机载激光雷达测风仪在风力发电机组上的应用研究

在科学技术的快速发展背景下,地球上的煤炭、天然气、石油等自然资源开采程度越来越高,能源短缺已经成为当前较为突出的问题。风能是一种优质、储量大的可再生资源,在转化风能过程中也不会污染环境。我国有丰富的风力资源,风力发电成本相对较低,风能发电也具有十分广阔的发展前景。但是目前国内在这一方面还处于发展初期阶段,由于技术较为落后,产品质量低下导致发电成本骤增。只有全面、细致地对风力资源进行调查,不断完善风力资源的测量及分析方法,才能够加速风力发电的发展,提高风能利用率。风力测速就是其中的一个重要环节。本文就机载激光雷达测风仪在风力发电机组上的应用展开了研究。

EZC超声波测风仪和EL15-C风速风向传感器平行观测对比分析

文章利用2020-2021年EZC超声波测风仪和EL15-C风速风向传感器平行观测资料,采用相关性、均方根偏差、一致性等统计方法,对比分析了超声波测风仪的测风性能。结果表明:1)EZC超声波测风仪与EL15-C风速风向传感器有较好的相关性。2)风速和风向偏差分布存在明显的季节变化,其中夏季分布最集中;随着风速的增大,风向偏差分布愈趋集中。3)风速和风向一致率均是夏季最高,N和S方位上风向一致率最高;小风速下风速一致率较高,随着风速的增加一致率逐渐降低。

基于最大似然估计法的超声波测风仪校准周期研究

针对超声波风速仪校准问题,该文以基于时差法的超声波测风仪为例,利用实验室测试数据对超声波风速仪溯源必要性和校准周期方法进行研究。首先采用大直径低速回路风洞对多支超声波风速仪进行等间隔长期测试;然后确认仿真条件,进行超声波风速仪测试仿真;最后通过最大似然估计法给出超声波风速仪校准周期并进行验证。结果表明:超声波风速仪有必要确定校准周期,参与测试的传感器总数、校准总次数和不合格数对校准周期的确定影响较大,不合格平均出现次数对校准周期的确定影响较小,建议超声波风速仪校准周期72个月。

两种测风仪的动态比对试验及分析

针对超声波测风仪的不断应用,在自然风场条件下实施了超声波测风仪和现有自动气象站机械旋转式测风仪的动态比对试验。通过对风向风速的采集数据进行处理分析,总结了超声波测风仪和机械旋转式测风仪的动态性能。试验结果表明,2种测风仪的2,10min平均值可比较性偏差小于瞬时值;随着风速的增大,风速值的可比较性系统偏差向负向漂移,风速值的标准偏差增大,风向值的标准偏差减小。造成2种测风仪测量结果差异的原因主要是系统惯性特征、风场的自身湍流特性以及测风仪结构的不同造成流场特性的变异。

基于C8051F120的高精度全天候超声测风仪的设计

本文在传统超声波测风仪的基本原理上,通过测量介质中温湿度数据并且进行有效的调节,进而补偿雨雾等环境因素影响,设计了一种具有温湿度传感器的全天候超声测风仪。文中详细阐述了超声测风仪的方法研究和系统结构,通过实验证明该装置可以实现全天候精确测量风速与风向,测量误差2%,为在恶劣环境下超声测风的应用提供了有效的设计方法。

基于CFD和BP神经网络的超声测风仪阴影效应补偿研究

风速风向是气象观测的关键性参数,阴影效应对超声测风仪测量风速风向有显著影响。为了消除不同风速风向和温度条件下阴影效应导致的测量误差,结合超声波时差法测风原理提出了一种基于计算流体力学(CFD)仿真和反向传播(BP)神经网络数据处理的阴影效应补偿方法。首先通过CFD仿真软件Fluent对超声测风仪的风场进行模拟分析,获取了受阴影效应影响的风速、风向以及温度样本数据,然后利用这些样本从减小相对误差方面对BP神经网络算法在超声测风仪中应用的性能进行了研究与分析,最后利用超声测风仪风洞实验的测量数据对本文的阴影效应补偿方法的准确性进行了验证。研究结果表明:通过基于CFD和BP神经网络的预测模型对阴影效应进行修正后,测试系统风速风向的测量精度有显著的提升,可满足高精度超声测风的测量需求。本文的研究结果对于高精度超声测风仪的研制有一定的参考价值。

