The analysis of power curves of wind power plants
https://doi.org/10.25206/1813-8225-2023-185-58-64
Abstract
The use of wind power plants is growing rapidly, despite the continued growth in the extraction of traditional fossil resources. In this paper, the analysis of the power curves of real wind turbine models and the polynomials common among the scientific community describing the dependence of the wind turbine output power on wind is carried out. The article discusses 82 models of wind power plants with a horizontal axis of rotation, rated power up to 100 kW and with a method of limiting the speed of rotation in the operating mode pitch control. The calculation of the potential generation of each wind turbine at an oil and gas field for a period of twenty years with an interval of one hour is carried out, the Installed Capacity Utilization Factor is calculated, after which the values are compared with the results of calculations based on polynomials of other authors. The results obtained can be widely applied in modeling the operating modes of wind power plants and will improve the accuracy of feasibility studies for the implementation of autonomous power supply systems.
About the Authors
A. A. Belsky
Saint Petersburg Mining University
Russian Federation
Russian Federation
Saint Petersburg
A. I. Zamyatin
Saint Petersburg Mining University
Russian Federation
Russian Federation
Saint Petersburg
References
1. Renewable capacity statistics 2020 // International renewable energy agency (IRENA). 2020. 66 р. ISBN 978-92-9260-239-0.
2. Cherepovitsyn A. E., Tsvetkov P. S., Evseeva O. O. Critical analysis of methodological approaches to assessing sustainability of arctic oil and gas projects // Journal of Mining Institute. 2021. Vol. 249. P. 463–478. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.15.
3. Zhukovskiy Y. [et al]. Scenario Modeling of Sustainable Development of Energy Supply in the Arctic // Resources. 2021. Vol. 10 (12). 124. 25 p. DOI: 10.3390/resources10120124.
4. Stroykov G., Cherepovitsyn A. Y., Iamshchikova E. A. Powering multiple gas condensate wells in Russia’s arctic: Power supply systems based on renewable energy sources // Resources. 2020. Vol. 9 (11). 130. 15 p. DOI: 10.3390/resources9110130.
5. Возобновляемые источники энергии как новый шаг развития для нефтегазовых компаний // KPMG. 2019. 25 c.
6. Sychev Y. A., Zimin R. Y. Improving the quality of electricity in the power supply systems of the mineral resource complex with hybrid filter-compensating devices // Journal of Mining Institute. 2021. Vol. 247. P. 132–140. DOI: 10.31897/PMI.2021.1.14.
7. Abramovich B. N., Bogdanov I. A. Improving the efficiency of autonomous electrical complexes of oil and gas enterprises // Journal of Mining Institute. 2021. Vol. 249. P. 408–416. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.10.
8. Шклярский Я. Э., Васильков О. С. Разработка алгоритма определения мест подключения систем накопления электроэнергии // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 4. С. 165–173. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-4-165-173.
9. Батуева Д. Е. [и др.]. Традиционная углеводородная энергетика в рамках устойчивого развития // О продвижении принципов «зеленой» экономики в целях ускорения научно-технологического прогресса: конф. 2020. С. 12–13. DOI: 10.38006/907345-65-2.2020.12.13.
10. Игошева А. А. Обзор динамики и структуры фонда нефтяных скважин в России // Инновационная наука. 2018. №. 11. С. 71–74.
11. Рыженко В. Ю. Нефтяная промышленность России: состояние и проблемы // Перспективы науки и образования. 2014. № 1 (7). С. 300–314.
12. Шайхисламов Р. М., Рябов С. Ю., Репчук С. В. Методика анализа и оценка перспектив освоения нефтяных месторождений по геолого-физической характеристике. URL: https://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2015/C11/V2/047.pdf (дата обращения: 10.06.2022).
13. Upadhyay S., Sharma M. P. A review on configurations, control and sizing methodologies of hybrid energy systems // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 38. P. 47–63. DOI: 10.1016/j.rser.2014.05.057.
