桑迪亚国家实验室和国家可再生能源实验室的研究人员与通用电气合作，在美国能源部风能技术办公室的资助下，成功地在轮毂上安装并部署了一种称为旋转激光雷达的设备 - 将叶片连接到主轴的结构- 德克萨斯州拉伯克的2.8兆瓦GE风力涡轮机。旋转激光雷达使用旋转激光提供高度精确的风速数据，作为由WETO资助的转子空气动力学，aeroelastics和尾流实验的一部分进行部署。
“该项目旨在收集数据以改进和验证现有和新兴的风力涡轮机模型，”桑迪亚RAAW实验的首席研究员Chris Kelley说。
改进风电行业的模型和验证技术是美国能源部国家实验室的研究人员研究生产清洁能源的创新方法的一种方式，并帮助实现美国到2035年实现100%清洁电力部门和到2050年实现净零排放经济的目标。
旋转激光雷达测量风速和湍流，即疲劳和降低涡轮叶片的风，接近风力涡轮机。这些测量每 2 秒在整个转子扫掠区域上进行一次。这提供了比气象塔更多的数据，最终增强了未来的风能模型。
通过生成一个全面而独特的数据集，这项为期3年的合作可以提高美国能源部ExaWind代码套件和GE仿真工具的准确性。对设计规范的这种改进可以带来更坚固可靠的风力涡轮机叶片设计，并降低风能的平准化成本。
“这些测量揭示了风力涡轮机转子足迹的差异，其跨度超过400英尺，”NREL研究员Paula Doubrawa说。“例如，如果其中一个叶片碰巧比其他两个叶片弯曲得更多，我们可以研究这段时间内的风相互作用以了解发生了什么。然后，我们可以将这些详细的风数据放入我们的计算机模拟中，并验证模拟叶片的响应方式是否与真实叶片相同。证明我们的计算机模型的性能是实现高效风力涡轮机设计和运行的关键。
研究人员从丹麦技术大学获得了旋转激光雷达仪器，并设计和制造了定制的安装框架和随附的硬件。
“激光雷达的安装需要大量的规划，因为仪器太大，无法从机舱或轮毂内部安装，”凯利说。“GE帮助我们开发了一个激光雷达安装概念，桑迪亚团队设计并制造了一个带有旋转铰链的激光雷达安装框架。大型起重机是安装过程的一部分，枢轴允许涡轮轮毂内的人员将激光雷达与起重机断开。
实验团队从旋转器激光雷达仪器收集了大量数据，该仪器于 2023 年 4 月开始收集数据，并将持续到 2023 年 11 月。从激光雷达仪器收集了各种涡轮机运行状态和风力条件的数据，以便可以针对所有运行条件验证仿真工具。
