OPTYMALIZACJA FARM WIATROWYCH: PORÓWNAWCZE ZWIĘKSZENIE WYDAJNOŚCI W WARUNKACH NISKIEJ PRĘDKOŚCI WIATRU

Mustafa Hussein Ibrahim

mustafahussein@uomosul.edu.iq
University of Mosul, Department of New and Renewable Energies (Irak)
https://orcid.org/0000-0002-9950-6524

Muhammed A. Ibrahim


Ninevah University, Department of System and Control Engineering (Irak)
https://orcid.org/0000-0003-4818-1245

Salam Ibrahim Khather


Ninevah University, Department of System and Control Engineering (Irak)
https://orcid.org/0000-0002-9082-2360

Abstrakt

Opracowanie ma na celu optymalizację wydajności farm wiatrowych w regionach o niskiej prędkości wiatru przy użyciu narzędzia HOMER Pro w celu zbadania wpływu mocy turbin wiatrowych na ogólną wydajność farm wiatrowych. Zwiększenie wydajności farm wiatrowych ma zasadnicze znaczenie dla poprawy rentowności i integracji z siecią. Proponujemy utworzenie trzech farm wiatrowych, z których każda ma taką samą moc, ale różni się mocą poszczególnych turbin 1,5 kW, 3,4 kW i 5,1 kW, następnie optymalizujemy ich wydajność w środowisku symulacyjnym. Wykorzystując algorytm optymalizacji HOMER Pro, oceniamy wszystkie farmy wiatrowe przez okres jednego roku, biorąc pod uwagę prędkość wiatru, temperaturę i współrzędne geoprzestrzenne. Chociaż wszystkie farmy wiatrowe mają taką samą moc całkowitą, wyniki symulacji ujawniły różnice w ich zdolnościach generacyjnych, sięgające nawet 22%, faworyzując farmę z mniejszymi turbinami. Co więcej, wyniki wykazały, że wraz ze spadkiem prędkości wiatru wzrasta rozbieżność w wytwarzaniu energii między farmami wiatrowymi, osiągając 51,9% w listopadzie, miesiącu o najniższych prędkościach wiatru. Wyniki te zapewniają kompleksowe zrozumienie zachowania farm wiatrowych, w szczególności w odniesieniu do rozmiarów turbin, i przyczyniają się do wysiłków społeczności badawczej w celu zwiększenia produkcji energii przez farmy wiatrowe w regionach o niskiej prędkości wiatru. Pomagają również znaleźć rozwiązania umożliwiające wykorzystanie energii wiatrowej i zmniejszenie zużycia paliw kopalnych w takich regionach, wypełniając ich międzynarodowe zobowiązania w zakresie zrównoważonego rozwoju.


Słowa kluczowe:

optymalizacja turbin wiatrowych, farmy wiatrowe, HOMER, regiony o niskiej prędkości wiatru, dobór wielkości turbin wiatrowych

[1] The Atmospheric Science Data Center (ASDC): NASA Earth Science Data. NASA [https://earthdata.nasa.gov/eosdis/daacs/asdc] (available: 24.03.2024).
  Google Scholar

[2] Al-Ansari N., Pusch R., Knutsson S.: Suggested landfill sites for hazardous waste in Iraq. Natural Science 5(4), 2013, 463–477.
  Google Scholar

[3] Al-Taai O. T., Wadi Q. M., Al-Tmimi A. I.: Assessment of a viability of wind power in Iraq. American Journal of Electrical Power and Energy Systems 3(3), 2014, 60–70 [https://doi.org/10.11648/j.epes.20140303.12].
  Google Scholar

[4] Al-ubeidi K. M. Y.: Assessment of Wind speed for Electricity Generation in Technical Institute/Mosul. Journal of Kerbala University 10(3), 2012.
  Google Scholar

[5] Arroyo A. et al.: CO2 footprint reduction and efficiency increase using the dynamic rate in overhead power lines connected to wind farms. Applied Thermal Engineering 130, 2018, 1156–1162.
  Google Scholar

[6] Byrne R. et al.: A comparison of four microscale wind flow models in predicting the real-world performance of a large-scale peri-urban wind turbine, using onsite LiDAR wind measurements. Sustainable Energy Technologies and Assessments 46, 2021, 101323 [https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101323].
  Google Scholar

[7] Da Silva A. I. R. D. et al.: Aerodynamic interference caused by wake effects of repowered wind farms on the annual energy production in neighboring wind farms. Sustainable Energy Technologies and Assessments 64, 2024, 103704 [https://doi.org/10.1016/j.seta.2024.103704].
  Google Scholar

[8] Dihrab S. S., Sopian K.: Electricity generation of hybrid PV/wind systems in Iraq. Renewable Energy 35(6), 2010, 1303–1307.
  Google Scholar

[9] Hassoon A. F.: Assessment potential wind energy in the north area of Iraq. International Journal of Energy and Environment 4(5), 2013, 807–814.
  Google Scholar

