图中右侧的黑色部件就是一个原理性的 Lidar 探头，它包括一个发射器，一个探测器和两个反射镜面，一个 45 度平面，一个圆弧面。 发射器发出一个激光脉冲，当脉冲遇到空气中的微粒时，会被反射回来。如果此时空气是静止的，那么激光脉冲会原路返回，按如果颗粒本身有一定的速度，根据速度叠加原理，反射回来的激光脉冲路线会产生一个偏移，而这个偏移最终会被探测器以入射角度的形式探测到，根据这个角度，就可以反算出微粒的速度了。而这个速度，就是空气移动的速度，也就是风速。 另外，还可以根据反射回来的实际计算出这个反射微粒的具体位置。所以，Lidar 可以准确地测量到具体点位的风速数据。 基于这种能力，它在风电领域被用于以下三个方面： 1. 风资源评估 在风电领域的最初应用是用来替代进行风资源评估的测风塔，因为用 Lidar 设备可以测量特定高度和位置的风速，而不需要搭建测风塔，这样可以大大降低成本，尤其是在一些复杂地形和海上，因为这些地方搭建测风塔的成本比较高，难度也比较大。 2. 大型风电机组前馈控制 随着大型机组越来越多，Lidar 测风系统开始被耦合到风电机组的控制回路中，参与闭环控制，从而用来降低机组载荷或提升机组捕获风能的效率。根据它能够测量准确点位上的风速这样的特性，我可以做到如下的效果：
其中，红色圆圈标出的部分就是机组正前方 60 米的空间位置，测出这些位置的准确风速，把这些数据引入控制器回路中，控制器能够准确知道将要到来的三维风速情况，就能够提前作出控制动作达到非常理想的降低机组载荷的效果。 3. 风电场级尾流优化控制 根据风场实际情况，在特定位置布置 Lidar 系统可以实现对整个风场的风速流场进行测量，从而帮助场级系统完成优化控制，尤其是针对尾流效应进行场级调节，从而实现整场最优。 第 1 点应用已经很常见，第 2 点在大型海上机组也有不少案例，目前还没有看到第 3 点有实际应用。 需要特别说明的是，Lidar 系统有一个不容忽视的缺点，那就是它对大气环境依赖很强。大气中的微粒既不能太多也不能太少，大雾、强雾霾天气都会导致测风失败，因为整个反射路径被破坏了。 并且，如果是那种非常干净的天气也不行，因为空气微粒太少，导致总是在指定位置无法得到反射，从而导致测风失败。 所以，机组闭环控制中如果引入了 Lidar 的测量结果，该如何面对这种测量失效的状况也是一个很重要的课题。 最后，有一点要注意 Lidar 不是 Radar (radio detecting and ranging)，我们通常说的雷达，是 Radar ，也就是电磁波探测与测量，别搞混了。
