7月初，在上海國際海上風電及風電產業鏈大會上，泰勝風能技術的蔡濤分享了用激光測風設備進行偏航控制。泰勝風能技術是泰勝風能裝備的一個全資子公司，泰勝在國內的塔架生產方面有知名度，在國內各地有它的生產基地。泰勝風能技術主要是針對于提高風力發電機的風能效率，致力于這方面的風能技術服務的業務，除了我是負責中國方面的業務之外，我們在澳洲、北美、印度這些也都在籌備相關的業務，我們有一批在國內國外資深的一些專家來做這方面的服務，泰勝風能技術不是一個貿易公司，主要是一個風電的服務公司，我們叫360度風電運營效率改進，也就是說對一些風電場的改進，幫助業主提升管理水平以及技術水平，提高風機的效率來提升風電場的運行效率。我們用激光測風設備來進行靜態、動態的偏航控制，另外還有風力發電機動態變槳測量。
風力發電機應該說偏航誤差很普遍，幾乎每臺風機上面都有或多或少的偏航誤差，它的產生原因是多種多樣，我們傳統風力發電機方向測量的設備都是裝在風力發電機的尾部，無論是機械的還是超聲波，都是裝在尾部，槳葉的擾動干擾，另外還有機艙的外形而造成風機在外形上擾流的作用造成偏航誤差，也是非常重要的作用。還有安裝上的誤差，制造上的誤差，也是偏航誤差的原因，這不是主要的，主要是氣動上造成的誤差。原來在傳統技術上不能測到偏航誤差偏多少度，大家都知道有偏航誤差，但是到底偏航多少沒有多少，現在我們有了激光設備，應該說有了這樣一個測量手段，也使我們這個矯正有了可能。偏航誤差造成風力發電機發發電量的損失，以及額外的風力載荷，以及風機因為載荷的增加造成故障率的提高。現在更重點的關注與偏航誤差帶來的直接發電量的損失，這是一條COS平方的曲線，我們在歐洲做了很多隨機調查，隨機抽取了一些風力發電機，可能只有20-25%的風機的偏航誤差在2度以內，風力發電量0.2-0.5%的損失，大部分風機偏航誤差在6度以上，會造成2%的損失。
這里面每一個藍點就是一次測量絕對誤差的測量點，我測量點的時候風向與風機主軸的偏差到底是多少，我們以前經常跟業主交流的時候，業主說我們這個風機很先進，我們風機出廠時候都校準的很準，所以沒有偏航誤差，但是實際上這個偏航誤差無關于這個風機是國產的還是進口的，早期的還是現在的，我們發現都或多或少存在偏航誤差，這個是國產風機的偏航誤差，達到了10度，相當于3%的發電量損失。對于偏航誤差我們可以怎么來矯正呢，用激光的設備怎么來矯正，首先對一個風機來講，我們在風機的頂上面安裝激光測風雷達，經過2-4周左右的測量，我們會得到這樣一個閃點圖，我們通過調整測風儀或者修改風機的參數，把它糾到0度或者1度以下，在調整完以后，這個激光測風設備就可以拆除，移到下一臺風機進行測量，這時候風機在矯正好的情況下進行運行。大部分已經安裝的風機都可以用這種來進行服務。我們還有一種服務模式，叫做動態風機偏航誤差控制，這是一種永久的安裝，也是經過兩周左右的測量，測量到這個風機平均的偏航誤差，對這個偏航誤差我們進行矯正，矯正到0度，這個時候我們并不拆卸激光設備，而是我們安裝一個轉換箱的這樣一個設備，把原來測風儀的接線轉接到轉換箱，把激光設備的信號接入到這個轉換箱里面，把風機控制輸入信號接入轉換箱的信號，平時以激光來控制。由于風機能夠接收到風機方向的風向信號，所以對于風機的偏航控制能夠更精確，能夠使風機更好的對準風向，風機的絕對誤差離散性變好了，風機能夠更好的對準風，風機的發電量有所提高。這是我們信號轉換箱的原理圖，在這個里面我們把以前的控制信號也接到這個控制箱里面，把激光器的信號也接入到控制箱里面，控制箱有控制的邏輯，能夠在激光設備極端的情況下面，信號可以切換到傳統的風向儀上面，使風機繼續運行。