用“三重制约法”研究三类测风仪的误差

本文采用“三重制约法”研究LSFH(螺旋桨)、EL(电接)、Dyne(达因)三类测风仪的误差标准差。结果表明:LSFH型测风仪误差准标差最小,仅为0.05—0.12之间;Dyne测风仪误差标准羞最大,其值为0.34;EL型测风仪误差标准差在0.16—0.23之间。

基于GA-BP神经网络温漂补偿的十字正交型热温差式测风仪

为准确测量风速与风向,根据十字型导管内上下游温度差求得风速,通过正交分解得到二维空间内任意方向的风速以及风向角,设计了一种十字正交型热温差式测风仪。利用FLUENT软件对传感器周围的温度场分布进行仿真,搭建了测试平台,对不同环境温度、不同风速下测得的上下游温差数据进行拟合,且提出了一种利用遗传算法优化BP神经网络的算法补偿环境温度引起的测量误差。实测结果表明,十字正交型热温差式测风仪精度较高,在测风领域具有一定的应用价值。

螺旋桨测风仪风洞测试及不确定度分析

本文借鉴国标GB/T-24559海洋螺旋桨式风向风速计中的测试方法及测试点,在低速直路风洞中,对螺旋桨测风仪进行测试,并依据JJF1059.1-2012测量不确定度的评定与表示要求,对风速7个校准点分别进行重复试验,采用极差法进行A类不确定度评定,并分析测试过程中的B类不确定来源,进行B类不确定度评定。结果表明:在WZ860070-E型直路风洞中对螺旋桨测风仪进行风速校准测试的方法是可行的。同时,2m/s以上各测试点均能满足3倍量传关系。

超声波测风仪风速的不同算法误差分析

超声波测风仪与气象业务用风向标测风仪相比具有诸多优势,可为气象业务中风向风速观测急需解决的较多问题提供解决方案。为促成超声波风速仪尽早在气象部门业务应用,同时解决资料同化等问题,研究和选择适用于超声波测风仪的风速平均(平滑)算法显得极为重要。为此,从超声波测风仪测量原理出发,介绍了超声波测风仪获取数据的特点;利用台站获取的超声波测风仪风速的秒数据,采用不同时段、不同平均(平滑)方法,计算风速多种形式的平均值,通过统计、分析和比较,获得了标量和矢量不同算法下风速平均值的特性差异及其之间的误差,进一步验证了标量平均大于矢量平均的结论。通过对超声波测风仪的风速算法研究及其误差分析,对减小因算法带来的风速测量误差提供方法,同时探讨了超声波测风仪在气象业务使用的可能和方向。

激光测风仪在风电机组功率特性现场测试中的应用与分析

风电机组功率特性是评估风电机组发电效益的重要指标,由测量功率曲线和年发电量(AEP)决定。在运风电机组会由于设备部件老化、维护不当等原因导致功率曲线退化、年发电量下降,进而影响风电场的经济效益。通常采用单独树立测风塔测试风电机组的功率曲线,测试过程复杂,测试成本较高。文章采用激光测风仪进行风电机组功率特性测试,得到了功率曲线的实测结果和年发电量的评估结果。通过将实测曲线与理论曲线进行对比分析,探讨了功率曲线和年发电量评估差异的关键影响因素。

2D型超声波测风仪在风力发电机上应用的分析

风力发电机原来一直采用机械式测风仪作为测量风机风速、风向数据的传感器设备。由于机械式测风仪在运行几年后,会出现机械磨损,轴承老化的现象,导致测量数据存在偏差,给风机系统带来很多不便,尤其是对风机功率的影响。而超声波测风仪没有机械磨损,不存在轴承问题,并且它的加热功能可对抗降雪、冻雪等极端天气;输出方式可分为数字输出和模拟输出2种输出方式,使用超声波测风仪替换机械式测风仪可以此来解决机械式测风仪测风方面对风机功率的影响。根据测量原理以及风洞测试数据的验证,目前市面上2维式测风仪对自然风的水平分量的测量,可信度与准确度最好的为2D型超声波测风仪,较现有机械式测风仪测风更加可靠准确。因此,决定选用2D型超声波测风仪,进行替换应用。

