【導讀】如何精準測風？如何增功提效？如何優(yōu)化投資？這恐怕是每個風電場業(yè)主和廠家都在琢磨的事情。本文介紹一個新技術(shù)，或者是新方法，叫iSpin，或許是未來的趨勢，先了解一下吧。
iSpin超聲波傳感器可以代替原有的機艙風速風向儀，由于測風角度為180度，可用于風機控制和停機，不能用來啟機，因為從風機后面吹來的風感知不到，因此需要一個簡單的風向標配合。而且，安裝了iSpin超聲波傳感器的風機就相當于一個測風塔，業(yè)主對所有風機的運行數(shù)據(jù)可以有非常精準的掌握，這可以使風場運行更加智能。
超聲波并不是新技術(shù)，但應(yīng)用于測風是在2004年由丹麥科技大學教授發(fā)明的，2011年，ROMO wind 公司成立，并購買這項技術(shù)。2013年，IEC 61400-12-2標準將該技術(shù)列為風場績效監(jiān)測技術(shù)。
ROMO Wind 是一個瑞士-丹麥科技公司，利用其專有的全球?qū)＠鹖Spin技術(shù)為風電產(chǎn)業(yè)提供應(yīng)用服務(wù)和產(chǎn)品。ROMO Wind的總部設(shè)立在瑞士，技術(shù)和運營總部設(shè)立在丹麥。此外，ROMO在德國、西班牙、意大利、法國和英國都設(shè)有銷售辦事處。ROMO Wind 在美國的業(yè)務(wù)由Vestas非排他性代理。現(xiàn)有客戶為所有歐洲的主要風電場運營商，四個領(lǐng)先的整機商也已測試和批準采用ROMO Wind的iSpin技術(shù)。
“風能來自于對風資源的掌握”
為了對風機的性能進行可靠的監(jiān)測，需要具備一定量的有關(guān)導入能量和風力的知識。但是現(xiàn)有的風機機艙的傳感器，安裝在風機機艙的頂部位置，提供的風力測量不夠準確和可靠，對于風機的性能監(jiān)測也不能做到準確和可靠。因此很難實現(xiàn)風機改進或當風機性能下降時進行干預。
與很多革命性的發(fā)明一樣，iSpin對于這個關(guān)鍵性行業(yè)難題的解決方法簡單而完美：iSpin 的風力傳感器為超聲波傳感器，放置在風機導流罩上，這里對測風的干擾最小而且易于理解，可以完全糾正。這開辟了很多重要的工業(yè)應(yīng)用，構(gòu)成ROMO Wind的iSpin產(chǎn)品和服務(wù)的核心。
iSpin傳感器可以監(jiān)測如下諸多參數(shù)，而且不受尾流和地形影響。
- 自由流風速
- 偏向誤差
- 入流角度
- 湍流度
- 溫度
- 空氣密度（通過加裝空氣壓強傳感器）
- 風向（通過加裝機艙風向傳感器）
iSpin超聲波傳感器的標定:
對超聲波傳感器的標定有五個步驟，每種機型只需要標定一次，傳遞函數(shù)即可應(yīng)用于不同地形風場的同樣機型。
一是出廠時在無風狀態(tài)下做標定
二是風洞標定
三是在安裝時對安裝精度做標定
四是根據(jù)導流罩形狀做標定，將風機偏航正負40度
五是測風塔標定，僅用于負荷曲線測量。
iSpin超聲波傳感器的安裝:
在整流罩前端，對稱安裝三個傳感器，可以完成所有參數(shù)的測量。安裝時間約為半天，但主要是用激光定位安裝孔，至于鉆孔和安裝只需10分鐘，安裝精度要求1.5厘米。
功率曲線測量和iSpin監(jiān)控原理
iSpin的一個關(guān)鍵性優(yōu)勢，除了它相對較低的成本和較低的維護要求，另一點是風測量不受地形或附近風機的尾流影響。因此，與機艙風速計和前瞻性的測量技術(shù)如LiDAR相比，iSpin可以在整個風電場的全生命周期中準確并永久地測量所有地形的風力并且保證100%的數(shù)據(jù)可用性。這適用于所有風機相關(guān)部門無需對材料數(shù)據(jù)進行過濾，這一點獨一無二。這對于良好的風功率曲線測量至關(guān)重要——iSpin還可以用于風機控制。
iSpin真正獨特的地方，是可以對比各風機之間對比功率曲線和偏航誤差測量，無論風機是在同一風電場或世界其他地區(qū)。原因是與機艙風速計不同，即使在復雜的地形iSpin校準也非常穩(wěn)固。iSpin測量的穩(wěn)定性如下所示。
