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用于电源性能测试的Nacelle安装的LIDAR

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网络研讨会问答 - 用于电力性能测试的Nacelle安装的LIDAR：行业准备在待定的IEC标准之前扩展PPT

2021年9月28日，Vaisala公司Leosphere以及DNV，Engie North America，Inc。和GE Renewable Energy主持了A网络研讨会我们讨论的地方：

  • 由DNV执行的Windcube®Nacelle的IEC 61400-50-3分类，以及在陆上PPT活动的联合行业的结果，在该活动中实施了Nacelle安装的激光雷达
  • 更改PPT实践及其对Nacelle安装的LIDAR的接受和商业应用意味着什么

网络研讨会期间提出了许多好的问题，我们没有时间回答所有问题，因此我们很高兴回答这里未解决的问题：

IEC 61400-50-3分类和Nacelle安装的激光雷达校准

1）IEC 61400-50-3

问题：何时将Nacelle安装的LIDAR视为IEC批准？
回答：IEC 50-3预计将在2022年初批准和发布。发布该标准后，已成功通过该分类的Nacelle Lidars将正式视为符合IEC符合IEC的电力性能测试工具。但是，Nacelle LiDARS已被接受（“被认为是可银行”），并经常按照行业最佳实践（例如EUDP指南和IEC 50-3草案版本（CDV）（CDV））定期用于电力性能测试。此外，涡轮机制造商和涡轮机所有者之间的几个涡轮供应协议中已经包含了Windcube Nacelle。

问题：IEC-50-3技术是不可知论的吗？
回答：IEC 50-3适用于任何类型的Nacelle激光雷达。但是，每个激光雷达模型都必须遵守测量范围并成功通过分类才能符合标准。

问题：是否在每光束上都以白色盒子水平研究了环境敏感性？因此，是否有5个竞选活动（每个光束两次纳塞尔，三个外壁）？
回答：灵敏度研究是在白盒水平上进行的 - 对于激光雷达的每一视线。这项灵敏度研究是在德国的DNV校准部位进行的。仅需要建立证据基础，这是分类练习的另一部分，需要这五次运动（两次纳塞尔和三个野外）。因此，灵敏度研究不需要五个运动。

2）纳塞尔激光雷达校准/验证

问题：您的LIDAR是否已针对这些距离进行了验证？如果没有，验证会影响这些结果多少？
回答：用于此活动的Nacelle Lidar在第三方测试网站没有进行校准。然而，通过我们的“金”纳塞尔激光雷德参考，激光雷达得到了验证。在制造过程结束时和维护后，针对每个Windcube Nacelle LiDAR完成了此过程。它包括验证激光雷达与另一个在第三方测试地点进行校准的“黄金”激光雷达。此验证是针对7范围门口的每一条视线（LOS）进行的。用于此活动的激光雷达通过了此验证，这意味着每个LOS的每个范围门的风速偏差在+/- 0.1m/s之间。因此，我们不希望观察到LIDAR不同范围门的测量值之间存在显着差异。此外，由于其脉冲激光雷达技术，WindCube Nacelle具有相同的探针长度，这意味着该准确性在长距离时不会恶化。

问题：WindCube Nacelle如何进行校准？
回答：LIDAR的第三方校准通常是按照IEC 61400-50-3 CDV和以前的行业指南（例如EUDP）进行的。它由LIDAR风场重建（WFR）算法的输入的校准，即沿LIDAR的视线（LOS）沿径向风速测量值组成。第一步包括：

  • 对激光雷达的扫描几何形状和倾斜度的验证
  • 测量范围的验证
  • LOS风速和LOS风速不确定性评估的校准

应在第三方在活动结束时提供的校准报告中详细介绍所有步骤。还可以应用其他校准方法，例如黑匣子校准，在这种情况下，需要充分记录以获取对Nacelle Lidar测量不确定性的彻底评估。