三类测风仪测量近地层小尺度风场比较

用LSF1-1型测风仪测量一分钟一次瞬时风速记录分析表明,该测风仪可以粗略测量比较长周期的风速脉动变化,但精度较差。FL和Dyne测风仪由于它们灵敏度低,精度不够,不太合适测量小尺度风场的脉动变化。

一种低功耗低成本自动定时打印测风仪

本文简要介绍一种适用于海上无人无电情况下，能长期观测记录风速的仪器，该仪器采用独特的程控方式和低功耗器件，并充分利用打印计算器的功能，使仪器的功耗和成本在保证常规海上测风精确度的情况下达到最低。

无人机载超声测风仪测试方法研究

利用无人机携带超声测风仪是一种有价值的风场测量技术,可对多层次高度的风向风速进行探测,在气象和民用领域都具有十分广阔的应用前景。目前尚未有相关文献对机载测风仪测试方法的研究,根据机载测风仪的特性,提出实验室校准对所用的超声测风仪进行校准,及外场比对分不同高度与气象测风塔进行比对,以判断不同高度及风速情况下的数据准确情况。

EN型数字测风仪实现数据的远距离传输

介绍在测报值班室与观测场距离较远,超过EN型数字测风仪规定的信号线长度,无法采用常规方法将EN型测风数字处理仪置于测报室实现测风的情况下,采用RS-485和光纤两种通信方式实现EN型数字测风仪远距离测风的实现方法。

基于Fluent和LSTM神经网络的超声波测风仪阴影效应补偿研究

超声波测风仪因其结构坚固,维修成本低等优点,在气象、生活及农业等领域有着广泛应用。但由于其结构特点造成的阴影效应,会导致其风速测量精度下降,是当前测风领域中不可忽视的问题。针对该问题,提出一种基于Fluent软件以及LSTM长短期记忆神经网络的超声波阴影效应的补偿算法,对不同风速风向以及不同温度下的阴影效应进行补偿。利用Fluent仿真得到样本数据完成LSTM预测模型训练;基于Fluent仿真数据对SVR和MLR等模型与LSTM模型对超声波测风仪阴影效应进行对比实验,验证LSTM算法模型的有效性及优越性;通过风洞数据对LSTM神经网络修正算法的可行性进一步验证。实验结果表明:该算法可对阴影效应所造成的误差进行有效补偿,其精确度得到显著提高,为减小超声波测风仪的阴影效应提供了一定的参考价值。

自动迎风仪的制作

１装置特点自动迎风仪，这种节能装置，是为解决炉灶不好烧、倒烟、犯风、烟道不畅、燃烧不充分的问题而设计的。把它安装在烟囱上，可以有效地改善燃烧条件，从而达到节柴、省时的目的。它能在微风中自动进行工作，不受停电的影响。它结构简单，制作容易。花钱少，便于普...

数字显示式EY3－2A型电子微风仪

本文介绍一种将模拟式微风风速仪改造成数字显示式微风风速仪的方法．该数字式微风仪既能保证精度又读数方便，同时还能满足集中控制操作台上全以数字显示方式的面版布局的需要．

基于MSP430G2553的测风仪设计

以TI公司16位超低功耗微控制器MSP430G2553为核心,采用光电码盘、风向传感器、Cu100温度传感器、大气压力传感器和无线通信模块设计了一种测风仪,以实现对风速、风向、大气温度、大气压力进行实时数据采集和传送。测风仪硬件部分设计主要包括风速、风向、温度、气压信号测量与调理电路和无线通信模块与微控制器的硬件接口电路。软件部分采用模块化程序设计方法设计了基于MSP430G2553的测风仪软件程序。通过实验验证了测风仪设计方案的正确性和可行性。研究工作为测风仪的实现奠定了良好的基础。