Jung Ji-Young;Shin Hyung-Ki;Park Kwang-Kun;Choi Woo-Young;Park Ji-Woong;Kim Ho-Geon;Lee Soo-Gab;Smith Robert Rawlinson;Jamieson Peter;Quarton David
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2006.06a
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pp.241-244
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2006
Recently wind turbines become large, constructed as farms and going out to offshore. Different design approach from onshore is needed for offshore wind turbine. At this paper concept and preliminary design of an offshore wind turbine of 3MW rated power are performed. The concept design started from modelling of the generator and gearbox. With these modelling the optimum specifications was acquired. Integrated type of drive train is designed with all parts are mounted on the tower top as the offshore maintenance strategy. At the preliminary stage control system, power production algorithm and safety system are designed. Load calculation is also performed. The 3MW offshore wind turbine concept/preliminary design and the process of design are obtained as results.
Renewable energy is emerging as a way for the government to carry out its 2030 carbon-neutral policy. In this regard, the demand for wind turbine generators for renewable energy is increasing. As a result of restrictions due to civil complaints, offshore wind power generators are actively being developed. At this time, offshore wind power generation has higher maintenance costs, material costs, and installation costs compared to onshore wind power generation. So, an economic evaluation that calculates imports and costs is an important task. The levelized cost of energy (LCOE) is an economic evaluation index used in the energy field. In this paper, based on AEP calculated by windpro, the LCOE calculated by the wind power cost estimation model published in the NREL Economic Analysis Report, installing one 15 MW unit and installing one 20 MW unit and seven units were reviewed and analyzed. As a result, AEP was calculated as 0.140($/Kwh) for the installation of a single 15 MW, 0.142($/Kwh) for the installation of a single 20 MW, and 0.119 ($/Kwh) for the installation of a 20 MW farm. Therefore, it was confirmed that the installation of the single 20 MW was more economical than the installation of the single 15 MW and the installation of the 20 MW farm was most economical.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.11
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pp.89-95
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2013
In resent years, Offshore Wind Farm (OWF) is being actively developed. Typically, OWF has a better wind resource than onshore one, but also have a very high investment cost and maintenance cost. Furthermore, due to a difficulty of geographical access, OWF can be affected by the failure for a longer time. As the result, OWF has a higher loss cost. Therefore, a reliability evaluation should be performed more carefully at OWF planning stage. In this paper, a methodology for the reliability evaluation on inner grid is suggested. Inner grid connects wind turbines via submarine cables and transfers power to offshore substation. According to location of the faulted cable under layouts of inner grid, the transfer ability of inner grid is influenced. In order to indicate the transfer ability of inner grid, several indices are introduced such as PNDR, EEND and EENDC. To demonstrate the methodology described in this paper, diversity case studies were performed.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.5
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pp.39-45
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2013
Wind power is one of the fastest growing renewable energy sources. In these days, wind turbine shifts from onshore to offshore because the offshore wind farm has a abundant wind resource. However, offshore wind turbine is not easy to access, it has a long downtime when the failures of the wind turbine component occur. Therefore, the appropriate wind turbine maintenance plan is required to meet the economic and reliability of the components. This paper proposes the maintenance planning method based on the RCM(Reliability Centered Maintenance) to determine an economical maintenance cycle to satisfy the appropriate reliability of the wind turbine components. In order to compare the proposed method with the conventional RCM method, critical components are selected in the case study because they have a long downtime and a large amount of total cost.
Kim, Seong-Gyun;Ryu, Geon Hwa;Kim, Young-Gon;Moon, Chae-Joo
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.17
no.2
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pp.265-278
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2022
The global energy paradigm is rapidly changing by centering on carbon neutrality, and wind energy is positioning itself as a leader in renewable energy-based power sources. The success of onshore and offshore wind energy projects focuses on securing the economic feasibility of the project, which depends on securing high-quality wind resources and optimal arrangement of wind turbines. In the process of constructing the wind farm, the optimal arrangement method of wind turbines considering the main wind direction is important, and this is related to minimizing the wake effect caused by the fluid passing through the structure located on the windward side. The accuracy of the predictability of the wake effect is determined by the wake model and modeling technique that can properly simulate it. Therefore, in this paper, using WindSim, a commercial CFD model, the wake diffusion pattern is analyzed through the sensitivity study of each wake model of the proposed onshore wind farm located in the mountainous complex terrain in South Korea, and it is intended to be used as basic research data for wind energy projects in complex terrain in the future.
Maintenance works of offshore wind turbines could take a longer time, which causes the reduction of their energy production efficiency, than those of onshore wind turbines owing to severe offshore environment. Subsequently, preventive maintenance measures are required to increase the production efficiency. Thus, we proposed a wheel-based Underwater Pole Climbing Robot (UPCR) platform, which was aimed at the periodic inspection and maintenance of the substructures of the offshore wind turbines, with three advantages: high speed, good mobility and low power consumption. In the proposed platform, a self-locking system using a gripper module was adopted for preventing slippery problem and a dual configuration was chosen for moving on a branched structure. As a result, the proposed robot was able to continuously climb, preserve it's position at the pole without consuming energy, and move from the pole to the other branched pole. The results of this research show that the UPCR has basic moving capabilities required for the underwater work for the substructures of the offshore wind turbines.