每種風機類型，iSpin僅需校準一次，iSpin因此可以用于世界任何地方的任何風電場的高度精確測量，以及對比所有其他相同類型風機的功率曲線。由于iSpin應(yīng)用了十分穩(wěn)健的超聲波測量技術(shù)，可以用于監(jiān)測特定風機在整個全生命周期的性能測量和功率曲線監(jiān)控。ROMO把這個獨特的屬性稱為 “iSpin監(jiān)護” 理念，示意如下：
當使用iSpin監(jiān)護（綠色曲線）時，只有真正出力表現(xiàn)不佳的風機會被識別出來，而SCADA功率曲線（黃色曲線）不能提供一個準確的風機性能測量。
顯著改善風機質(zhì)保和風電場資產(chǎn)的可能性
當前，風機整機廠家的功率曲線保證是基于測風塔數(shù)據(jù)的，對于風電場業(yè)主來說可能并沒有多大意義。如果技術(shù)上可行，測風塔驗證方法僅能用于一到三個風電場的風機。昂貴的測風塔在特殊的地形和海上經(jīng)常不能使用，而且它們不適用于全生命周期的性能監(jiān)控，甚至只能應(yīng)用于一小部分的風機。此外，ROMO還可以通過其五年風電場“iSpin監(jiān)控”為整機商提供了顯著的競爭優(yōu)勢——不僅僅是在海上風電。
風電機一直被視為單獨運作的發(fā)電機；其實它們也可以與風電場內(nèi)的復雜網(wǎng)絡(luò)一起工作，它們對彼此的生產(chǎn)能力和負荷產(chǎn)生強烈影響。
最近，一些整機制造商，比如GE, Siemens 和Envision正著手建設(shè)數(shù)字化風電場，通過引入先進的自學軟件解決方案優(yōu)化風機的交互，風電場的生產(chǎn)和經(jīng)營，還有使用多個風電場的數(shù)據(jù)優(yōu)化生產(chǎn)預測。這樣的數(shù)字解決方案在風電行業(yè)顯然需要實時的高質(zhì)量風能數(shù)據(jù)輸入，然而，由于上面提及的原因，目前來說是還不可能實現(xiàn)的。所有的數(shù)字模型需要高質(zhì)量的數(shù)據(jù)輸入來進行函數(shù)優(yōu)化，否則其結(jié)果意義有限，如“垃圾入-垃圾出”。因為iSpin適用于在所有風電場的風機的永久和實時風速測量，ROMO堅信iSpin能夠幫助促進風電行業(yè)的快速持續(xù)數(shù)字化，以及風電產(chǎn)業(yè)園的組合控制。
偏航誤差檢測和立即校正為業(yè)主提供了額外的年度能源產(chǎn)量（AEP）
在過去的幾年時間里，ROMO已經(jīng)完成了超過300多臺風機，40種風機型號，偏航誤差的測量。下面這個樣本，主要是基于隨機選擇的風機，表明超過50%的風機遭受過嚴重的偏航失調(diào)。
校正/監(jiān)測偏航誤差可以為業(yè)主帶來直接的收益，對應(yīng)于一個平均AEP增益為1.5-2%。對于一些類型的風機，這個數(shù)據(jù)可以更高。
iSpin解決的行業(yè)難題可以直接與機艙電流傳感器以及下表中的機艙激光雷達做對比。目前唯一可用的其他技術(shù)——測風塔，可以說在市場中沒有競爭力。
ROMO Wind 目前供應(yīng)歐洲和美國市場
ROMO目前提供風電機升級改造服務(wù)，包括iSpin用于功率曲線測量和/或檢測和協(xié)助校正偏航失調(diào)。作為測量方法，iSpin在測量期之后可以被刪除；或者iSpin提供長期的監(jiān)控服務(wù)，iSpin傳感器安裝于風電機內(nèi)并保留5-10年。在后一種情況下，業(yè)主支付iSpin的安裝費用，以及之后產(chǎn)生的的月度監(jiān)控費用和任何再現(xiàn)的失調(diào)警報。
在歐洲，ROMO產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于幾乎所有主要的公用事業(yè)和風電場運營商。iSpin已經(jīng)被大型的陸上和海上風電運營商測量和驗證，而且通過了國際知名檢測機構(gòu)如：DNV-GL, ECN和DTUWind Energy的審查和批準。一些大型的公用事業(yè)客戶目前正在測試的不同階段，有些業(yè)主選擇在風電場后續(xù)項目中逐步部署iSpin。
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