PowerKey - Forbedret vindmøllestyring for drift-optimerede vindparker

Wind Energy Department

Vindparkkontrol er af afgørende betydning for forbedring af vindparkdrift og integration af vindparker i elnettet. Et centralt element i en vindparkkontrol er kontrol af de individuelle møller i en vindpark. I PowerKey udvider og validerer vi funktionaliteten af møllens kontrolsystemer og forbereder disse for håndtering af wake genereret turbulens.

Projektbeskrivelse

Den stigende mængde af vindgenereret energi i elnettet afføder nye krav til drift af vindparker fra elnet-operatører. Som følge heraf er der en stigende grad af fokus på vindparkkontrol med henblik på opnåelse af forøget elproduktion, forøget levetid af møllerne og bedre tilpasning til det overordnede forsyningsnet. Et aktuelt eksempel på dette er det ForskEL støttede projekt Concert. Vindfarmkontrolsystemet fungere som en overordnet distributør af nedreguleringssignaler til parkens møller. Møllernes kontrolsystemer er imidlertid ikke designet med henblik på denne funktionalitet, og konsekvensen er en ikke-optimal integration af møllekontrolsystemer i vindparkkontrolleren. PowerKey projektet adresserer denne problematik ved at udvikle møllekontrolsystemer som bedre kan indgå i en tæt symbiose med vindfarmkontrolsystemer - specielt vindfarmkontrolleren under udvikling i ForskEL projektet Consert. I PowerKey vil der blive udviklet en ny vindmøllekontroller som understøtter vindparkkontrolsystemer med henblik på opnåelse af optimale nedreguleringsstrategier og dermed optimal vindparkdrift. Den udviklede vindmøllekontroller vil blive implementeret på DTUs V52 testmølle med henblik på en fuld-skala validering, hvor såvel vind, wake og lastmålinger inddrages.

Resultater

Formålet med projektet var at udvikle levetidsforlængende kontrolløsninger til regulering af vindmøller. Dette blev gjort med henblik på at reducere omkostningerne ved produktion af vindenergi ved bl.a. at muliggøre inddragelse af information om nettets aktuelle tilstand og derpå udføre op- eller nedregulering. Bedre kontrol kan maksimere effekten og reducere udmattelsesbelastning af vigtige møllekomponenter – og dermed forlænge møllernes levetid. I vindmølleparker, hvor møllerne placeres relativt tæt sammen, vil de enkelte møller påvirke hinanden aerodynamisk. Kølvandet fra opstrømsmøller vil potentielt have en negativ indflydelse på energiudbyttet fra nedstrømsmøller samt øge den strukturelle belastning af disse, såvel som påvirke produktionen (kaldet skyggeeffekt eller wake-effekt). I dette projekt blev der udviklet en strategi for hver enkelt mølle i vindfarmen, så den bidrager optimalt til vindmølleparkens samlede performance og reducerer LCOE (Levelized Cost of Energy, omkostningen pr. kWh). Projektet har konkret undersøgt følgende kontrolmuligheder/strategier: - En vindhastighedsestimator til at forudsige den tilgængelige kinetiske energi i vinden og dermed estimere størrelsen af en endnu ikke udnyttet strømproduktion. - En metode der gør det muligt for vindmøller at reducere tårnbelastningen, når turbulensen er høj. - En model for prædiktiv kontrol, der gjorde det muligt for møllen at inddrage driftsbegrænsningerne i kontrolalgoritmen. Resultaterne og værktøjet ligger til fri afbenyttelse på DTU Wind Energy Controller (open-source platform), hvor flere vindmølleproducenter/-ejere har udtrykt en forventning om at gøre brug af værktøjet.

Key figures

Periode:
2017 - 2020
Bevillingsår:
2017
Egen finansiering:
0,52 mio.
Støttebeløb:
4,71 mio.
Støtteprocent:
90 %
Projektbudget:
5,23 mio.

Kategori

Program
EUDP
Fælles overordnet teknologiområde
Smart Grid og systemer
Journalnummer
64017-0045

Deltagere

Danmarks Tekniske Universitet (DTU) (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
Danmarks Tekniske Universitet (DTU) 4.71 mio. 0.52 mio.

Kontakt

Kontakperson
Mahmood Mirzaei
Adresse

Frederiksborgvej 399

4000 Roskilde

46 77 50 85

Email
mmir@dtu.dk