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为风机装一双“激光眼”
作者:aoa体育app下载 2021-09-12 21:06:40 16501
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日前,粤港澳大湾区建设规模最大的海上风电场——珠海金湾海上风电场项目全部55台、共计装机容量30万千瓦的风机实现全容量并网投产。而该风电场使用的关键装备之一多普勒测风激光雷达就是由青岛镭测创芯科技有限公司研发生产的。 “我们已经实现了与国际最先进技术的‘并跑’。能做到这一步,源于我们20多年在这一领域的潜心研究,更源于成功把技术转化为产业成果。”青岛镭测创芯科技有限公司总经理李荣忠说。 研发用好每桶“金” 多普勒测风激光雷达技术是由中国海洋大学激光遥感课题组历经20多年研究成功的。“在技术上,我们达到了国际领先水平。”参与研发的主要成员之一李荣忠向记者介绍,2010年前后,国际上开始把激光雷达测风技术成果产业化,这让他们看到了市场化前景。 “我们成立镭测创芯公司,目标就是把技术转化为产业,但要做到这一点,最大的困难就是启动资金的问题,是几位创始人自掏腰包,甚至抵押房产,筹集了400万元资金。”李荣忠回忆起创业过程感慨不已,前期产品研发、生产投入需要资金,充裕的资金是企业能否顺利度过初创期的关键因素之一。“从技术到产品,需要经过样机—中试—量产几个阶段,仅做各类第三方测试认证就需要数百万元,我们的启动资金很快就捉襟见肘。” 2018年,镭测创芯参加了中国创新创业大赛,获得了青岛市第二名、全国总决赛第五名的成绩,引起了投资机构的关注。“2018年底,青岛巨峰科技创业投资有限公司向我们投资数百万元,并带动了另一家投资公司也向我们投资。”李荣忠告诉记者,这次投资可谓雪中送炭,让镭测创芯公司很快完成了多个产品的测试认证,2019年就实现业务收入突破千万元。正是基于镭测创芯的优异表现,2019年,山东省新旧动能转换基金又对其进行了千万元级的战略投资。2020年,镭测创芯公司产值达到近5000万元。 对一家靠技术研发起家的企业来说,不仅资金是难题,核心元器件的制造工艺问题、软件与硬件的匹配问题、算法与环境的协同问题等,都是科研成果能否成功转化的“拦路虎”。“我们高薪聘请了各个领域的能人加入公司,通过反复实验,逐渐攻克了上述难题。”李荣忠说。 海上漂浮式测风激光雷达是镭测创芯专为海上风资源勘测评估设计的重要装备,负责技术的副总经理王希涛直言,这款产品的产业化过程是“脱了几层皮”。“这个产品受各方面条件制约比较大,高温高湿、腐蚀性强、摇晃幅度大、电能缺乏、海上传输带宽小等,每一项都是大难题。”王希涛告诉记者,以攻克在摇晃幅度大情况下精确测量及传输数据的难题为例,他们先在陆地上多次利用车载和摇摆台方式,模拟各种恶劣海况做实验,进行数据比对及算法调优。仅陆地实验,技术团队就做了近1年时间。陆地实验做完了,又投浮标在海上做了3个月实验,工程师一直盯在现场,这种苦累是一般人难以承受的。“这套装备需要在海上至少保持两年以上无人值守状态常态工作,哪怕出现一个小问题,要解决就要出海,维修成本就会成倍增加,所以设备有一个细节不可靠就可能会导致企业赔本。” 最终,镭测创芯公司在国内率先实现了海上漂浮式测风激光雷达产业化,成功推出了国产首套商用产品,并得到市场一致好评。“雷达长期泡在海水里都没问题,寿命可达到5年至10年,可以在用电量很少的情况下持续工作,数据获取率达到了99%,远超90%的国际标准。仅这个产品的转化过程我们研发就花费1000多万元。”王希涛说。 倾力服务赢口碑 科研成果转化为产品了,但这并不意味着万事大吉。市场是否认可,订单能否持续,关系着镭测创芯的发展。 “怎样从技术思维转变为市场思维,是镭测创芯能否被市场认可的关键,我们的理念是通过技术性能优势打动客户,通过倾力的服务赢得口碑。”李荣忠说。 怎样才算倾力服务?“倾力服务需要做到三个转变,一是把相对封闭的自主研发文化,变为相对开放的技术服务文化,需要技术人员转变观念,提升服务意识;二是要从过去只注重前沿技术的研究,变为前沿技术研究与市场场景技术开发并重;三是要让技术人员学会用市场的语言和表达方式,与客户建立他们听得懂的畅通沟通渠道。”