随着风能在未来能源系统中继续发挥越来越重要的作用，开发商正在转向具有固有更强、更稳定和更丰富的风的海上地点，以最大限度地提高项目的价值。
根据全球风能委员会的数据，就在去年，海上风能投资超过 3000 亿美元，从 2019 年到 2020 年，全球风能行业增长了53% 以上。随着海上风电的持续快速增长，涡轮机越来越高，海上场地变得更加广阔，以产生更多的能源。
然而，随着风能产业向海岸线的延伸，更大的涡轮机和更深的水域使气象情报对于运营决策变得更加重要。员工和海上资产的安全至关重要，如果没有包括风、雷暴、闪电和海况在内的一系列关键天气参数的即时、准确数据，运营安全就会面临风险，并且可能会造成代价高昂的延误。
新环境带来新挑战
海上环境的工作具有挑战性。从难以进入的偏远地区到这些地区苛刻的环境条件，海上风电场的开发面临着若干运营挑战，这些挑战可能导致代价高昂的延误和安全风险。
在海上风电场的建设和维护操作中，强风不仅是人们的安全问题，而且还是船舶、设备和涡轮机部件损坏的主要原因，可能导致数百万美元的维修和停机时间。随着更高的涡轮机和更深水域的更大项目场地，海上涡轮机的装载、运输和安装面临越来越多的挑战。虽然强风对海上作业的成功至关重要，但它们也会显着影响风力涡轮机安装船 (WTIV) 运营团队高效、经济且安全地安装和维护风电场的能力。此外，离岸项目越远，气象和海洋条件就越不宽容。
使这些挑战更加复杂的是，为支持这个不断增长的市场而对 WTIV 的巨大需求极大地限制了这些能够承载从港口建造 150 米涡轮机到安装地点所需的船上起重机和涡轮机部件的专用船舶的可用性. WTIV 配备的腿可以伸到海底以稳定船舶并将其从海中抬起，因此它可以避免直接的波浪冲击并在安装过程中用作稳定的平台。然后，船舶的起重机将涡轮机部件吊起并将它们安装在适当的位置。
由于 WTIV 为海上风电建设和维护带来的众多优势，租用 WTIV 的费用可能为每半小时 20,000 美元(每天高达 300,000 美元)——而为此应用建造一艘新船的价格高达 5 亿美元— 因此，最大限度地减少停机时间至关重要，因为每一秒都很重要。
由于强风、破坏稳定的海浪和其他恶劣的气象条件(闪电、降水、冰冷的温度以及雨、雾、雪或其他障碍物)有可能危及船员安全，严重延误安装操作并延长施工时间，因此至关重要的是随时掌握风浪等气象情况，确保人员和资产安全。
根据全球海上风电健康与安全组织的数据，2020 年全球海上风电场发生了近 750 起健康和安全事故，其中近 300 起导致员工受伤和近 150 件资产受损。确定让起重机吊起涡轮部件、安装叶片的机组人员或将维修人员和/或更换部件运送到海上风电场现场的直升机是否安全，取决于对风、闪电、波浪、能见度和其他天气条件的准确测量在港口和风电场之间以及每个位置。
海上风电装置对天气至关重要，每个涡轮机的安装过程可能需要几天时间。因此，如果安装阶段花费的时间比最初预期的要长，那么每天数十万美元的额外成本通常是不可持续的。同样，最大限度地提高安全性和最大限度地减少停机时间是必不可少的。
恶劣和不可预测的环境条件在海上环境中很常见，这就是为什么决策者需要本地化的气象和预报信息来最大限度地减少这些威胁并最大化海上项目的价值。幸运的是，可以通过利用先进天气传感技术的最新创新来采取预防措施，最大限度地减少工人的损害、停机时间和安全风险。
利用先进的天气洞察力来最大限度地提高安全性并最大限度地减少停机时间
准确可靠的天气感知是了解天气何时适合安全高效地安装风电场的关键。如果没有来自最新风能激光雷达、直升机停机坪监测系统 (HMS)、全球风暴网络和天气传感器的准确可靠的天气信息，要有效缓解风、雷暴、海况和能见度影响的影响，以避免代价高昂的延误并提高安全性是非常困难的.
在海上，风势不可预测，缺乏当地观测会带来挑战。风力激光雷达遥感技术通过同时测量多个高度的风速和风向，能够准确检测可能影响海上作业的危险阵风。现代激光雷达可靠且易于部署，几乎可以放置在船上的任何位置，这可以全面了解风在 WTIV 顶部和场地周围不同位置的发展情况(大气中高达 300 m，覆盖甚至最大的海上涡轮机的全转子扫描)比以往任何时候都更容易。此外，风力激光雷达通常用于起重和安装操作，以帮助确保起重机在海上位置或装货港提升涡轮机部件的正确时机。
当风激光雷达与集成在 HMS 中的天气传感器技术(气压计、温度和湿度探头、能见度传感器、云高仪和波浪测量雷达)相结合时，可以监测更广泛的气象和海洋条件。根据CAP 437：海上直升机着陆区标准通常需要 HMS帮助确保有效的飞行计划和海上设施的安全着陆。这些系统往往配备软件，包括实时数据显示、报告工具和关键警报。借助这些先进的天气洞察力，可以快速量化任何负面影响，使项目运营商能够在关键天气情况下做出更明智的决策，以优化运营、最大限度地减少海上停机时间并确保现场船员的安全。
全球闪电检测传感器网络能够实时检测雷暴，跟踪其轨迹和强度，并支持危险天气警告——甚至在天气雷达范围之外——以帮助最大限度地减少与闪电相关的安全问题，尤其是在直升机运输过程中和操作人员往返海上安装地点。直升机不允许在雷暴中飞行，因此最好提前充分了解雷暴的运动方向和雷电预报，避免安全隐患。此外，在雷暴期间，高海拔的起重机吊装作业会吸引闪电，从而增加发生安全隐患、火灾或爆炸的可能性。安全高效的运营依赖于准确的雷电检测，而预警使决策者能够在雷电威胁到达海上站点之前更好地预测雷电威胁，帮助确保工人安全，同时减少安全停机的持续时间。
总之，先进的天气洞察通过以下方式优化海上风电场的建设和运营：
在突如其来的大风或雷暴袭击之前提醒船上决策者，以便有时间固定起重机和定位船只以确保安全。
全天候 24/7 提供直升机飞行员和交通控制准确的天气和海况信息。
优化最大天气窗口，以实现安全高效的可访问性、安装和长期维护操作。
通过预警提高船员和资产安全。
最大限度地减少停机时间和延迟。
在海上站点进行改进和更新协议，以提高安全性并减少损坏和停机时间——从长远来看可以节省资金。
多年来，维萨拉一直为风电场和其他海上风电项目提供天气感知解决方案，以满足不断发展的行业需求。从坚固耐用的WindCube 海上风电激光雷达到维萨拉的雷暴管理器、全球闪电探测网络 GLD360和直升机甲板监控系统 (HMS)，需要新技术和新技术来维护安全性和性能，同时最大限度地减少损坏、停机时间和责任。
无论是围绕工人受伤/死亡、起重机和涡轮机损坏、起重机活动停止，还是与停机时间相关的延误增加、恶劣天气、强风和闪电都对 WTIV、直升机和支持港口构成严重风险。随着海上风电行业继续进入更恶劣的环境，极端天气条件越来越具有挑战性和不可预测性，准确监测影响您日常运营的气象条件的能力对于最大限度地提高员工和资产安全以及海上风电的价值至关重要项目。
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