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측정 자료와 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 풍력발전단지의 연간발전량 불확도 추정
허수영(Sooyoung Her),허종철(Jongchul Huh) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集B Vol.45 No.10
연간발전량의 불확도는 풍력발전단지 개발 프로젝트의 타당성 평가 및 자금 유치를 위한 중요한 지표이다. 연간발전량의 불확도는 채용된 불확도 구성요소 및 기준에 대한 분석가의 경험과 노하우에 따라 달라질 수 있다. 본 연구에서는 불확도의 결과가 분석가마다 달라지는 문제를 해결하기 위해 현장에서 측정된 데이터와 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 계산방법과 절차를 제시했다. 각각 두 개씩의 육상풍력발전단지와 해상풍력발전단지를 테스트 케이스로 선정하였다. 비선형 불확도 요소인 윈드쉬어 불확도가 증가할수록 GUM과 MCS로부터 추정된 연간발전량의 불확도에 대한 차이가 증가했고 측정-상관-예측 불확도는 AEP 불확도에 많은 영향을 주었다. Uncertainty estimations of the annual energy production (AEP) are an important indicator for project feasibility assessments and project financing attraction of wind farm development projects. The AEP uncertainty estimation results can vary depending on the experience and know-how of the analyst regarding uncertainty components and criteria used. In this study, we developed a calculation method and procedure using measured data and Monte Carlo simulations at the site to address the problem in which the uncertainty estimation results are dependent on the analyst. The AEP uncertainty was estimated for four test cases: two onshore and two offshore wind farms. As the wind shear uncertainty, which is a nonlinear uncertainty factor, increased, the difference in the uncertainty of the AEP estimated using GUM and MCS increased. Moreover, the measure-correlate-predict uncertainty results influenced the AEP uncertainty significantly.
Study on the Power Performance on WindPRO Prediction in the Southeast Region of Jeju Island
현승건(Hyun, Seunggun),김건훈(Kim, Keonhoon),허종철(Huh, Jongchul) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
In order to research the way to evaluate wind resource without actual Met Mast data, this paper has been carried out on the southeastern region of Jeju island, Korea. Although wind turbine has been an economical alternative energy resource, misjudging the prediction of lifetime or payback period occurs because of the inaccurate assessment of wind resource and the location of wind turbine. Using WindPRO(Ver. 2.7), a software for wind farm design developed by EMD from Denmark, wind resources for the southeastern region of Jeju island was analyzed, and the performance of WindPRO prediction was evaluated in detail. Met Mast data in Su-san 5.5Km far from Samdal wind farm, AWS in Sung-san 4.5km far from Samdal wind farm, and Korea Wind Map data had been collected for this work.
양경부(Kyoungboo Yang),조경호(Kyungho Cho),허종철(Jongchul Huh) 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集B Vol.42 No.6
공학적 관점에서 풍력발전단지의 최대 목표는 풍력발전단지에서 생산되는 전기 에너지 생산량을 최대화 하는 것이다. 본 연구에서는 풍력발전단지 설계시 제한된 공간내에서 후류로 인한 에너지 손실을 최소화하여 생산되는 에너지를 최대화하기 위한 풍력터빈 최적배치 알고리즘을 개발하였다. 개발 알고리즘은 확률론적 최적화 기법의 하나인 유전 알고리즘을 기반으로 풍력터빈 배치에 적합한 염색체를 구성하고 단지효율을 목적함수로 사용하여 실제 풍력발전단지를 대상으로 그 성능을 검토하였다. 알고리즘 수행 결과 기존 배치 보다 연간 시스템 이용율이 1.4% 향상되면서 기존 배치의 연간 에너지 생산량 보다 높은 연간 에너지를 발생하는 배치결과를 도출함으로써 풍력단지 설계 과정에 자동배치 알고리즘의 적용 가능성을 보여주었다. The main purpose of a wind farm from an engineering perspective is to achieve maximum energy production. In this study, an algorithm for layout optimization of wind turbines was developed to maximize energy production. This maximized energy production can be achieved by minimizing energy losses due to the wake effects of individual wind turbines. The developed algorithm is based on a genetic algorithm which is one of the stochastic optimization methods. We tested the performance of the algorithm using park efficiency as an objective function in a real wind farm. Results showed that the algorithm yielded an annual capacity factor that was 1.4% higher than that of the existing layout. Our optimal layout algorithm showed the applicability of this automatic layout method to wind farm design and thus can assist to produce more annual energy in wind farm.
방향별 후류를 고려한 풍력발전단지 연간 에너지 생산량 예측 프로그램 개발 및 적용
양경부(Kyoungboo Yang),조경호(Kyungho Cho),허종철(Jongchul Huh) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集B Vol.41 No.7
풍력발전단지에서 연간 에너지 생산량 예측의 정확도를 위해서는 바람 방향별 후류영향에 의한 풍속감소와 이에 따른 발전량 손실을 효과적으로 계산하여야 한다. 본 연구에서는 연간 에너지 생산량 예측을 위하여 방향별 후류영향을 고려한 계산 프로그램을 개발하고, 예측 적합성을 확인하기 위해 실제 풍력발전단지의 연간 에너지 생산량 분석 결과 및 기존 상용 소프트웨어의 계산결과와 비교하였다. 적용된 계산식들은 기존 이론들을 바탕으로 하고 있어 상용 소프트웨어와 동일하지만 풍향별 후류영향 범위의 계산과정에서 차이가 있다. 비교결과 개발 프로그램은 실제 풍력발전단지 전체 시스템 이용율에 1% 이내로 근접하였고 기존 상용 프로그램을 이용한 예측 결과보다 2% 이상 실제 연간 시스템 이용율에 근접하는 결과를 보여주었다. For accurate AEP prediction in a wind farm, it is necessary to effectively calculate the wind speed reduction and the power loss due to the wake effect in each wind direction. In this study, a computer program for AEP prediction considering directional wake effect was developed. The results of the developed program were compared with the actual AEP of the wind farm and the calculation result of existing commercial software to confirm the accuracy of prediction. The applied equations are identical with those of commercial software based on existing theories, but there is a difference in the calculation process of the detection of the wake effect area in each wind direction. As a result, the developed program predicted to be less than 1% of difference to the actual capacity factor and showed more than 2% of better results compared with the existing commercial software.