This paper discussed the Feasibility study of wind power generation considering the topographical characteristics of Korea. In order to estimate the exact generation of wind power plants, we analyzed and compared wind resources in mountain areas and plain areas by introducing not only wind speed, the most important variable, but also wind distribution and wind standard deviation that can reflect the influence of landform sufficiently. According to the results of this study, generation was almost the same at wind power plants installed in southwestern coastal areas where wind speed was low as at those installed in mountain areas in Gangwondo where wind speed was high. This demonstrates that the shape parameter of wind distribution is low due to the characteristics of mountain areas, and the standard deviation of wind speed is large due to the effect of mountain winds, therefore, actual generation compared to southwestern coastal areas is almost similar in mountain areas even though wind speed is high.
Energy generation from an instrumented Skystream 3.7 small wind turbine was used to investigate the effect of ambient turbulence levels on wind turbine power output performance. It is widely known that elevated ambient turbulence level results in decreased energy production, especially for large sized wind turbine. However, over the entire wind speed range from cut in to the rated wind speed, the measured energy generation increased as ambient turbulence levels elevated. The impact degree of turbulence levels on power generation was reduced as measured wind speed approached to the rated wind speed of 13m/s.
In this paper, a sensorless pitch angle control method for a wind generation system is suggested. One-step-ahead prediction control law is adopted to control the pitch angle of a wind turbine in order for electric output power to track target values. And it is shown that this control scheme using the inverse dynamics of the controlled system enables us to predict current wind speed without an anemometer, to a considerable precision. The inverse input-output of the controlled system is realized by use of an artificial neural network. The proposed control and wind speed prediction method is applied to a Double-Feed Induction Generation system connected to a simple power system through computer simulation to show its effectiveness. The simulation results demonstrate that the suggested method shows better control performances with less control efforts than a conventional Proportional-Integral controller.
In this paper a robust controller using adaptive backstepping technique is proposed to control the speed of wind power generation system. To make wind power generation truly cost effective and reliable, advanced and robust control algorithms are derived to on-line adjust the excitation winding voltage of the generator based on both mechanical and electrical dynamics. This method is shown to be able to achieve smooth and asymptotic rotor speed tracking, as justified by analysis and computer simulation.
대체 에너지 기술 개발을 위해 지난 20년 동안 풍력 발전에 관련한 기술들이 축적되어왔다. 풍력 발전은 자연적으로 부는 바람을 에너지원으로 사용하므로 환경 친화적이며 경제적이다. 이러한 풍력 발전의 효율적인 운영을 위해서는 시시각각 변하는 자연 바람의 세기를 정확도 높게 예측할 수 있어야 한다. 풍속을 평균적으로 얼마나 정확하게 잘 예측하는지도 중요하지만 실제 값과 예측 값의 절대 오차의 최댓값을 최소화시키는 것 또한 중요하다. 발전 운영 계획 측면에서 예측 풍속을 통한 예측 발전량과 실제 발전량의 차이는 경제적 손실을 가져오는 원인이 되므로 유연한 운영 계획을 세우기 위해 최대 오차가 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 풍속 예측 방법으로 과거 풍속 변화 추세뿐만 아니라 기상청 예보와 시기적인 풍속의 특성을 고려하기 위한 경향 값을 반영하여 수치 예측 알고리즘으로 학습한 풍속 예보 모델을 제안한다. 기상청 예보는 풍력 발전 단지를 포함하는 비교적 넓은 지역의 풍속을 예보하지만 풍속을 예측하고자 하는 국소지점에 대한 풍속 예측의 정확도를 높이는데 상당히 기여한다. 또한 풍속 변화 추세는 긴 시간동안 관측한 풍속을 세세하게 반영할수록 풍속 예측의 정확도를 높인다.
The wind-speeds among geographically close wind-farms have high correlations seasonally. This paper presents a novel wind-speed sampling method which sincerely reflects the correlation among wind-speeds of different wind-farms. In the proposed method, the wind-speed samples are generated through the statistical data analysis of the measured past wind-speed data and are adequate to be applied to generation adequacy assessment based on random sampling. In the proposed method, the specific probability distribution need not to be assumed and sufficiently accurate wind-speed samples can be generated based only on the measured past data. The proposed method is applied to the two wind-farm problem to show its applicability.
New concept of wind energy conversion system is proposed to increase the energy density at a given working space. The quality of wind for wind power generation is depend on its direction and speed. However, the quality is not good on land because wind direction is changeable all the time and the speed as well. The most popularly operated wind turbine system is an axial-flow free turbine. But its conversion efficiency is less than 30% and even less than 20% considering the operating time. In this research, a cross-flow type wind turbine system is proposed with a convergent-divergent duct system to accelerate the low speed wind at the inlet of the wind turbine. Inlet guide vane is also introduced to the wind turbine system to have continuous power generation under the change of wind direction. In here, the availability of wind energy generation is evaluated with the change of the size of the inlet guide vane and the optimum geometry of the turbine impeller blade was found for the innovative wind power generation system.
Necessity has compelled man to improve upon the art of tapping wind energy for power generation; an apt reliever of strain exerted on the non-renewable fossil fuel. The power generation in a Wind Farm (WF) depends on site and wind velocity which varies with time and season which in turn determine wind power modeling. It implies, the development of an accurate wind speed model to predict wind power fluctuations at a particular site is significant. In this paper, Box-Jenkins ARIMA (Auto Regressive Integrated Moving Average) time series model for wind speed is developed for a 99MW wind farm in the southern region of India. Because of the uncertainty in wind power developed, the economic viability and reliability of power generation is significant. Life Cycle Costing (LCC) method is used to determine the economic viability of WF generated power. Reliability models of WF are developed with the help of load curve of the utility grid and Capacity Outage Probability Table (COPT). ARIMA wind speed model is used for developing COPT. The values of annual reliability indices and variations of risk index of the WF with system peak load are calculated. Such reliability models of large WF can be used in generation system planning.
In this paper, a novel method for wind speed estimation in wind power generation systems is presented. The proposed algorithm is based on estimating the wind speed using Support-Vector-Machines for regression (SVR). The wind speed is estimated using the generator power-speed characteristics as a set of training vectors. SVR is trained off-line to predict a continuos-valued function between the system's inputs and wind speed value. The predicted off-line function as well as the instantaneous generator power and speed are then used to determine the unknown winds speed on-line. The simulation results show that SVR can define the corresponding wind speed rapidly and accurately to determine the optimum generator speed reference for maximum power point tracking.
Currently, the Korean government is driving the construction of large-scale floating offshore wind farms to increase domestic renewable energy generation and decrease carbon emissions. In offshore wind farms, maintenance approaches can be limited more often than onshore wind farms by marine weather conditions (wave height, etc.). Therefore, maintenance planning optimization is more important to minimize maintenance costs and power generation loss by downtime. Additionally, the power generation of a wind farm is affected by wind speed as well as wind direction because of the wake effect, so it is possible that power generation loss by downtime is also dependent on combinations of weather conditions (wind speed and direction) and the location of wind turbines for maintenance. In this study, the effects of the wind conditions and the locations of tripped wind turbines on power generation loss were explored for a hypothetical floating offshore wind farm. In order to calculate the power generation of a wind farm, a wake effect calculator was developed based on Jensen's formula. Then, a simple methodology of determining maintenance priorities that minimize power generation loss was proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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