Lidar, 是 LIght Detection And Ranging 的縮寫，即雷射探測與測量，是一種遙感技術，一般也稱雷射雷達。它使用雷射來測量距離和速度，測量風速只是它眾多用途中的一種，其他應用場景很多，包括三維成像，地形遙感測量等等。
我們先看 Lidar 測風的基本原理，看下面的圖：
圖中右側的黑色部件就是一個原理性的 Lidar 探頭，它包括一個發射器，一個探測器和兩個反射鏡面，一個 45 度平面，一個圓弧面。
發射器發出一個雷射脈衝，當脈衝遇到空氣中的微粒時，會被反射回來。如果此時空氣是靜止的，那麼雷射脈衝會原路返回，按如果顆粒本身有一定的速度，根據速度疊加原理，反射回來的雷射脈衝路線會產生一個偏移，而這個偏移最終會被探測器以入射角度的形式探測到，根據這個角度，就可以反算出微粒的速度了。而這個速度，就是空氣移動的速度，也就是風速。
另外，還可以根據反射回來的實際計算出這個反射微粒的具體位置。所以，Lidar 可以準確地測量到具體點位的風速數據。
基於這種能力，它在風電領域被用於以下三個方面：
1. 風資源評估
在風電領域的最初應用是用來替代進行風資源評估的測風塔，因為用 Lidar 設備可以測量特定高度和位置的風速，而不需要搭建測風塔，這樣可以大大降低成本，尤其是在一些複雜地形和海上，因為這些地方搭建測風塔的成本比較高，難度也比較大。
2. 大型風電機組前饋控制
隨著大型機組越來越多，Lidar 測風系統開始被耦合到風電機組的控制迴路中，參與閉環控制，從而用來降低機組載荷或提升機組捕獲風能的效率。根據它能夠測量準確點位上的風速這樣的特性，我可以做到如下的效果：
其中，紅色圓圈標出的部分就是機組正前方 60 米的空間位置，測出這些位置的準確風速，把這些數據引入控制器迴路中，控制器能夠準確知道將要到來的三維風速情況，就能夠提前作出控制動作達到非常理想的降低機組載荷的效果。
3. 風電場級尾流優化控制
根據風場實際情況，在特定位置布置 Lidar 系統可以實現對整個風場的風速流場進行測量，從而幫助場級系統完成優化控制，尤其是針對尾流效應進行場級調節，從而實現整場最優。
第 1 點應用已經很常見，第 2 點在大型海上機組也有不少案例，目前還沒有看到第 3 點有實際應用。
需要特別說明的是，Lidar 系統有一個不容忽視的缺點，那就是它對大氣環境依賴很強。大氣中的微粒既不能太多也不能太少，大霧、強霧霾天氣都會導致測風失敗，因為整個反射路徑被破壞了。
並且，如果是那種非常乾淨的天氣也不行，因為空氣微粒太少，導致總是在指定位置無法得到反射，從而導致測風失敗。
所以，機組閉環控制中如果引入了 Lidar 的測量結果，該如何面對這種測量失效的狀況也是一個很重要的課題。
最後，有一點要注意 Lidar 不是 Radar (radio detecting and ranging)，我們通常說的雷達，是 Radar ，也就是聲波探測與測量，別搞混了。
參考文獻：
https://www.nrel.gov/docs/fy12osti/55516.pdf
http://dx.doi.org/10.4233/uuid:d6097e3a-1cdd-4845-a71c-90f469d28b7a
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