“風電助力‘十四五’能源高質量發展：綠色、低碳、可持續”。自2008年首次在北京舉辦以來，已連續舉辦11屆，成為北京金秋十月國內外風電行業爭相參與的年度盛會。
10月22日上午，CWP2019 IEA風能技術合作研究論壇在新國展召開。金風科技算法主任工程師劉磊出席論壇并發表題為《激光雷達智能控制技術在風電的應用和展望》的主題演講。他表示，金風科技是IEA Wind Task32在國內的牽頭單位，在缺乏雷達用于機組智能控制認證規范前提下，金風科技積極參與該技術開發應用及行業標準推進，為風電行業的進展貢獻出了自己的一份力量。
以下為發言全文：
劉磊：各位風電行業的同仁，非常高興有這個機會能夠分享金風科技在激光雷達智能控制技術的進展情況。首先非常感謝中國風能協會能夠組織中國風電行業參與到IEA Wind Task中，正如風能協會杜總剛剛的介紹，IEA Wind針對現在風電行業的熱點和難點問題設立了一系列課題并組織國際協作來攻堅，IEA Wind Task 32就是其中一個主要的課題方向。
我先介紹一下Task32的背景，IEA Wind Task32全名為激光測風雷達在風能領域的部署應用，是2012年由DTU，SWE等機構聯合創辦的定期會議，之后Task 32執行委員會每年都會組織多次不同議題的研討會。其主要的目的是聯合科研機構及企業積極探索激光雷達技術在風能領域的應用方向，并且針對激光雷達應用中一些亟需攻堅的問題進行討論，并提出解決思路和方案。Task 32課題主要聚焦于四個大的應用方向：第一個應用方向是場址的評估，比如海上風電場，采用激光雷達測風能夠大幅降低成本；第二個應用方向是功率性能測試，應用激光雷達進行功率曲線測量；第三是激光雷達在載荷和控制的應用，這也是今天的要介紹的核心內容，稍后再做詳細說明；第四是復雜流場的測量，比如風電場尾流和復雜地形的流場測量。金風科技是IEA Wind Task32在國內的牽頭單位，通過跟蹤、分享、討論，積極參與到Task 32的課題工作中。
下面我對金風科技在雷達智能控制技術的開發和應用情況進行一個介紹。首先簡要介紹一下雷達控制技術的理念。風是能量的源頭，同時也是各種受力和載荷的源頭，它時刻變化，復雜而難以預見，正式由于這種不確定性為風力發電機組的設計和應用增加了大量成本。由于無法預知風的情況，風作用到機組后才被動地執行響應，這是傳統控制方式的盲區和痛點，好像在漆黑的夜晚開車，難免會產生顛簸。激光雷達智能控制技術給風機裝上一雙“慧眼”，提前感知來流風的多維、復雜的信息，通過先進的分析和控制算法，智能地控制風機適時的響應，隨風而動，在大幅降低機組載荷的同時，提高發電量。
激光雷達智能控制技術的價值主要體現在以下三個方面，首先是降低機組的結構載荷，機組關鍵部位的載荷有5%到10%不同程度的降低；其次，可以提升機組的年發電量，提升比例約在2%的水平；同時，可以使機組運行更加穩定，優化轉速的跟蹤，使轉速保持更加平穩，減少機組的變槳動作及歷程，提前探測到極端風況并響應，降低極端風況引起的故障停機。
想要精準地實現機組控制，首先必須要知道風是什么樣的，這就涉及到風域的重構。雷達探測到葉輪前沿激光波束方向的一系列風速信息，通過設計一系列先進的算法，根據流場的機理重構出風流場的信息，比如風速、風向、湍流、風切變、風偏轉等，并作為后續的智能控制功能的輸入。
有了準確的風速輸入信息后，金風科技設計并開發了一系列的智能控制算法用于實現不同的價值目標，包括疲勞降載控制、智能偏航控制、極端風況控制、湍流控制，以及雷達IPC控制、風況自適應控制等。
下面簡要從各個方向介紹一下原理和價值，首先說前饋降載控制，該控制功能通過提前捕捉葉輪前方風域信息，通過算法實現在最恰當的時刻執行機組響應以匹配風速的變化，達到降低機組載荷，提升機組的穩定性，擴展機組的適應能力的目標。
第二，智能偏航控制，通過預測偏航使機組更長時間處于風能最大的位置，這套技術可以有效消除對風的平均偏差同時收窄對風偏差的分布范圍，使機組更準確的對風，并且更長時間對準風，提升機組的發電量。
第三，尾流控制算法。尾流效應一般會帶來兩個方面的不利的影響：使下游機組發電量降低以及引起額外的擾動從而增加下游機組的載荷。我們可以想象成在交通擁堵的時候需要疏導車流，同樣也需要在風電場通過控制方法來疏導機組的尾流，從而提升發電量和機組部件壽命。
第四，極端風況控制。通過該功能可以提前探測并識別到極端的入流風況，并執行相應控制算法讓機組提前響應惡劣的風況，提升機組的穩定性和適應性。
第五，湍流控制，通過對入流風況湍流強度的識別，可以實現兩個不同的控制目標：低湍流下增功和高湍流下降載，通過對湍流的辨識和控制策略自動調度，可以使機組更多的發電。
前面介紹了各個雷達智能控制的功能和價值，在每一項功能被推廣應用之前，都需要完成一些依照規范的確認和認證工作。在雷達控制技術的認證上，金風科技與第三方認證機構DNV-GL共同進行了一個激光雷達智能控制的長期、深入的技術認證，在過程中共同討論具體的步驟和準則。大家都知道激光雷達控制技術目前沒有已發布的行業標準及認證規范，在技術認證過程中我們與認證機構一起補充完善認證的流程和步驟，這個工作是非常有價值的，也為今后形成行業規范作為一個儲備。最終，在2019年金風科技獲得了國際權威機構DNV-GL頒發的全球第一個雷達控制技術認證證書，該證書可以將雷達控制技術適配到多種機型；并且后續獲得了DNV-GL頒發的，也是全球第一張，適配雷達智能控制技術的機組型式認證證書。
目前，金風科技已經將雷達智能控制技術應用到國內外的市場。截止目前，在國內10余省市，24個項目，共469臺機組上進行了應用；并在國外4個國家，4個項目，4臺機組上進行了應用推廣。以后金風科技依然會積極地參與這項技術的推廣以及相關的規范制訂當中，為實現更低LCOE的目標，為風電行業的進展貢獻出自己的一份力量。
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