[10] Hu W. et al.: Wind farm layout optimization in complex terrain based on CFD and IGA-PSO. Energy 288, 2024, 129745.
  Google Scholar

[11] Ibrahim M. H., Ibrahim M. A.: Solar-Wind Hybrid Power System Analysis Using Homer for Duhok, Iraq. Przegląd Elektrotechniczny 97(9), 2021.
  Google Scholar

[12] Ibrahim M. H., Ibrahim M. A.: Modelling and Analysis of SA-SPV System with bi-directional inverter for lighting load. Przegląd Elektrotechniczny 98(5), 2022.
  Google Scholar

[13] Ibrahim M. H., Ibrahim M. A., Khather S. I.: Hydrogen solar pump in nocturnal irrigation: A sustainable solution for arid environments. Energy Conversion and Management 304, 2024, 118219.
  Google Scholar

[14] Iqbal R. et al.: Comparative study based on techno-economics analysis of different shipboard microgrid systems comprising PV/wind/fuel cell/battery/diesel generator with two battery technologies: A step toward green maritime transportation. Renewable Energy 221, 2024, 119670.
  Google Scholar

[15] Kazem H. A., Chaichan M. T.: Status and future prospects of renewable energy in Iraq. Renewable and Sustainable Energy Reviews 16(8), 2012, 6007–6012.
  Google Scholar

[16] Li C., Liu L., Lu X.: A grouping strategy for reinforcement learning-based collective yaw control of wind farms. Theoretical and Applied Mechanics Letters 14(1), 2024, 100491 [https://doi.org/10.1016/j.taml.2024.100491].
  Google Scholar

[17] Mittal P., Christopoulos G., Subramanian S.: Energy enhancement through noise minimization using acoustic metamaterials in a wind farm. Renewable Energy 224, 2024, 120188 [https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.120188].
  Google Scholar

[18] Wafa'a W. A. A., Fouad S. F.: Tectonic and structural evolution of Al-Jazira area. Iraqi Bulletin of Geology and Mining 3, 2009.
  Google Scholar

[19] United Nations: "Sustainable Development Goals" United Nations Sustainable Development, 2024 [https://sdgs.un.org/goals].
  Google Scholar

[20] Sagbansua L., Balo F.: Decision making model development in increasing wind farm energy efficiency. Renewable Energy 109, 2017, 354–362.
  Google Scholar

[21] Wang Q. et al.: Synchronized optimization of wind farm start-stop and yaw control based on 3D wake model. Renewable Energy 223, 2024, 120044.
  Google Scholar

[22] Yadav H. K. et al.: Diurnal variations in wind power density analysis for optimal wind energy integration in different Indian sites. Sustainable Energy Technologies and Assessments 64, 2024, 103744.
  Google Scholar

[23] Zahedi A., AL-bonsrulah H. A., Tafavogh M.: Conceptual design and simulation of a stand-alone Wind/PEM fuel Cell/Hydrogen storage energy system for off-grid regions, a case study in Kuhin, Iran. Sustainable Energy Technologies and Assessments 57, 2023, 103142.
  Google Scholar

[24] Zhang D. et al.: Bilevel optimization of non-uniform offshore wind farm layout and cable routing for the refined LCOE using an enhanced PSO. Ocean Engineering 299, 2024, 117244.
  Google Scholar

[25] Zhang Z. et al.: Identification method of all-operating-point admittance model for wind farms considering frequency-coupling characteristics. International Journal of Electrical Power & Energy Systems 158, 2024, 109953.
  Google Scholar

[26] Zhu L. et al.: Multi-criteria evaluation and optimization of a novel thermodynamic cycle based on a wind farm, Kalina cycle and storage system: an effort to improve efficiency and sustainability. Sustainable Cities and Society 96, 2023, 104718 [https://doi.org/10.1016/j.scs.2023.104718].
  Google Scholar


Opublikowane
2024-12-21

Cited By / Share

Ibrahim, M. H., Ibrahim, M. A., & Khather, S. I. (2024). OPTYMALIZACJA FARM WIATROWYCH: PORÓWNAWCZE ZWIĘKSZENIE WYDAJNOŚCI W WARUNKACH NISKIEJ PRĘDKOŚCI WIATRU. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 14(4), 46–51. https://doi.org/10.35784/iapgos.6369

Autorzy

Mustafa Hussein Ibrahim 
mustafahussein@uomosul.edu.iq
University of Mosul, Department of New and Renewable Energies Irak
https://orcid.org/0000-0002-9950-6524

Autorzy

Muhammed A. Ibrahim 

Ninevah University, Department of System and Control Engineering Irak
https://orcid.org/0000-0003-4818-1245

Autorzy

Salam Ibrahim Khather 

Ninevah University, Department of System and Control Engineering Irak
https://orcid.org/0000-0002-9082-2360

Statystyki

Abstract views: 15
PDF downloads: 4


Licencja

Creative Commons License

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe.