Modelowanie mocy i energii elektrowni (farm) wiatrowych
z wykorzystaniem średniodobowych prędkości wiatru


Cel:

1. Zamodelowanie prędkości wiatru 10-minutowych z średnich dobowych.
2. Porównanie i ocena wpływu modelu na moc i energię elektrowni wiatrowej.
3. Minimalizacja błędów obliczeń mocy i energii.
4. 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. Więcej o zastosowaniach prognoz...
wykres sprawności turbiny wiatrowej ENERCON E-70 E4

Opis:

Moc i energię obliczono dla turbiny wiatrowej o mocy znamionowej 2050 kW (rys.).
Dane pomiarowe prędkości wiatru uśredniano w następujących okresach: 10-minutowych i średnio dobowo (1440 min).
Na podstawie 365 danych średnich dobowych prędkości wiatru poszukiwano 52.560 danych 10-minutowych (tj. 365*24*6), w celu zminimalizowania niedokładności obliczeń mocy i energii, związanych z uśrednianiem (więcej).
 Dane wiatru V [m/s]  Moc P [MW]  V [m/s]  Energia A [MWh]
        
Wybór miesiąca (okresu) analizy: (Kliknięcie w wykres wyświetla kolejny miesiąc.)
Podsumowanie

Wnioski:

1. Rekomenduje się model do analiz i prognoz średnioterminowych i długoterminowych.



 Prędkości wiatru V [m/s]  Moc P [MW]
   
 Prędkości wiatru V [m/s]  Moc P [MW] i energia A [MWh]
    

Opis:

  • Zielone krzywe – dot. szukanych wartości dla uśrednień 10-minutowych
    (odpowiednio dla prędkości wiatru, mocy i energii elektrycznej).
  • Niebieskie krzywe – dot. znanych wartości dla uśrednień dobowych
    (odpowiednio dla prędkości wiatru, mocy i energii elektrycznej).
  • Czerwone krzywe – dot. wartości uzyskanych z modelu dla uśrednień 10-minutowych
    (odpowiednio dla prędkości wiatru, mocy i energii elektrycznej).
Kliknięcie w powyższe wykresy wyświetla kolejny miesiąc.


Wykresy w powiększeniu z dokładniejszym opisem:


W modelu wyłączono symulowanie warunków pogodowych (takich jak np. temperatura, ciśnienie, śnieg, deszcz, porywy itd.). Brakujące dane uzupełniono wartościami średnimi.

 Prędkości wiatru, V [m/s],
10-minutowe (szukane) i 1440-minutowe (znane)
 Analizy wpływ częstotliwości pomiaru wiatru (m/s) na moc (kW) i energię elektrowni wiatrowej (MWh) 
 
 Moc 10-minutowa, P [MW],
(model i szukana) i 1440-minutowa (znana)
 Analizy wpływ częstotliwości pomiaru wiatru (m/s) na moc (kW) i energię elektrowni wiatrowej (MWh) 
 
 Uporządkowane prędkości wiatru, V [m/s],
10-minutowe (model i szukane) i 1440-minutowe (znane)
 Analizy wpływ częstotliwości pomiaru wiatru (m/s) na moc (kW) i energię elektrowni wiatrowej (MWh) 
 
 Moc P [MW] i energia skumulowana, A [MWh],
10-minutowe (model i szukane) i 1440-minutowe (znane)
 Analizy wpływ częstotliwości pomiaru wiatru (m/s) na moc (kW) i energię elektrowni wiatrowej (MWh) 
 

Wykres sprawności turbiny wiatrowej wykorzystanej w analizie

Wykres sprawności turbiny wiatrowej ENERCON E-70 E4
Wykres sprawności turbiny wiatrowej zamodelowano wykorzystując sztuczne (ontogeniczne) sieci neuronowe w celu zwiększenia efektywności obliczeń zważywszy na liczbę danych (52.560 na rok, 2.628.000 dla odtwarzania danych z 50 lat).


Podsumowanie:

Analizy produkcji energii elektrycznej przez farmy wiatrowe stanowią ważny element pracy systemu elektroenergetycznego.

Modelowanie energii elektrowni wiatrowych z wykorzystaniem średniodobowych prędkości wiatru
Wykres: Modelowanie analiza mocy energii elektrowni wiatrowych z wykorzystaniem średniodobowych prędkości wiatru A(1440 min) 248,83168 [MWh] w miesiącu XII A(1440 min) 321,73369 [MWh] w miesiącu XI A(1440 min) 224,14096 [MWh] w miesiącu X A(1440 min) 319,96008 [MWh] w miesiącu IX A(1440 min) 125,41372 [MWh] w miesiącu VIII A(1440 min) 131,18764 [MWh] w miesiącu VII A(1440 min) 254,48895 [MWh] w miesiącu VI A(1440 min) 229,36997 [MWh] w miesiącu V A(1440 min) 512,52054 [MWh] w miesiącu IV A(1440 min) 700,83143 [MWh] w miesiącu III A(1440 min) 486,38576 [MWh] w miesiącu II A(1440 min) 767,67674 [MWh] w miesiącu I A(60 min) 317,49437 [MWh] w miesiącu XII A(60 min) 368,4979 [MWh] w miesiącu XI A(60 min) 317,98917 [MWh] w miesiącu X A(60 min) 401,98459 [MWh] w miesiącu IX A(60 min) 228,72427 [MWh] w miesiącu VIII A(60 min) 269,83314 [MWh] w miesiącu VII A(60 min) 363,29743 [MWh] w miesiącu VI A(60 min) 348,41467 [MWh] w miesiącu V A(60 min) 587,92677 [MWh] w miesiącu IV A(60 min) 732,87265 [MWh] w miesiącu III A(60 min) 515,14223 [MWh] w miesiącu II A(60 min) 769,45015 [MWh] w miesiącu I A(10 min) 310,28856 [MWh] w miesiącu XII A(10 min) 356,54911 [MWh] w miesiącu XI A(10 min) 323,91546 [MWh] w miesiącu X A(10 min) 417,2816 [MWh] w miesiącu IX A(10 min) 236,41152 [MWh] w miesiącu VIII A(10 min) 275,3991 [MWh] w miesiącu VII A(10 min) 371,35807 [MWh] w miesiącu VI A(10 min) 363,55736 [MWh] w miesiącu V A(10 min) 606,12626 [MWh] w miesiącu IV A(10 min) 720,04317 [MWh] w miesiącu III A(10 min) 527,11099 [MWh] w miesiącu II A(10 min) 727,79241 [MWh] w miesiącu I Opracowano przez INFORMS.pl

Zestawienie wybranych wyników
modelowania energii elektrowni wiatrowych z wykorzystaniem średniodobowych prędkości wiatru
 Miara błędu A(V10) model A(V1440) znane
 MAPE minimalny 1,8% 2,7%
 MAPE średni 3,0% 23,6%
 MAPE maksymalny 5,7% 52,4%

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

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

Wnioski:


Dzięki zastosowaniu modelowania bardzo znacząco zmniejszono błąd MAPE (średni absolutny błąd procentowy):
  • MAPE średni z 23,6% do 3,0%,
  • MAPE maksymalny z 52,4% do 5,7%,
co potwierdza zasadność stosowania modelowania.


sklep.informs.pl

NapLin DXF 2.5 program do obliczania zwisów, odległości i naprężeń: eksport do DXF, pełzanie i dodatkowy zwis, tablice montażowe z przeprężeniem, regulacja zwisów przewodów w sekcji – szybkie generowanie dokumentacji projektowej do programów: AutoCAD (.dxf), Excel i Word.

Więcej...