14. Sawle Y., Gupta S. C., Bohre A. K. Review of hybrid renewable energy systems with comparative analysis of off-grid hybrid system //Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 81. P. 2217–2235. DOI: 10.1016/j.rser.2017.06.033.
15. Батуева Д. Е., Шклярский Я. Э., Ревин И. Е. Анализ данных генерации электроэнергии в ветродизельном комплексе с использованием алгоритма SSA // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2021. № 6. С. 69–77.
16. Жуковский Ю. Л. [и др.]. Классификация инструментов инвестиционной поддержки технологий интегрированных энергетических систем // Российский экономический интернет-журнал. 2019. № 3. С. 29.
17. Zhukovskiy Y. L. [et al.]. Analysis of technological changes in integrated intelligent power supply systems // Innovation-Based Development of the Mineral Resources Sector: Challenges and Prospects-11th Conference of the Russian-German Raw Materials. St. Petersburg: Saint-Petersburg mining university, 2018. Vol. 1. P. 249–258.
18. Al-Falahi M. D. A., Jayasinghe S. D. G., Enshaei H. A review on recent size optimization methodologies for standalone solar and wind hybrid renewable energy system // Energy conversion and management. 2017. Vol. 143. P. 252–274. DOI: 10.1016/j.enconman.2017.04.019.
19. Borowy B. S., Salameh Z. M. Methodology for optimally sizing the combination of a battery bank and PV array in a wind/ PV hybrid system // IEEE Transactions on energy conversion. 1996. Vol. 11 (2). P. 367–375. DOI: 10.1109/60.507648.
20. Rajanna S., Saini R. P. Development of optimal integrated renewable energy model with battery storage for a remote Indian area // Energy. 2016. Vol. 111. P. 803–817. DOI: 10.1016/j.energy.2016.06.005.
21. Лаврик А. Ю. [и др.]. Особенности выбора оптимального состава ветро-солнечной электростанции с дизельными генераторами // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22, № 1. С. 10–17. DOI: 10.30724/1998-9903-2020-22-1-10-17.
22. Askarzadeh A., dos Santos Coelho L. A novel framework for optimization of a grid independent hybrid renewable energy system: A case study of Iran // Solar Energy. 2015. Vol. 112. P. 383–396. DOI: 10.1016/j.solener.2014.12.013.
23. Бельский А. А. Ветроэлектрическая установка с регулированием мощности за счет вывода ветроколеса из-под ветра // Естественные и технические науки. 2013. № 1. С. 185–188.
24. Пат. 2021621667 Российская Федерация. База данных ветроэлектрических установок с горизонтальной осью вращения мощностью от 1 до 100 кВт / Бельский А. А., Замятин А. И., Васильева Н. В. № 2021621537; заявл. 27.07.21; опубл. 05.08.21, Бюл. № 8.
25. Data Access Viewer // NASA Power. URL: https://power. larc.nasa.gov/data-access-viewer/ (дата обращения: 10.06.2022).
26. Tayyib M., Odden J. O., Saetre T. O. Irradiance dependent temperature coefficients for MC solar cells from Elkem solar grade silicon in comparison with reference polysilicon // Energy Procedia. 2014. Vol. 55. P. 602–607. DOI: 10.1016/j.egypro.2014.08.032.
27. Moeini B., Haack H., Fairley N. [et al.]. Box plots: A simple graphical tool for visualizing overfitting in peak fitting as demonstrated with X-ray photoelectron spectroscopy data // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 2021. Vol. 250. 147094. DOI: 10.1016/j.elspec.2021.147094ff.ffhal-03298446.
Review
For citations:
Belsky AA, Zamyatin AI. The analysis of power curves of wind power plants. Omsk Scientific Bulletin. 2023;(1):58-64. (In Russ.) https://doi.org/10.25206/1813-8225-2023-185-58-64
Views:
23
JATS XML
Email this article 