In accordance with the Carbon-Free Island by 2030 policy of Jeju Special Self-Governing Province, renewable energy sources are increasing in Jejudo Island. Due to the intermittent output characteristics of wind turbines, one of the renewable energy sources, which can cause unbalanced system conditions between the demand load and the power generation of Jejudo Island. The Korea Power Exchange limits the output of wind turbines for stabilizing the Jeju power system. Therefore, this paper proposes a method to supply a limited output of Sangmyeong Wind Farm in Jeju Power system to Energy Storage System(ESS) and Water Electrolysis Device(WED). The voltage and frequency fluctuation of the Jeju power system is checked accordingly. The simulation results are performed using the PSCAD/EMTDC program.
Swartz, R. Andrew;Lynch, Jerome P.;Zerbst, Stephan;Sweetman, Bert;Rolfes, Raimund
Smart Structures and Systems
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제6권3호
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pp.183-196
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2010
Monitoring and economical design of alternative energy generators such as wind turbines is becoming increasingly critical; however acquisition of the dynamic output data can be a time-consuming and costly process. In recent years, low-cost wireless sensors have emerged as an enabling technology for structural monitoring applications. In this study, wireless sensor networks are installed in three operational turbines in order to demonstrate their efficacy in this unique operational environment. The objectives of the first installation are to verify that vibrational (acceleration) data can be collected and transmitted within a turbine tower and that it is comparable to data collected using a traditional tethered system. In the second instrumentation, the wireless network includes strain gauges at the base of the structure. Also, data is collected regarding the performance of the wireless communication channels within the tower. In both turbines, collected wireless sensor data is used for off-line, output-only modal analysis of the ambiently (wind) excited turbine towers. The final installation is on a turbine with embedded braking capabilities within the nacelle to generate an "impulse-like" load at the top of the tower. This ability to apply such a load improves the modal analysis results obtained in cases where ambient excitation fails to be sufficiently broad-band or white. The improved loading allows for computation of true mode shapes, a necessary precursor to many conditional monitoring techniques.
This study aimed to develop an approach to accurately predict the wind models and wind effects of large wind turbines. The wind-induced vibration characteristics of a 5 MW tower-blade coupled wind turbine system have been investigated in this paper. First, the blade-tower integration model was established, which included blades, nacelle, tower and the base of the wind turbine system. The harmonic superposition method and modified blade element momentum theory were then applied to simulate the fluctuating wind field for the rotor blades and tower. Finally, wind-induced responses and equivalent static wind loads (ESWL) of the system were studied based on the modified consistent coupling method, which took into account coupling effects of resonant modes, cross terms of resonant and background responses. Furthermore, useful suggestions were proposed to instruct the wind resistance design of large wind turbines. Based on obtained results, it is shown from the obtained results that wind-induced responses and ESWL were characterized with complicated modal responses, multi-mode coupling effects, and multiple equivalent objectives. Compared with the background component, the resonant component made more contribution to wind-induced responses and equivalent static wind loads at the middle-upper part of the tower and blades, and cross terms between background and resonant components affected the total fluctuation responses, while the background responses were similar with the resonant responses at the bottom of tower.
The various wind turbines have been designed and developed for the century. The precision design of the blade and turbine system considering the wind circumstance is required for the high efficiency. In this paper, we investigated the output characteristics of the horizontal and vertical wind turbine related to the wind velocity. Furthermore we will intend to design the wind turbine blade adapted the urban wind circumstance.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제2권4호
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pp.478-485
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2013
This paper focuses on the design and control of a new concept for wind turbines with a planetary gearbox to realize a power split. This concept, where the generated wind power is split into two parts, is to increase the utilization of the wind power and may be particularly suitable for large scale off-shore wind turbines. In order to reduce the cost of the power electronic devices, a synchronous generator, which is driven by the planetary gear, is directly connected to the power grid without electronic converter. A servo drive, which functions as the control actuator, is connected to the power grid by a power electronic converter. With small scale power electronic device, the current harmonics can also be reduced. The speed of the main shaft is controlled to track the optimal tip speed ratio. Meanwhile the speed of the synchronous generator is controlled to stay at the synchronous speed. The minimum rated power of the servo motor and the converter, is studied and discussed in this paper. Different variants of the wind turbine with a planetary gear are also compared. The controller for optimal tip speed ratio and synchronous speed tracking is given.