李荣忠说。 李荣忠给记者讲了一个故事。远景科技集团要在广东一个山区建设风电场,需要先在这片山区勘测风资源情况,以确定最终的选址。但是之前找了好几个厂家,都没有愿意接单的。找到镭测创芯时,他们到现场一看才知道为啥没人接单——全是原始森林,连上山的路都没有。 “公司经过研究,决定接下这个单。”李荣忠告诉记者,因为要在这片山区勘测3个月时间,需要很多配电板电池,加上探测设备和施工材料,共有几吨重,当地雨天特别多,要把设备运送到近800米海拔的山顶,难度极大。他们找到当地人做向导,探索出一条小路,又施工把这条小路开辟成稍宽点的路,仅开路的时间就用了1个多月。“做完这个项目,仅搬运费就花了10多万元。” 正是靠着这种倾力服务精神,镭测创芯逐渐在行业内赢得了口碑,目前,其产品已在全国陆上及海上风电场、环境气象监测站网、民航机场广泛使用,镭测创芯已经发展成为国内多普勒激光雷达领域的头部企业。 应用创新拓市场 在产业化过程中,镭测创芯公司把应用场景创新作为重点。目前,其测风激光雷达已应用到三大场景:环境气象立体监测、智慧风电场开发运营、航空安全与效率提升。在这三个领域,镭测创芯都实现了对过去传统方式的替代。 “气象探测过去是操控探空气球搭载传感器,记录不同高度的数值。这种方式一个是成本太高,另一个是时空分辨率受限。而激光雷达可以实现秒级和米级分辨率的连续高精度测量,成本呈几十倍下降,而且可以探测到几十乃至上百公里的高空。”李荣忠介绍,气象探测关注的对流层一般在地面到高空12公里左右,对风场、温湿度、云和气溶胶等廓线的探测精准度决定了常规气象预报和灾害天气预警的准确度。“现在天气预报越来越准确,与激光雷达等高精度高分辨率的探测技术的应用密不可分。” 风电场测风过去的办法是立100米左右的高塔,把传感器装上去监测。但这种方式的三个主要“痛点”是:成本太高,立塔加传感器、征地施工等费用不菲,海上立塔的费用甚至需要数千万元;维修不便利,出现故障就得派人爬上去维修,非常危险,且容易出现倒塔事故;建好了不能挪动,所以复杂山区风电场往往需要建多个高塔。“我们研发生产的垂直型及三维扫描型测风激光雷达,克服了‘痛点’,成本更低、维护更便利、使用更便捷。”李荣忠对记者说,他们研发生产的激光雷达能够实现移动观测,结合3D扫描,可以对整个风电场的立体风场进行探测,机舱型激光雷达可成为每台风机上的标配,提前获取风的动态并辅助风机智能控制,增功降载,为风机装上一双智能“激光眼”。“我们的测风激光雷达目前已成为很多智能风电场的重要装备,它可以对风电场的功率输出进行预测,可以实时给出预测数据,便于电网根据风的波动智能做出电能调度计划,有利于降本增效。” 机场周边的风切变和飞机起降时的尾涡,都是影响飞机起降安全的重要因素,过去风切变都是靠地面监测后再利用算法反推进行预警,但这种方式不精准,也难以实时反映风在时间和空间上的突变。“激光雷达技术则可以把周边十几公里半径、几公里高空以下风切变通过三维扫描精准监测,动态捕捉到飞机尾涡的位置、强度等数据。”李荣忠告诉记者,目前,镭测创芯在首都机场、成都机场、青岛机场等多个机场开始测试,一旦形成标准就将开始业务化应用。 据悉,镭测创芯在上述三大场景,已研发生产了10多种产品,性能和精度指标均达到了国际一流水平,除在国内市场应用外,还出口到北美、东亚等世界多个地区。 “应用场景不断创新的关键,是要建立一支产学研一体化的人才队伍。”青岛镭测创芯科技有限公司董事长吴松华告诉记者,聚焦环境气象监测、智慧风电、航空安全与效率提升等领域,公司在青岛市崂山区政府的支持下,通过自主培养和引进相结合的方式,培养了多个场景领域的技术骨干,各类人才通过项目合作协同发展,最终形成一个最紧密的团队,构造出一个高层次基础人才发展梯队。 “我们已成功打造出集激光雷达芯片IP核设计、传感器组件研发、激光雷达整机系统制造与行业应用服务于一体的信号采集处理芯片及相关装备全产业链平台,能够为‘环境气象立体监测’‘智慧风电’‘透明海洋’‘航空安全’提供高性能、高可靠性的产品和系统解决方案。”吴松华说。(责任编辑:刘朋)
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