问题：关于验证程序和间隔的要求是什么？
回答：对于合同功率性能测试，将在IEC 61400-50-3的白盒校准指南后完成NACELLE激光雷达性能的验证。合同PPT活动的大多数条款和条件都规定了该特定活动的校准状态和有效性持续时间。根据我们的经验，我们通常声明第三方校准有效期为两年，前提是在Leosphere和Turbine Manufacter GuideLine遵循LIDAR已正确存储，操纵和安装。这意味着校准的Nacelle Lidar可能可能用于多个功率性能测试。

Windcube Nacelle测量性能

3）NACELLE LIDAR数据可用性

问题：在数据可用性方面，Nacelle Lidar与其他测量设备相比如何？
回答：在3个月的测量活动中，Windcube NaCelle观察到的水平风速数据可用性约为88％2.5D（31750万），在4D（508M）时约为79％。实际上，网络研讨会期间幻灯片中介绍的数据计数中有一个type-O。最后，每个并发期间的有效数据为Windcube Nacelle 780小时，Windcube为568小时，而MET桅杆的有效数据为715小时，实际上表明Nacelle Lidar最短的测试时间。DNV并未专门研究独立于IEC功率曲线测量过滤器的可用性。

4）纳塞尔激光雷达测量范围

问题：Nacelle固定的激光雷达的推荐测量范围是什么？
回答：IEC标准建议测量2至4个转子直径之间的风。遵循最佳实践，通常使用2.5D距离。但是，最近的研究表明，在2.5D时，可能无法达到自由风速，这意味着3D可能更具代表性。在3D以外，Nacelle LiDAR风测量和实际风能撞到转子，尤其是对于大型近海风力涡轮机之间存在解相关的风险。

问题：WindCube Nacelle可以一次距离测量吗？
回答：是的，Windcube Nacelle可以同时在10范围内进行测量，从50到450m；Windcube Nacelle远程PPT可以同时在20范围内测量，从50到700m。由于其脉冲激光雷达技术，Windcube Nacelle的探测长度和测量精度在每个范围门口都相同。此关键特征允许准确研究涡轮机前的风轮廓：它可用于同时测量感兴趣的值以2.5D值的风速，同时准确评估涡轮机的阻塞效应。

5）NACELLE LIDAR测量精度

问题：Nacelle LiDAR与风速测量精度相比，如何与桅杆相比？
回答：我们观察到安装在MET桅杆和Windpube Nacelle Lidar测量上的杯注射器之间的相关因子非常好。在Nacelle激光雷达的校准期间，径向风速线性回归通常由统一的1％以内的斜率表示，并具有确定系数（R²）> 0.99。在测量活动期间，水平风速测量的R²> 0.99。

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Windcube Nacelle风速比较

资料来源：ACP资源和项目能源评估虚拟峰会2021 - 陆上PPT广告系列DNV，GE，Engie- Leosphere呈现

问题：用MET桅杆，Windcube垂直分析器和WindCube Nacelle测得的功率曲线之间的散射方面有显着差异吗？
回答：如图中所示，Nacelle激光雷达的功率曲线散射较低。这可以通过以下事实来解释：与MED桅杆和地面激光拉尔德不同，Nacelle LiDars总是在测量涡轮机前的风。由于这种更好的空间相关性，我们通常可以观察到较低的统计不确定性和NACELLE激光射线的分散功率曲线。

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Windcube Nacelle激光雷达精度

资料来源：ACP资源和项目能源评估虚拟峰会2021 -NACELLE LIDAR更新-DNV演示文稿

问题：是否存在较长范围内的Nacelle运动和振动得出的重要“ LOS不准确性”？您如何应对？
回答：由于在Windcube Nacelle风场重建算法中考虑到它被认为是可忽略的，因此塔弯曲引起的激光雷达的倾斜影响被认为可以忽略不计。此外，这是通过IEC 50-3中定义的证据要求来解决的，必须证明，在特定范围内的Nacelle LiDAR测量通常与MET MAST或地面LIDAR测量相同。

