“十三五”期间，在政策及退补的驱动下，中国海上风电市场加速增长。“十四五”初期，进入平价时代后，海上风电的资源储备重启，大量前期项目启动。

目前，国内的海上风电项目已逐步发展至离岸距离更远、水深更深的近海海域。除此之外，深远海的漂浮式海上风电市场也已加速步入示范、实验阶段。

在这一趋势下，应用于海上风电项目前期测风、施工气象监测、风功率预测等领域的漂浮式雷达相较于传统的测风塔将具备极大的优势。

海上风电的迅猛发展正带动着海上测风市场进入快速发展期。

一、海上测风已成蓝海，漂浮式雷达需求将维持高位

建设成本远低于海上测风塔的漂浮式测风雷达在帮助业主重新选择测风方案的同时，也在推动测风领域的厂商开拓新的蓝海市场。

漂浮式测风雷达主要分为微波及激光两大技术路线，相比之下，后者使用波长更短的光源,更容易在微小的气溶胶粒子上产生米氏散射,从而有效探测晴空条件下的风况信息。目前，国内海上测风雷达市场以激光技术为主。

随着各省区“十四五”海上风电规划陆续落地，漂浮式测风雷达市场已实现快速增长。据锐轩咨询统计，2022年，漂浮式测风雷达市场实现同比三倍增长，当年新增45台，截至2022年末已累计安装近80台。

据预测，未来五年，国内漂浮式测风雷达的年新增规模将达25至45台，年均达37台。截至2027年末，预计累计安装台数将高达265台。

二、相较于传统海上测风塔，主要具有两个优势：

第一，激光测风雷达可以准确测量整个叶轮高度的风速。以前，海上风电机组轮毂的高度通常在80米左右，而现在轮毂高度已经超过120米，叶轮直径也不断增加。海上测风塔测量高度层固定，难以等距覆盖叶轮扫掠范围。漂浮式激光测风雷达能够任意设置测量高度，测量数据可以用于叶轮等效风速计算，大幅提高海上风能资源评估的准确性。

第二，漂浮式激光测风雷达易于维护，能够保证测风周期内的准确性。海上测风塔由于可达性较差，在常年测风周期内其搭载的风速、风向等传感器难以定期维护和标定，导致误差不断增大。而漂浮式激光测风雷达可以通过远程调试或现场维护标定使其准确性维持在较高水平。

第三，漂浮式激光测风雷达相较海上测风塔，避免了建造、安装及拆除过程中的复杂工序。海上测风塔不仅建造成本高昂，拆除后对海洋环境也会产生较大负面影响。当前一座120米高度的海上测风塔造价约在1500万元左右，使用漂浮式激光测风雷达不仅价格便宜，还可以在不同项目重复利用，有效降低海上风电项目前期成本。

三、漂浮式雷达技术概述

漂浮式激光测风雷达主要由浮标平台和其搭载的激光测风雷达构成。激光测风雷达是风场测量的关键核心设备，浮标用于保证激光测风雷达在海上的安全稳定运行。深远海漂浮式激光测风雷达需要解决的关键技术主要有三项：一是能够准确测量风场信息激光测风雷达探测技术；二是能克服海浪影响准确获取实际风速和风向信息姿态和位移补偿算法；三是支持激光测风雷达在海上环境安全稳定运行的浮标平台。

（一）激光测风雷达探测技术

在保证探测精度方面，市面上主流的激光测风雷达均采用多普勒相干探测技术，即用激光雷达发射激光束到空气中，运动的气溶胶颗粒会使反射波发生多普勒频移现象，再通过激光雷达对反射波进行处理，就可以解析出其中所含的风速与风向信息。激光相干多普勒测风技术是目前精细风场测量的最佳技术途径，目前应用相干探测原理的多普勒测风激光雷达主要分为两种探测模式：连续波相干探测和脉冲相干探测。

其中脉冲雷达发射的波形为矩形脉冲，按一定的或交错的重复周期工作，是目前应用最广泛的雷达信号形式。常规脉冲雷达发射周期性的高频脉冲，通过间歇式发射脉冲周期信号，并且在发射的间隙接收反射的回波信号。

