Analys av modeller för simulering av nedstyrning av aktiv effekt i vindkraftsanläggningar

Abstract (Swedish)

Vindkraftens utbyggnad kommer leda till att det i framtiden kommer ställas högre krav på nedstyrning av den aktiva effekten i vindkraftsanläggningar. Denna rapport tar upp hur elproduktionen påverkas vid nedstyrning. Det är inte alltid självklart hur en anläggning påverkas då det är faktorer som turbinlayout, vindriktning och vindhastighet som spelar in.
För att kunna modellera nedreglering av den aktiva effekten har arbetet delvis gått ut på att skapa en aerodynamisk modell av Siemens SWT-2.3-93. Turbinen används i bl. a. anläggningarna Rödsand 2 i Danmark som ägs av E.ON och Lillgrund i Sverige som ägs av Vattenfall. Vidare utvecklades ett program för att kunna genomföra validering av wake-modeller och för att simulera nedstyrning av den aktiva effekten. Wake-modellerna som valideras i rapporten är N.O. Jensens wake-modell och Larsens wake-modell. Valideringen gjordes mot data från Rödsand 2.
Resultaten visar att wake-modellerna kan beräkna produktionen för en större vindkraftsanläggning med liten felaktighet. Däremot blir felaktigheten vid beräkning av produktionen för enskilda turbiner i anläggningen större. Om modellerna ska användas för simulering i realtid måste de anpassas så att de blir tidsberoende.
En av de större utmaningarna är att utveckla vädermodellerna så att produktionsprognoserna blir bättre. Avvikelser på grund av felprognostisering kan vara så stora som ±19 % av den installerade vindkraftseffekten i Sverige. En metod för att gardera sig mot felprognostisering är att man tillåter anläggningar att inte alltid producera maximalt utan att det lämnas en marginal för tillfällig uppreglering vid behov.

Abstract

The expansion of wind power will lead to higher demands on downward regulation of active power in wind power plants. This report treats how the production of electricity is affected by downward regulation. It is not trivial how a wind power plant reacts since factors like turbine layout, wind direction and wind speed have an impact.
To be able to model downward regulation of the active power the work has partly been to create an aerodynamic model of a Siemens SWT-2.3-93 turbine. The turbine is used in large wind power plants as Rödsand 2 in Denmark, owned by E.ON, and Lillgrund in Sweden, owned by Vattenfall. Later in the project a program was developed to validate wake models and to simulate downward regulation of the active power. The wake models used was N.O. Jensen’s wake model and Larsen’s wake model. The validation was made with data from Rödsand 2.
The results show that the wake models are able to calculate the production of a large wind power plant with small errors. Though, the errors are larger for single turbines in the plant. If the models were to be used in real-time simulations they must be adapted to be time dependent.
One of the biggest challenges is to develop the weather models used to make production forecasts. The deviations of inaccurate forecasts in Sweden are as big as ±19 % of the installed wind power. A method to cover for inaccurate forecasts is to allow wind power plants to produce lower than maximum power available so there is a margin for upward regulation if necessary.

• author: Andersson, Emil
• supervisor: Jörgen Svensson; Olof Samuelsson
• organization: Industrial Electrical Engineering and Automation
• course: EIE920 20151
• year: 2015
• type: H3 - Professional qualifications (4 Years - )
• subject: Technology and Engineering
• publication/series: CODEN:LUTEDX/TEIE
• report number: 5360
• language: Swedish
• id: 7410156
• date added to LUP: 2015-12-11 11:36:13
• date last changed: 2015-12-11 11:36:13