6）纳塞尔激光雷达功率曲线不确定性

问题：使用Nacelle Lidar时，功率曲线验证的近似不确定性是什么？
回答：DNV进行的最新研究表明，LIDAR测量的AEP不确定性在3-4％的范围内。这取决于测试地点的特定风条件，但是这些最近的结果表明，纳塞尔激光雷达的不确定性通常低于对MET桅杆或地面激光痛的不确定性。

问题：在提出的活动中，基于IEC 12-1和IEC 50-3计算的不确定性？
回答：正确，IEC 50-3用于Nacelle LiDAR风速不确定性，但是由于评估不完整，因此估计了分类值（由于环境条件引起的不确定性）。IEC 12-1不确定性用于所有其他测量系统，功率和空气密度测量。

7）用于操作功率性能测试和其他应用的Nacelle Lidar

问题：您能否根据WindCube Nacelle数据来表征新的Nacelle传输功能（NTF）？
回答：WindCube Nacelle可用于验证OEM的NTF或产生新的NTF。NTF有时是量化某些PPA结构中项目的代理生成和收入的重要组成部分。

问题：对于NTF：如何适应Nacelle Lidar本身如何扭曲Nacelle的流动，从而有可能改变Nacelle的传递函数？
回答：前提是LIDAR未安装在涡轮量表中，Nacelle LiDAR本身会导致对涡轮机上其他风传感器的干扰可忽略不计。

问题：我们可以在操作中安装风电场的激光雷达传感器吗？将PPT用于运营风电场有什么好处？
回答：WindCube Nacelle PPT也可以安装在当前运行（操作）风电场上，可用于各种应用：验证涡轮偏航对齐，表征Nacelle传输功能（NFT），涡轮升级前后的功率曲线验证。WindCube Insights分析软件工具可用于利用Nacelle LiDAR数据并执行此类涡轮绩效优化分析。此外，Windcube Nacelle TC（涡轮控制配置）可用于风电场的LAC（LIDAR辅助控制）。

问题：假设在来自给定风电场的风力涡轮机上对NML进行校准，我们可以在同一风力涡轮机类型的另一个风电场上使用此NML进行功率曲线验证吗？
回答：NML校准是在涡轮安装之前进行的，通常独立于涡轮机。检查分类的证据体中使用的测量值在某些转子直径和测量范围条件下定义在IEC 50-3第50-3条第8.3条中定义的测量范围条件。校准持续时间的有效性取决于与激光雷达制造商的用例和建议相关的指导。

8）复杂地形

问题：Nacelle Lidars可以在复杂的地形中使用吗？
回答：复杂的地形测量不属于IEC-50-3范围的一部分。但是，复杂地形测量的程序已经存在并显示出令人鼓舞的结果。有不同的方法：使用NACELLE LIDAR或感应区测量值的现场校准。尚未定义一个特定的行业公认路线图，但是与完全符合IEC的MET MET桅杆测量以及在各个地点进行测试，验证和完善现有方法，进行一些复杂的地形测量至关重要。

9）湍流强度

问题：

  • 如何处理湍流强度测量？
  • 有人如何应对仅考虑NML而没有任何MET桅杆支持的TI测量？

回答：Windcube Nacelle PPT可用于湍流强度（TI）作为独立装置。不同的Ti值由Nacelle Lidar测量，作为10MN Excel文件中的直接输出：

  • 沿着四个视线（LOS）的径向Ti。现场结果和DNV研究表明，该值与通过杯注射器测量的TI很好地相关。
  • 在集线器高度重建TI。这些值遵循杯子仪的趋势，但往往低估了TI值。造成这种差异的原因是，纳塞尔激光雷达（Nacelle LiDars）进行平均体积，而在单个点进行杯注射器测量。

正在进行一些正在进行的项目来改善HUB高度的TI重建，这已经带来了令人鼓舞的结果。