James Ban;Chuan Ma;Sorrasak Vachirapanyakun;Pasin Plodpradit;Goangseup Zi
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.27
no.4
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pp.33-44
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2023
Wind power is one of the most efficient and reliable energy sources in the transition to a low-carbon society. In particular, offshore wind power provides a high-quality and stable wind resource compared to onshore wind power while both present a higher installed capacity than other renewables. In this paper, we present our new program, the X-WIND program well suitable for the assessment of the substructure of offshore wind turbines. We have developed this program to increase the usability of analysis programs for offshore wind energy substructures by addressing the shortcomings of existing programs. Unlike the existing programs which cannot solely perform the substructure analyses or lack pre-post processors, our X-WIND program can complete the assessment analysis for the offshore wind turbines alone. The X-WIND program is embedded in AutoCAD so that both design and analysis are performed on a single platform. This also performs static and dynamic analysis for wind, wave, and current loads, essential for offshore wind power structures, and includes pre/post processors for designs, mesh developments, graph plotting, and code checking. With this expertise, our program enhances the usability of analysis programs for offshore wind energy substructures, promoting convenience and efficiency.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.8
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pp.905-911
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2012
To establish a floating offshore wind turbine simulation model, a tension leg platform is added to an onshore wind turbine. The wind load is calculated by using meteorological administration data and a power law that defines the wind velocity according to the height from the sea surface. The wind load is applied to the blade and wind tower at a regular distance. The relative Morison equation is employed to generate the wave load. The rated rotor speed (18 rpm) is applied to the hub as a motion. The dynamic behavior of a 2-MW floating offshore wind turbine subjected to the wave excitation and wind load is analyzed. The flexible effects of the wind tower and the blade are analyzed. The flexible model of the wind tower and blade is established to examine the natural frequency of the TLP-type offshore wind turbine. To study the effect of the flexible tower and blade on the floating offshore wind turbine, we modeled the flexible tower model and flexible tower-blade model and compared it with a rigid model.
This paper introduces the design concepts and characteristics of WinDS3000$^{TM}$ which is a trade mark of Doosan's 3MW offshore/onshore wind turbine. WinDS3000$^{TM}$ has been designed in consideration of high RAMS (Reliability, Availability, Maintainability and Serviceability) and cost effectiveness for the TC Ia condition in GL guideline. An integrated drive train design with an innovative three-stage gearbox has been introduced to minimize nacelle weight of the wind turbine and to enhance a high reliability for transmission. A permanent magnet generator with full converter system has been introduced to get higher efficiency in part load operation, and grid friendliness use of 50 Hz and 60 Hz grid. A pitch regulated variable speed power control with individual pitch system has been introduced to regulate rotor torque while generator reaction torque can be adjusted almost instantaneously by the associated power electronics. An individual pitch control system has been introduced to reduce fatigue loads of blade and system. The wind turbine has been also equipped with condition monitoring and diagnostic systems in order to meet maintainability requirements. And internal maintenance crane in nacelle has been developed. As a result, the maintenance cost was dramatically reduced and maintenance convenience also enhanced in offshore condition.
풍력개발 기술이 발전함에 따라 풍력발전시스템이 점차 대용량화되는 추세이며, 경제성 있는 풍력단지 건설을 위해 점차 대단지화 되어가고 있는 실정이다. 이로 인해 풍력 발전단가(Cost of electricity, COE)도 개선되고 있다. 풍황이 양호한 풍력발전단지의 경우, 풍력발전 COE는 현재 50~60원/kWh 수준으로 타 신재생에너지원에 비해 경쟁력이 높고, 석탄 화력의 COE와 비교해 봐도 동등한 수준 혹은 더욱 경쟁력 있는 수준으로 감소하였다. 풍력발전단지 조성을 위해서는 시스템의 효율과 고효율, 저비용의 풍력발전시스템을 풍황이 좋은 지역에 설치할 때 낮은 COE를 가지는 경제성 있는 발전단지가 가능하다. 동급 용량 풍력발전시스템을 같은 지역에서 설치하여 에너지생산량을 증대시키기 위해서는 블레이드 지름의 증가시켜 유량을 증가시키거나 타워의 높이를 증가시켜 풍속을 증가시키는 방안이 있다. 이 경우 블레이드 길이와 타워 높이 증가에 의한 시스템 비용의 증가가 발생하는데, 에너지생산량 증가에 의한 수익비용과 시스템 비용 증가에 의한 자본비용은 서로 반비례로 영향을 미친다. 이를 위해 최소의 COE의 최대의 순현재가치(Net Present Value, NPV)를 갖는 목적함수로 두고 블레이드의 최적 길이와 타워의 최적 높이를 선정하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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