在全球范围内，海上风能正在获得显着的发展势头。仅在 2020 年，全球就通过海上装置增加了超过 6 吉瓦的新容量。随着全球对近岸环境和远离海岸线的更深水域对海上风能的兴趣持续增长，预计到 2030 年底，该项目管道将额外贡献 238 吉瓦的海上风能。
欧洲是全球最大的区域海上风电市场，预计近期将保持稳定增长。中国预计亚洲市场将继续受到日本、韩国和等其他地区的挑战。在现任政府的领导下，美国已宣布其目标是到 2030 年部署 30 吉瓦的海上风电。随着海上风电市场的发展和日益成熟，大型金融家和一些最知名的石油和天然气公司正在投资数十亿美元美元投入海上风电业务。
虽然海上风电场承诺提供出色的风能可用性和能量捕获，不会扰乱社区，并且不易受到复杂地形和陆上风电场拥挤带来的许多常见性能下降的影响，但它们也带来了一系列新挑战。
离岸一切都更大
礼貌：奥尔登堡大学
对于海上风电，越大越好。海上风电场覆盖更广阔的区域，距离海岸更远，并使用更大的涡轮机，达到更高的高度——所有这些都有助于增加发电量。事实上，涡轮机制造商西门子歌美飒在 5 月宣布推出世界上最大的海上风力涡轮机——一个拥有 222 米转子和 14 兆瓦容量的庞然大物。
然而，准确评估更高涡轮机和更大区域的风特性以及从海岸线获得远距离的精确风数据越来越具有挑战性。考虑到传统的测风设备——气象桅杆——在海上部署和维护通常是不可能的或过于昂贵时，尤其如此。这凸显了对一种解决方案的需求，该解决方案无需数学外推即可轻松测量到当今涡轮机的全高度，并且可以在现场移动以进行额外的测量或移动以支持另一个活动。
因此，能源产量评估的不确定性是另一个重要问题。由于海上风电场和涡轮机的容量要大得多，优化风资源评估可以产生积极的经济影响。这就是为什么准确的性能和产量预测对于项目在开发阶段的可融资性至关重要，并且整个项目运营中的风力监测和电力性能测试需要尽可能精确的测量以减少不确定性。
进入激光雷达技术。激光雷达能够精确测量全风态。这包括风流特征和数据，例如风速、风向和湍流，使用垂直剖面仪高达 300+ 米，安装在机舱的激光雷达的涡轮机前 700 米，距离海岸或离岸 10+ 公里具有扫描激光雷达技术的平台——所有这些都是实时的。
一种尺寸并不适合所有人
德国FINO1研究平台
激光雷达是世界上最全面的海上就绪测量技术。有一个激光雷达解决方案可以支持海上项目的每个阶段，从风资源评估、合同和运营功率曲线测试到永久风能监测、研发、涡轮机控制和原型测试。
每个风电场都是独一无二的，并提出了自己的挑战。因此，对于需要一系列解决方案来适应项目每个阶段的开发人员来说，灵活性是关键。幸运的是，即使是最大的海上涡轮机，激光雷达技术也可以准确测量完整的风廓线。它还提供了极大的灵活性，因为在海上项目的整个生命周期中部署和重新利用它更简单、更便宜。
虽然它是任何风电场项目的成败点，但在海上开发中，风资源评估尤其困难。幸运的是，垂直剖面激光雷达几乎可以作为浮动激光雷达系统 (FLS) 的一部分部署在任何地方，以确保对新建项目进行直接的现场风资源评估，同时减少不确定性。或者，垂直剖面仪可以安装在现有的海上平台、船舶或灯塔上，具体取决于项目规格。扫描激光雷达也可以放置在现有的海上平台或海岸线的陆上，以提供空间分辨率来分析更大的区域，从而减少不确定性并提高项目的可融资性。
礼貌：雅克-瓦比隆
固定垂直剖面激光雷达也越来越多地用于起重机和安装操作，因为它们有助于确保安全和准确的天气预报，这对于涡轮机的放置和安装是必要的。此外，扫描激光雷达使处于建造或调试阶段的用户能够仅使用一个激光雷达单元对多台涡轮机进行功率性能测试。
先进的扫描激光雷达技术可实现对水上和远距离风场的全 3D 空间映射，并且从岸上操作和维护更容易且更具成本效益。此外，通过利用双扫描激光雷达解决方案，开发人员可以提高海上测量活动的覆盖范围、准确性和效率。单次扫描激光雷达从一个战略性选择的有利位置提供丰富的数据。然而，双扫描激光雷达通过从多个位置观察海上位置，提供了更全面的风资源剖面图。借助双扫描激光雷达，项目所有者可以更深入地了解近岸风资源，同时减少不确定性并获得更可靠、更可靠的数据。
最重要的是，这些技术可以根据情况混合和匹配。例如，在典型的新建项目中，可以将浮标安装的垂直剖面仪激光雷达放置在拟建风电场的中心以减少垂直不确定性，而一个或多个扫描激光雷达单元可提供来自海岸或平台的 3D 风感知。
礼貌：RES
运营商还负责实施涡轮机控制实践，以改善能量捕获并提高效率。但是，这需要极高的精度和大量的数据才能工作。安装在机舱上的激光雷达满足了这些要求，是激光雷达辅助控制 (LAC) 的理想选择，可降低负载和成本。当用于永久风力监测时，固定垂直剖面和安装在机舱上的激光雷达可以在涡轮机停止或农场脱离电网时监测性能和损失。
合同功率曲线验证是运营过程中最重要的任务之一，事实证明，安装在机舱上的激光雷达可在提高效率的同时显着降低运营成本，使其广泛用于合同功率性能测试 (PPT)。用于验证性能或验证维修和升级，运行 PPT 也至关重要。根据脉冲激光雷达原理运行的机舱安装激光雷达能够在整个测量范围内保持恒定的精度，同时无论天气条件如何都能提供最高的精度、数据可用性和采样率。这使得它非常适合故障排除和识别性能不佳。加，
此外，一些开箱即用的软件平台简化并简化了电源性能数据的交付。通过结合激光雷达数据和监控与数据采集 (SCADA) 涡轮机性能智能，数据分析软件工具可快速提供符合 IEC 标准的快速、简单和透明的 PPT 计算，使客户能够专注于最重要的性能分析工作。
运营连续性的重要性
海上项目在远离维护资源的恶劣、盐渍环境中运行，因此确保运行连续性对于项目的成功至关重要，因为进入海上风电场是复杂、不可预测且成本高昂的。运营连续性的一个重要组成部分是相信解决方案已经过验证和认证，可以可靠地工作。
当激光雷达通过世界领先的独立认证机构和研究机构(包括 DNV、DTU Wind Energy、UL、Deutsche WindGuard、NREL 和 AIST)的验证和认证时，开发人员和运营商就知道设备符合最新和最严格的国际验证标准(包括 ISO9001)并且符合最新的 IEC 标准。验证和认证使活动的结果更加确定，因此激光雷达解决方案正在从一个不错的选择演变为对确保运营连续性至关重要。
无论是开发还是运营风能项目，决策者都信任激光雷达传感器来了解风在给定地点的实际情况。激光雷达正在满足海上开发商和运营商许多以前未满足的需求，还可以为研究和实施风电场扩建提供关键数据。借助正确的激光雷达工具和现代方法，海上风电场在技术上是可行的，而且效率高且财务稳健。虽然风电场可能是一项昂贵的长期投资，但激光雷达的易用性、节省时间和运营效率解锁了更确定的能源发电系统。
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