厚积薄发 鉴衡张北激光雷达验证测试基地 为精准测风提供保障

随着风电产业的发展，行业内对测试的需求也在不断提升。由于具备便携性和同时测量多个高度等特点，激光雷达近些年已经被广泛的应用到不同的测试场景中，为了适应技术和产业的发展，国际电工委员会（IEC）在最新的标准中陆续对遥感测风设备与方法提出了要求。2018年起，鉴衡按照IEC相关标准要求在张家口平价上网风电检测认证实证基地建立了国内第一个激光雷达测试场地，至今已完成10余款雷达产品、20多次的测试验证工作，为国内激光雷达的运用和精准测风提供了坚实基础。

1       什么是激光雷达的验证测试（标定）？

2017年发布的IEC 61400-12-1（Wind energygeneration systems-Part 12-1: Power performance measurements of electricity producing wind turbines）功率曲线测试标准第二版中增加了地面式雷达的相关内容。为了确保激光雷达测试结果的准确性，对于风速测量准确度有较高的情况下，激光雷达也应像杯式风速计一样在测试前进行标定。IEC 61400-12-1: 2017标准在附录L中规定了给出了相关的标定要求，其总体思路是将测风塔上的杯式风速计作为参考物，对比激光雷达和风速计的测风结果偏差。

在此基础上，IEC从2017年开始组织编写机舱式激光雷达使用的标准，即IEC 61400-50-3，目前已经完成了委员会草稿。相比于地面式雷达的标定，机舱雷达的标定稍微复杂一些，但主要还是与杯式风速计进行对比。

从实验室对“标定”的理解，使用测风塔作为参考设备对激光雷达进行的标定，与杯式风速计在风洞中的标定是有一定区别的。杯式风速计在风洞中的标定对风速、气温、气压等环境条件都是可控的，而利用参考测风塔对激光雷达进行“标定”，环境条件是不可控制的，对于测试不确定度会引入一些假设。从这个角度来说，使用参考测风塔进行的标定更像是一种对比验证，因此标准中使用的名称是“验证测试”（Verification Testing），而不是“标定”（Calibration），但大部分时间里大家仍然习惯使用雷达标定的说法。

2       哪些情况需要进行激光雷达的验证测试？

• 按照IEC 61400-12-1:2017版标准采用地面激光雷达进行功率曲线测试;

• 按照IEC 61400-50-3（待发布）标准使用机舱雷达进行测风；

• 其他需要在测试前了解雷达性能的项目;

• 激光雷达产品的研发测试;

3      鉴衡张北激光雷达验证测试基地

鉴衡认证中心从2018年开始在张家口平价上网风电检测认证实证基地（简称“实证基地”）按照IEC 61400-12-1: 2017标准的要求建立了激光雷达测试场地，至今已经完成了10余款雷达超过20次的验证测试。

 实证基地内激光雷达测试场地

激光雷达测试场地位于实证基地的西侧，包括一座160米测风塔以及2处地面雷达安置平台，分别用于垂直雷达和3D扫描雷达。测试场地地势平坦开阔，主风向上无障碍物遮挡，满足IEC 61400-12-1标准中关于地形和测试扇区的要求。

Tips：激光雷达使用时的地形要求

根据IEC 61400-12-1:2017标准的要求，激光雷达应在平坦地形中使用，因此验证测试的场地也必须是平坦地形。

激光雷达测试场地以西风和西北风为主，具有良好的风资源。根据雷达标定塔近一年的数据统计，90米高度处的平均风速为6.3m/s，大部分雷达验证测试项目均可在一个月内完成。

测试场地90m高度风速分布（2020年）

作为验证测试的参照物，测风塔及其上的设备至关重要。用于雷达标定的160米测风塔按照IEC 61400-12-1附录G中的要求进行设计和安装，测风塔上的风速计和风向标在安装前均由Windguard按照IEC标准进行了标定。测风塔上在不同高度上安装了风速计和风向标，以满足不同的标定需求。

表 测风塔设备安装高度

 160米雷达标定测风塔

鉴衡测试团队的专家为IEC 61400-12-1和IEC 61400-50-3标准工作组的成员，对标准有深刻的理解，并在此基础上配备了专业的团队对测试场地和设备进行维护和升级，对测试数据进行分析和处理，测试报告完全满足IEC标准要求。截至目前，鉴衡已完成10余个型号雷达的验证测试，是行业内领先的第三方雷达测试机构。

标定中的雷达：垂直式激光雷达、3D激光雷达、声雷达

与此同时，由于IEC 61400-50-3机舱式雷达标准仍然在编写过程中，鉴衡作为主要参与单位，将根据标准最新动态及时制定满足不同标定需求的设计方案；该场地将在近期完工并投入使用，届时将成为行业首批满足最新国际标准要求设计的机舱式雷达标定场地，为精准测风和后续开展更多机组测试及验证提供输入。CGC

按照IEC 61400-50-3要求设计的机舱雷达标定

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鉴衡专家参与IEC 61400-50-3历次会议回顾：

第六次会议：IEC 61400-50-3 “机舱雷达在风速测量中的使用”第六次会议在线上召开

第五次会议: IEC 61400-50-3“机舱雷达在风速测量中的使用”第五次会议在西班牙召开

第四次会议：IEC 61400-50-3“机舱激光雷达在风速测量中的使用”第四次会议在德国汉堡召开

第三次会议：IEC 61400-50-3“机舱激光雷达在风速测量中的使用”第三次会议在英国格拉斯哥召开

首次会议：IEC61400-50-3“机舱激光雷达在风速测量中的使用” ——启动会议

供稿：黄宇同，杨洪源，李煌、丁一萌

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