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LUFFT超聲波風傳感器在風功率預測市場的應用

風電功率預測是指對未來一段時間內(nèi)風電場所能輸出的功率大小進行預測，以便安排調(diào)度計劃。風功率預測意義重大：

• 通過風功率預測系統(tǒng)的預測結(jié)果，電網(wǎng)調(diào)度部門可以合理安排發(fā)電計劃，減少系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量，提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性；

• 提前預測風功率的波動，合理安排運行方式和應對措施，提高電網(wǎng)的安全性和可靠性；

• 對風電進行有效調(diào)度和科學管理，提高電網(wǎng)接納風電的能力；

• 指導風電場的計劃檢修，提高風電場運行的經(jīng)濟性。

測風塔系統(tǒng)

測風塔系統(tǒng)是風功率預測重要組成部分，其包括：風塔、傳感器、電源、數(shù)據(jù)處理存儲裝置、安全與保護裝置和傳輸設備等。傳感器分為風速傳感器、風向傳感器、溫度傳感器、氣壓傳感器和濕度傳感器等，用來測量指定的環(huán)境參數(shù)為風功率預測提供依據(jù)。其中風速風向傳感器以機械式和超聲波測量為主。

機械式風速風向傳感器造價低，但是也存在著非常明顯的缺陷：

• 風速升高或降低時，由于慣性作用，升速或減速慢；

• 有活動部件，極易磨損，易受沙塵等惡劣天氣的損耗，易受冰凍、雨雪干擾，需定期維護；              

• 對于陣風測量精度低；

• 啟動風速閾值高；

• 風杯受到的風壓力正比于空氣密度，空氣密度的變化將會影響測量精度；

•  風速和風向分立式，需要單獨拉線，成本增加；

• 本地采集端需要數(shù)據(jù)采集器進行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，成本增加

而超聲波風速風向儀很好地解決了以上的不足，技術成熟，安裝方便，同時數(shù)字接口輸出，可以節(jié)省本地數(shù)據(jù)采集器的成本。

Lufft測風塔解決方案

Lufft作為專業(yè)的氣象傳感器供應商，其提供的超聲波傳感器WS200-UMB和氣象五參數(shù)WS500-UMB很好地滿足地測風塔數(shù)據(jù)的要求。WS200-UMB可以安裝在30米、50米、70米和80米測量風速和風向，而WS500-UMB安裝在10米高度測量風速、風向、溫度、濕度和氣壓等參數(shù)。

本文將從組成、傳感器、數(shù)據(jù)采集、供電、防雷和通訊等幾個方面闡述。

系統(tǒng)組成

根據(jù)規(guī)范要求，系統(tǒng)配置包括：傳感器（4* WS200，1*WS500）、機箱、太陽能板、電池和支架等組成。其中機箱內(nèi)含有：電源模塊、太陽能控制器、數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊，防雷模塊、開關和接線端子等部件。

Lufft測風塔系統(tǒng)框圖

現(xiàn)場安裝示意圖

傳感器參數(shù)

氣象五參數(shù)WS500-UMB可以測量風速、風向、溫度、濕度、露點溫度、空氣密度和氣壓，并配備電子羅盤，修正真風向。同時輸出測量質(zhì)量，判別測量輸出數(shù)據(jù)的有效性。超聲風探頭配備加熱功能，供電允許的情況下，有效抵制結(jié)冰積雪。

WS200-UMB                                             WS500-UMB

Lufft超聲風傳感器和氣象五參數(shù)，性能良好，提供的數(shù)據(jù)豐富，產(chǎn)品特色總結(jié)如下:

• 數(shù)字接口輸出，無需外接數(shù)據(jù)采集器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，可以直接連接數(shù)字通信模塊（光端機或DTU），降低成本；

• 除基本數(shù)據(jù)外，氣象五參數(shù)還可以輸出空氣密度和風速風向的標準偏差數(shù)據(jù)；

• 配備電子羅盤，現(xiàn)場安裝施工難度大，人為調(diào)正北指向誤差大，可用設備自身的修正風向；

• 通過配置傳感器參數(shù)，可以通過預留的接口連接第三方降水傳感器，數(shù)字接口統(tǒng)一輸出；

• 探頭具備加熱功能，供電允許的情況下，可以有效防止結(jié)冰引起傳感器的無法測量的問題，保證數(shù)據(jù)的完整性；

• 測風質(zhì)量是Lufft產(chǎn)品*的技術指標，是傳感器自身在測量過程中，單位時間內(nèi)測量的有效次數(shù)與總次數(shù)比值的百分比；其體現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)的有效性，尤其是同一地點不同設備輸出數(shù)據(jù)的差別比較大的情況下，判斷孰優(yōu)孰劣的有力依據(jù)。

數(shù)據(jù)采集存儲

由于Lufft的傳感器都是RS485數(shù)字接口，可以采用總線模式連接到數(shù)據(jù)采集模塊或通信模塊。同時，數(shù)據(jù)的采集和存儲相對比較簡單，不需要專門的數(shù)據(jù)采集器，可以選擇帶多個RS485口和以太網(wǎng)口的RTU模塊（存儲功能可以定制）。通信協(xié)議可以使用市場主流的Modbus協(xié)議。