مقاله بهینه‌سازی چیدمان پویا در زمان واقعی برای کنترل مزرعه بادی شناور دریایی

چکیده

Downstream wind turbines operating behind upstream turbines face significant performance challenges due to reduced wind speeds and increased turbulence. This leads to decreased wind energy production and higher dynamic loads on downwind turbines. Consequently, real-time monitoring and control have become crucial for improving wind farm performance. One promising solution involves optimizing wind farm layouts in real-time, taking advantage of the added flexibility offered by floating offshore wind turbines (FOWTs). This study explores a dynamic layout optimization strategy to minimize wake effects in wind farms while meeting power requirements. Two scenarios are considered: power maximization and power set-point tracking. The methodology involves a centralized wind farm controller optimizing the layout, followed by wind turbine controllers to meet the prescribed targets. Each FOWT employs model predictive control to adjust aerodynamic thrust force. The control strategy integrates a dynamic wind farm model that considers floating platform motion and wake transport in changing wind conditions. In a case study with a 1×3 wind farm layout of 5 MW FOWTs, the results show a 25% increase in stable energy production compared to a static layout in one hour for the first scenario. In the second scenario, desired power production was swiftly and consistently achieved.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

توربین های بادی پایین دست که در پشت توربین های بالادست کار می کنند به دلیل کاهش سرعت باد و افزایش تلاطم ، با چالش های عملکردی روبرو هستند.این منجر به کاهش تولید انرژی باد و بارهای دینامیکی بالاتر در توربین های رو به پایین می شود.در نتیجه ، نظارت و کنترل در زمان واقعی برای بهبود عملکرد مزرعه بادی بسیار مهم است.یک راه حل امیدوارکننده شامل بهینه سازی چیدمان های مزرعه بادی در زمان واقعی ، با بهره گیری از انعطاف پذیری اضافه شده توسط توربین های بادی شناور (FOWTS) است.این مطالعه به بررسی یک استراتژی بهینه سازی طرح پویا برای به حداقل رساندن اثرات بیداری در مزارع بادی در حالی که نیازهای برق را برآورده می کند.دو سناریو در نظر گرفته شده است: حداکثر رساندن قدرت و ردیابی نقطه تنظیم قدرت.این روش شامل یک کنترلر مزرعه بادی متمرکز است که طرح را بهینه می کند و به دنبال آن کنترل کننده های توربین بادی برای تحقق اهداف تعیین شده انجام می شود.هر FOWT از کنترل پیش بینی مدل برای تنظیم نیروی رانش آیرودینامیکی استفاده می کند.استراتژی کنترل یک مدل مزرعه بادی پویا را که در حال تغییر حرکت سکوی شناور و حمل و نقل بیدار در شرایط باد است ، ادغام می کند.در یک مطالعه موردی با یک طرح مزرعه بادی 1×3 از 5 MW FOWTS ، نتایج نشان می دهد 25 ٪ افزایش در تولید انرژی پایدار در مقایسه با یک طرح استاتیک در یک ساعت برای سناریوی اول.در سناریوی دوم ، تولید برق مورد نظر به سرعت و به طور مداوم حاصل شد.