بهینه سازی نیروگاه های فرا ساحلی: مقایسه بررسی چیدمان های منظم و نامنظم توربین های بادی

زمینه و هدف چیدمان توربین های بادی در مزارع، به صورت منظم یا نامنظم، تاثیر قابل توجهی بر بازدهی کلی سیستم دارد. علی رغم اهمیت این موضوع، تفاوت های عملکردی بین این دو نوع چیدمان تاکنون به طور کامل شناخته نشده است. برای اتخاذ تصمیمات آگاهانه در طراحی مزارع بادی جدید، ضروری است که مزایا و معایب هر یک از این دو نوع چیدمان به دقت بررسی و مقایسه شوند. از جمله مهم ترین شاخص های عملکردی یک مزرعه بادی می توان به طرح های بهینه شده و الگوریتم های طراحی مورد استفاده اشاره کرد که نقش تعیین کننده ای در چیدمان نهایی توربین ها ایفا می کنند.

روش بررسی: تاثیر چیدمان منظم و نامنظم مزرعه بادی بر شاخص های عملکرد انتخابی از طریق یک مطالعه موردی مقایسه ای انجام شده. عملکرد هر دو طرح مزرعه بادی منظم و نامنظم بر اساس سه گروه شاخص های عملکرد که شامل توان تولید شده، خستگی برج ناشی از گردابه، سیستم کابل کشی بین آرایه ای ارزیابی گردید.

یافته ها: عملکرد مزرعه بادی منظم و نامنظم بر اساس شاخص عملکرد توان تولید شده، خستگی برج ناشی از اثر گردابه و سیستم کابل کشی به ترتیب به صورت زیر می باشد:

• در مزرعه بادی نامنظم تولید انرژی سالانه بالاتر و پایداری بیشتری نسبت به جهت باد دارا می باشد. این ویژگی می تواند به طور غیرمستقیم منجر به کاهش هزینه عدم تعادل در بازار برق شود. پایداری بیشتری نسبت به جهت باد به این معنی است که توان خروجی نسبت به نوسانات جهت باد حساسیت کمتری دارد.
• حداکثر آشفتگی موثر در مدل فراندسن در مزارع بادی نامنظم ۲۳.۸% بیشتر از مزارع بادی منظم است؛ استفاده از حداقل فاصله بین توربین ها برای بهبود اثر منفی بر آشفتگی موثر می تواند منجر به کاهش ۲۰ درصدی هزینه ها شود. برای بهبود عملکرد در طرح های مزرعه بادی آینده، اجرای الگوهای توربین بادی نامنظم توصیه می شود. و همچنین حداقل فاصله بین توربین ها با توجه به سطوح آشفتگی اضافه شده اثر گردابه در نظر گرفته می شود.
• بهینه سازی کابل های بین آرایه ای می تواند هزینه کابل ها در مزارع بادی منظم را تا ۱.۱۵% نسبت به مزارع بادی نامنظم افزایش دهد .

بحث و نتیجه گیری: در استفاده از الگوریتم های بهینه سازی الگوهای نامنظم توربین بادی ذاتی می باشد. سه شاخص عملکرد انتخاب شده تا الگوهای منظم و نامنظم با یکدیگر مقایسه شوند. تعیین شاخص های عملکرد ذکر شده، مستقل از سایت و فنی هستند که توسط یک تحلیل تصمیم گیری چند معیاره شناسایی می شود.

کلیدواژه ها:

نیروگاههای فرا ساحلی ، اثر گردابه ، بهینه سازی نیروگاههای بادی.