而连续波雷达发射连续的正弦波，并且发射的同时可以接收发射回来的回波信号，即收发可以同时进行。

现阶段脉冲相干测风激光雷达虽有着50m至10km较为宽广的测量区间的优势，但由于所发射的脉冲激光有着能量高、窄线宽等特点，近场测量数据会有非常强的噪声干扰，以致较低的信噪比致使数据无法使用，因此脉冲相干测风激光雷达系统存在着近场风场的测量盲区。同时脉冲式激光雷达测量时间极短，信噪比很低，需要数百或者数千次测量累积才能实现足够的信噪比，难以用于姿态不断变化的漂浮式平台。

连续相干探测与脉冲相干探测几乎同时起步和发展。虽然连续波相干测风激光雷达发出的连续激光瞬时强度不及脉冲光，且需要聚焦在测量点处，探测距离短，但优势在于无近距离的探测盲区，因此多适用于近场风场探测。

另外，由于连续波相干测风技术利用望远镜调焦机构实现不同距离探测，这种技术体制下，极大地减小了由于激光自身频率展宽对风速测量精度带来的影响,可以实现更高精度的风速测量，同时该体制的数据采集模式可以实现短时间内的多次测量，更适用于姿态低频变化的漂浮式平台。

（二）姿态和位移补偿算法

海上风能资源测量准确测量的关键是要保证激光雷达在风场测量时的精确度。由于激光测风雷达在海上随浮标平台运动，激光径向测量位置的偏差、系统本身的运动速度等因素都会在观测到的原始数据中引入误差。为避免激光测风雷达运动引起观测数据的误差，目前国内外漂浮式激光测风雷达均采用实时姿态与速度补偿算法对观测误差进行实时校正。利用搭载的GNSS和高精度惯导获得实时浮标姿态信息，如浮标位置、移动速度和姿态角等信息，结合激光雷达伺服系统记录的浮标坐标系下的光束扫描俯仰角和方位角，经过坐标系变换矩阵分析，剔除浮标运动引起的径向分量，从而得到真实的径向风速。校正后的径向风速通过风场反演方法，如DBS风场反演方法、VAD风场拟合方法等得到真实的大气风场。

（三）浮标平台

浮标平台是构成漂浮式激光测风雷达的主要部件，直径从3米到10米不等，一般直径4米以上的大中型浮标还会搭载潮位仪、海流、海浪传感器的多种海洋传感器，用于进行海洋环境观测。浮标平台为激光测风雷达提供了供电、通信、监控等基本功能。其中供电系统一般由光伏电池板、小型风力发电机、蓄电池、燃料电池等组成，满足激光测风雷达长时间海上运行要求。通信系统方面，由于我国深远海地区一般无移动通讯网络信号覆盖，国内漂浮式激光测风雷达数据通讯一般采用天通卫星或北斗短报文完成数据回传，受民用卫星通讯带宽限制，目前或内漂浮式激光测风雷达还无法实现数据实时回传。

四、漂浮式雷达发展趋势

我国海上风电在平价时代必将朝着精细化方向发展。因此，海上风电投资和运行企业基于投资成本、建设周期、施工作业安全性、海洋环境污染等因素的影响，将逐步采用更先进的漂浮式激光测风雷达代替传统海上测风塔。这不仅降低了海上风电项目开发前期经济成本和时间成本，还提高了风资源评估准确性，增加了项目投资信心。

“十四五”期间，我国将建成广东、福建、浙江、江苏、山东沿海五大海上风电地基。截至2022年6月底，我国沿海省份除福建、辽宁、河北三省外，广东、浙江、江苏、山东、广西以及海南均已发布了十四五海上风电发展规划和装机容量目标。预计“十四五”期间国内海上风电装机规模将达到15GW以上，漂浮式激光测风雷达产品的应用空间十分广阔。

文章来源： 风电财经眼，北极星风力发电网