해상풍력터빈 시스템은 크게 상부의 풍력터빈과 하부의 지지구조로 구성된다. 해상풍력발전은 육상용 풍력발전보다 우수하다는 평가가 지배적이지만 육상용 풍력발전에서 고려되지 않는 파랑에 의한 주기적인 하중이 추가로 고려되기 때문에 다양한 외부 환경조건에 대하여 높은 안정성 확보가 요구된다. 본 연구에서는 전산유체역학 기법을 활용하여 설계된 해상풍력 하부구조에 대한 하중해석을 수행하고 유한요소해석을 통해 설계된 자중조절형 해상풍력 기초에 대한 구조 건전성을 검토하였다.
The Korea Offshore Wind Power (KWOP) cooperation is planning to construct offshore wind energy farms with an overall rated power of 2.5 GW along the southwestern coast by 2019. Hitherto, various structural types of support structures for offshore wind turbines have been being proposed, but these structures have lacked economic analysis studies. Therefore, their economical superiority to existing types has been difficult to guarantee. An offshore structure with economic efficiency will have a minimum amount of mobilizing equipment and short offshore construction period because of the application of rapid installation methods. Thus, the development of a new support structure with economic efficiency is generally considered to be necessary. Accordingly, this paper proposes a newly developed and more economical jacket type for the offshore support structure. This study confirmed its structural safety and performance by conducting a structural analysis and eigenvalue analysis. The manufacturing and installation costs were then estimated. As a result, the new jacket type of offshore support structure proposed in this study significantly reduced the manufacturing and installation costs. Therefore, it is expected that the proposed jacket will contribute to reducing construction expenses for new wind power farms and invigorating wind power farm businesses.
Aerodynamic characteristic of a small scale wind turbine under the influence of an incoming uniform wind field is studied using k-ω Shear Stress Transport turbulence model. Firstly, the lift and drag characteristics of the blade section consisting of S826 airfoil is studied using 2D simulations at a Reynolds number of 1×105. After that, the full turbine including the rotational effects of the blade is simulated using Multiple Reference Frames (MRF) and Sliding Mesh Interface (SMI) numerical techniques. The differences between the two techniques are quantified. It is then followed by a detailed comparison of the turbine's power/thrust output and the associated wake development at three tip speeds ratios (λ = 3, 6, 10). The phenomenon of blockage effect and spatial features of the flow are explained and linked to the turbines power output. Validation of wake profiles patterns at multiple locations downstream is also performed at each λ. The present work aims to evaluate the potential of the numerical methods in reproducing wind tunnel experimental results such that the method can be applied to full-scale turbines operating under realistic conditions in which observation data is scarce or lacking.
The $9 billion US global wind energy market is experiencing dramatic growth with installed generating capacity up 500% from 7,600 MW at the end of 1997 to nearly 39,300 MW at the end of 2003. With an average annual increase approaching 32%, wind is the world's fastest growing energy source on a percentage basis, and its growth is forecast to continue a double-digit pace into the next decade 1. While much of this growth is fueled by government decisions that are favorable to 'green' or renewable Power, it is also fueled by advances in wind turbine technology as evidenced by larger, more sophisticated machines. As a result, wind turbines are becoming more established as an economically viable alternative to fossil-fueled power generation. Today, wind 'farms' - consisting of anywhere from a single turbine to as many as several hundred turbines - are an important component of the world's source of electric energy.
This study performed a numerical analysis on the effect of platform shape and damaged mooring lines on the movement of the semi-submersible floating offshore wind turbines (FOWT). The NREL 5 MW-OC4-DeepCwind semi-submersible wind turbine was selected as the reference model. In order to find the effect of the semi-submersible floating platform shape, the dynamic movement and feasibility of three different models were observed with and without the presence of turbine blades. In addition, extreme conditions were considered by having one of the mooring lines detached to determine the effects on the FOWT. As a result, the remaining mooring lines deviated to change the surge and sway motion, which could cause a collision with nearby marine structures, and the variation of yaw angle might lead to critical accidents such as rollover. Since the response of the floating platform after receiving mooring line damage may vary depending on the mooring pattern, the location of the mooring damage, and the direction of the wind and waves, detailed simulations showed substantial variation of damage patterns.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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