This study aimed to investigate differences in turbulence intensity and turbine loads among onshore wind farms located in various types of terrain. To achieve this, simulations were conducted for two onshore wind farms with identical wind turbines and capacity but situated on complex and flat terrains. The simulations used meteorological data gathered over a 10-year period from automatic weather stations nearest to the wind farms. WindSim and WindPRO software tools were employed for wind field and load analysis, respectively. The simulation results revealed that wind farm A, situated on complex terrain, exhibited significantly higher effective turbulence intensity than wind farm B on flat terrain, as expected. Consequently, the load indices of several wind turbines exceeded 100 % in wind farm A, indicating that the turbines could not reach their design lifespan. From the simulation study, aimed at reducing both the effective turbulence intensity and turbine loads, it became evident that while increasing turbine spacing could decrease effective turbulence intensity to some extent, it couldn't completely resolve the issue due to the inherently high ambient turbulence intensity on complex terrain. The problem with wind turbine loads could only be completely resolved by using wind turbines with a turbine class of A+, corresponding to a reference turbulence intensity of 0.18.
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.
Kim, Jin-Han;Kwon, Il-Han;Park, Ung-Sik;Yoo, Neungsoo;Paek, Insu
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.34
no.2
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pp.82-90
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2014
The MERRA reanalysis data provided online by NASA was applied to predict the annual energy productions of two largest wind farms in Korea. The two wind farms, Gangwon wind farm and Yeongyang wind farm, are located on complex terrain. For the prediction, a commercial CFD program, WindSim, was used. The annual energy productions of the two wind farms were obtained for three separate years of MERRA data from June 2007 to May 2012, and the results were compared with the measured values listed in the CDM reports of the two wind farms. As the result, the prediction errors of six comparisons were within 9 percent when the availabilities of the wind farms were assumed to be 100 percent. Although further investigations are necessary, the MERRA reanalysis data seem useful tentatively to predict adjacent wind resources when measurement data are not available.
Because of the nature of wind, the output power of wind turbines fluctuates according to wind speed variation. Therefore, many countries have set up wind-turbine interconnection standards usually named as Grid-Code to regulate the output power of wind farms to improve power system reliability and power quality. This paper proposes three operation modes of wind farms such as maximum power point tracking (MPPT) mode, single wind turbine control mode and wind farm control mode to control the output power of wind turbines as well as overall wind farms. This paper also proposes an operation scheme of wind farm to alleviate power fluctuation of wind farm by choosing the appropriate control mode and coordinating multiple wind turbines in consideration of grid conditions. The performance of the proposed scheme is verified via simulation studies in PSCAD/EMTDC with doubly-fed induction generator (DFIG) based wind turbine models.
Because of being environmentally friendly, renewable energy resources has been growing at a high rate. Wind energy is one of the most successfully utilized of such sources for producing electrical energy. Due to the randomness of wind speed, wind farms can not supply power with a balanceable level as well as conventional power plants. The reliability evaluation of wind power is more and more important. Capacity credit is used to estimate the capacity credit of power systems including wind farms. This paper presents a method of capacity credit calculation for a power system considered wind farms and shows how it gets study on an actual power system (the Jeju Island power system). The paper describes the step of capacity credit calculation and presents test results, which indicate its effectiveness.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.8
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pp.60-66
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2013
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.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.12
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pp.1965-1970
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2016
This paper studies generator rescheduling technique for congestion management in power system with wind farms. The proposed technique is formulated to minimize the rescheduling cost of conventional and wind generators to alleviate congestion subject to operational line overloading. The generator rescheduling method has been used with incorporation of wind farms in the power system. The locations of wind farms are selected based upon power transfer distribution factor (PTDF). Because all generators in the system do not need to participate in congestion management, the rescheduling has been done by generator selection based on the proposed generator sensitivity factor (GSF). The selected generators have been rescheduled using linear programming(LP) optimization techniques to alleviate transmission congestion. The effectiveness of the proposed methodology has been analyzed on IEEE 14-bus systems.
Park, Taesik;Kwak, Nohong;Moon, Chaeju;Cha, Seungtae;Kwon, Seongchul
KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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v.1
no.1
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pp.73-77
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2015
Offshore wind farms extend a distance from an onshore grid to increase their generating power, but long distance and high power transmissions raise a lot of cost challenges. LFAC (Low Frequency AC) transmission is a new promising technology in high power and low cost power transmission fields against HVDC (High Voltage DC) and HVAC (High Voltage AC) transmissions. This paper presents an economic comparison of LFAC and HVDC transmissions for large offshore wind farms. The economic assessments of two different transmission technologies are analyzed and compared in terms of wind farm capacities (600 MW and 900 MW) and distances (from 25 km to 100 km) from the onshore grid. Based on this comparison, the economic feasibility of LFAC is verified as a most economical solution for remote offshore wind farms.
Wind power planning aims to locate and size wind farms optimally. Traditionally, wind power planners tend to choose the wind farms with the richest wind resources to maximize the energy benefit. However, the capacity benefit of wind power should also be considered in large-scale clustered wind farm planning because the correlation among the wind farms exerts an obvious influence on the capacity benefit brought about by the combined wind power. This paper proposes a planning model considering both the energy and the capacity benefit of the wind farms. The capacity benefit is evaluated by the wind power capacity credit. The Ordinal Optimization (OO) Theory, capable of handling problems with non-analytical forms, is applied to address the model. To verify the feasibility and advantages of the model, the proposed model is compared with a widely used genetic algorithm (GA) via a modified IEEE RTS-79 system and the real world case of Ningxia, China. The results show that the diversity of the wind farm enhances the capacity credit of wind power.
Nguyen, Thanh Hai;Lee, Dong-Choon;Van, Tan Luong;Kang, Jong-Ho
Journal of Power Electronics
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v.13
no.5
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pp.909-918
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2013
This paper proposes a coordinated control of the reactive power between the STATCOMs (static synchronous compensators) and the grid-side converters (GSC) of wind farms equipped with PMSGs (permanent-magnet synchronous generators), by which the voltage fluctuations at the PCC (point of common coupling) are mitigated in the steady state. In addition, the level of voltage sags is reduced during grid faults. To do this, the GSC and the STATCOM supply reactive power to the grid coordinately, where the GSCs are fully utilized to provide the reactive power for the grid prior to the STATCOM operation. For this, the GSC capability of delivering active and reactive power under variable wind speed conditions is analyzed in detail. In addition, the PCC voltage regulation of the power systems integrated with large wind farms are analyzed for short-term and long-term operations. With this coordinated control scheme, the low power capacity of STATCOMs can be used to achieve the low-voltage ride-through (LVRT) capability of the wind farms during grid faults. The effectiveness of the proposed strategy has been verified by PSCAD/EMTDC simulation results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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