Analiza wpływu czasu uśredniania pomiarów prędkości wiatru na moc i miesięczną produkcję energii elektrycznej elektrowni (farmy) wiatrowej

Cel: 1. Porównanie i ocena wpływu czasu uśredniania pomiarów prędkości wiatru na moc i energię elektrowni wiatrowej. 2. Minimalizacja błędów obliczeń mocy i energii. 3. Zwiększenie dokładności prognoz i analiz produkcji energii przez farmy wiatrowe. Zastosowania: 1. Analizy i prognozy wytwarzania (produkcji) energii elektrycznej w istniejących i planowanych do wybudowania elektrowniach wiatrowych (farmach). 2. Odtwarzanie danych historycznych do wykonywania dokładniejszych prognoz (predykcji) i analiz produkcji energii. Więcej o zastosowaniach analiz...

Opis:

Moc i energię obliczono dla turbiny wiatrowej o mocy znamionowej 2050 kW (rys.).
Dane pomiarowe prędkości wiatru uśredniono w następujących okresach:

5 minut	10 minut	60 minut (1 h)	1440 minut (24 h)

Wybór miesiąca (okresu) analizy: I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII ROK (Kliknięcie w wykres wyświetla kolejny miesiąc.)
Podsumowanie

---

Wnioski:

1. Rekomenduje się uśrednianie danych pomiarowych (modelowych) wiatru
w okresie 10 minut.
2. Wykorzystanie danych innych niż 10-minutowe wymaga ich przeliczenia lub modelowania.

---

---

5 minut	10 minut
60 minut (1 h)	1440 minut (24 h)

Opis:

• Zielone krzywe z punktami – przebiegi chronologiczne mocy, P w [kW], obliczone z uśrednionych pomiarów wiatru.
• Czarne krzywe – uporządkowane malejąco krzywe mocy, P w [kW].
• Czerwone krzywe – krzywe skumulowane produkcji energii elektrycznej, A w [MWh]: chronologiczne i uporządkowane.

Kliknięcie w powyższe wykresy wyświetla kolejny miesiąc.

---

Wykresy w powiększeniu z dokładniejszym opisem:

Zasadę uśredniania prędkości wiatru przedstawiono na przykładzie tygodnia (1.008 średnich 10-minutowych, 168 średnich 60-minutowych, 7 średnich 1440-minutowych).
Pominięto średnie 5-minutowe ze względu na czytelność poniższego wykresu.

Uśrednianie prędkości wiatru w okresie tygodnia

W analizie nie uwzględniono warunków pogodowych (takich jak np. temperatura, ciśnienie, śnieg, deszcz, porywy itd.). Brakujące dane uzupełniono wartościami średnimi.

Moc i energia elektrowni wiatrowej dla uśrednionego wiatru w okresie 5 minut

Moc i energia elektrowni wiatrowej dla uśrednionego wiatru w okresie 10 minut

Moc i energia elektrowni wiatrowej dla uśrednionego wiatru w okresie 60 minut (1 h)

Moc i energia elektrowni wiatrowej dla uśrednionego wiatru w okresie 1440 minut (24 h)

Wykres sprawności turbiny wiatrowej wykorzystanej w analizie

Wykres sprawności turbiny wiatrowej zamodelowano wykorzystując sztuczne (ontogeniczne) sieci neuronowe w celu zwiększenia efektywności obliczeń, zważywszy na liczbę danych (105.120 na rok dla średnich 5-minutowych).

---

Podsumowanie:

Dla czasu uśredniania pomiarów prędkości wiatru 1440 minut rozbieżności w wynikach uzyskanej miesięcznej produkcji energii zawierały się w przedziale od 56,9% do 106,6% wartości uzyskanych dla czasu uśredniania 5 minut. Średni błąd MAPE wyniósł 0,8%, a maksymalny błąd MAPE wyniósł 43,1% w lipcu.
Dla czasu uśredniania pomiarów prędkości wiatru 60 minut ww. rozbieżności zawierały się w przedziale od 98,0% do 101,5%. Średni błąd MAPE wyniósł 0,8%, a maksymalny błąd MAPE wyniósł 2,0% również w lipcu.

Wpływ czasu uśredniania pomiarów prędkości wiatru na miesięczną produkcję energii elektrycznej

Zestawienie wybranych wyników
analizy wpływu czasu uśredniania pomiarów prędkości wiatru na miesięczną produkcję energii elektrycznej, A

Miara błędu	A(V10)	A(V60)	A(V1440)
MAPE minimalny	0,1%	0,1%	1,2%
MAPE średni	0,3%	0,8%	17,7%
MAPE maksymalny	0,8%	2,0%	43,1%

MAPE – średni absolutny błąd procentowy (ang. mean absolute percentage error).

MAPE podaje o ile procent średnio wynik (prognoza) różni się od wartości rzeczywistej.

  ANALIZY  
  PROGRAMY  
  DORADZTWO