這個激光測風儀是丹麥的，比目前市場其他的測風儀價格低，大概是測風設備20%左右的價格，所以具有很好的價格性價比。在風機上面我們可以用傳統三腳架的方法，也可以用特殊的支架，像金鳳和遠景的風機，由于安裝的限制，所以我們用了一個專門的支架來進行安裝。激光偏航校正來講有它的普遍性，能夠提高風機發電量，能對的更準，能夠提高發電量。他安裝了偏航校正以后能夠提高發電量。因為我們不會改變控制邏輯和控制參數，所以對風機來說實現簡便，另外因為風對的更準，載荷更低，對于風機來講提升了發電量以后降低了載荷，所以它是非常安全的提升發電量的手段，對于任何的風機都可以實施。另外這個激光設備只有現在市場上激光設備的五分之一左右，成本低廉，有比較高的性價比。另外激光設備，在風機發展的過程當中，激光技術在風機發展過程當中扮演了非常重要的角色，在風機今后發展的技術當中可以風機的提前變槳、變速以及獨立變槳這樣一些功能，來更多的提升風機的發電量，來降低風機的載荷，降低風機的制造成本，目前來講很多的國內外廠商已經開始考慮把激光設備作為風機的標配來提供。
對于一個風力發電機發電量的提升，很重要的一點是如何來評價這個效果，最有效的也是最準確、最直觀的是功率曲線的測量，藍色這一條是沒有經過校正的，紅色的這條是經過偏航誤差校正的曲線，越是平均風速低的風場，通過校正提升的百分比越高。但是功率曲線測量由于費用比較高，時間也比較長，所以我們不可能在每一個風場來實現。在一個風場當中我們選取一部分風機先進行偏航校正，然后把這一部分校正的風機和沒有校正的風機，在校正之前和校正之后同時期的發電量進行比較，因為它接受的風況是一樣的，它們相對發電量的提升也就是它改進所帶來的收益，相對發電量的比較在任何風電場都可以進行。第三個，在歐洲現在也是一個比較成熟的理論，COS平方曲線，2000年由Rosie實驗室提出來的，2002年國際電工學會做了認證，這條曲線在歐洲作為偏航誤差提升發電量數值計算上面的一個依據，當你計算到偏航多少以后，提升發電量提升多少拿這個來計算。在我們現實當中也有一定的意義，因為我們不可能每一臺風力發電機來進行比較，雖然可能，但是現在很長的時間。
投資回報來講，偏航誤差直接帶來的是發電量的提升，所以所有的成本我們并不是說我們風電場來承擔，其實所有的成本從長期來講是電網在支付這筆費用，也就是說我多賣了電，我投資部分的投資通過多賣電來收回。上面這部分是動態安裝的情況，激光測風儀永久安裝的情況。對于小風機來講，因為它的臺數多，提升相同發電量情況下面它的經濟性相對比較低。對于大風機，發電量要好于靜態改正的模式。對于1.3兆瓦以下的風機，通過剛才講的靜態校正，也就是說用激光測風儀來校正傳統風機的模式，大概半年到一年可以收會校正的投資。這個是我們使用的激光測風儀，可能有很多人在我們的展臺上已經看到過了，它包括兩部分，這個是風機機艙頂上安裝的部分。這是我裝載機艙內部的控制盒，整個重量只有十幾公斤，安裝非常容易，任何風機都可以安裝，里面有加熱器，透鏡上面我們使用了納米料的涂層，不會結冰，在寒帶地方都可以使用。這個設備進行了各種實驗，防振動、干電子干擾都經過了一系列測量。現在我們拿這個做偏航誤差的校正，從長期來講，風機會對使用激光做更多的應用，在提前變速變槳應用上面，使風機有更低的載荷，更多的發電量，來使風機的性能更高，謝謝。
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