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風電場所能輸出的功率大小進行預測，以便安排調度計劃。風功率預測意義重大：

• 通過風功率預測系統的預測結果，電網調度部門可以合理安排發電計劃，減少系統的旋轉備用容量，提高電網運行的經濟性；

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

• 對風電進行有效調度和科學管理，提高電網接納風電的能力；

• 指導風電場的計劃檢修，提高風電場運行的經濟性。

測風塔系統

測風塔系統是風功率預測重要組成部分，其包括：風塔、傳感器、電源、數據處理存儲裝置、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，用來測量指定的環境參數為風功率預測提供依據。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；

• 本地采集端需要數據采集器進行模擬量到數字量的轉換，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，同時數字接口輸出，可以節省本地數據采集器的成本。

Lufft測風塔解決方案

Lufft作為專業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WS500-UMB很好地滿足地測風塔數據的要求。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。

本文將從組成、傳感器、數據采集、供電、防雷和通訊等幾個方面闡述。

系統組成

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

Lufft測風塔系統框圖

現場安裝示意圖

傳感器參數

氣象五參數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。同時輸出測量質量，判別測量輸出數據的有效性。超聲風探頭配備加熱功能，供電允許的情況下，有效抵制結冰積雪。

WS200-UMB                                             WS500-UMB

Lufft超聲風傳感器和氣象五參數，性能良好，提供的數據豐富，產品特色總結如下:

• 數字接口輸出，無需外接數據采集器進行模數轉換，可以直接連接數字通信模塊（光端機或DTU），降低成本；

• 除基本數據外，氣象五參數還可以輸出空氣密度和風速風向的標準偏差數據；

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

• 通過配置傳感器參數，可以通過預留的接口連接第三方降水傳感器，數字接口統一輸出；

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

• 測風質量是Lufft產品*的技術指標，是傳感器自身在測量過程中，單位時間內測量的有效次數與總次數比值的百分比；其體現了測量數據的有效性，尤其是同一地點不同設備輸出數據的差別比較大的情況下，判斷孰優孰劣的有力依據。

數據采集存儲

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