Investigation of the impact of wake modelling approaches on wind farm yield via yaw-based control optimization EVALUATED

Detalhes: Para aumentar a viabilidade económica dos parques eólicos, tenta-se aumentar a produção de energia mitigando as perdas de esteira. Embora os operadores de parques favoreçam ainda a maximização da potência em cada turbina, recentemente o controlo colaborativo do parque baseado no desalinhamento intencional das turbinas tem ganho atenção significativa. Esta tese investiga tal estratégia de controlo utilizando diferentes modelos de esteira sob uma variedade de condições atmosféricas e disposição geométrica das turbinas. Os modelos de déficit de velocidade utilizados são o modelo Jensen, o modelo Bastankhah e o modelo Gauss-Curl Hybrid (GCH), este último considerando os efeitos secundários de desalinhamento das turbinas. A optimização do controlo do parque é efectuada numa linha de oito turbinas NREL de 5 MW usando o software FLORIS e o algoritmo de optimização SLSQP. Em geral, o modelo Jensen mostra falta de robustez e não é recomendado para este tipo de estudos. Os dois modelos com perfil de velocidades gaussiano quando utilizados pelo algoritmo de optimização produzem resultados consistentes. Concretizando, o modelo Bastankhah resulta em ângulos de desalinhamento de magnitude quase igual em todo o parque, excepto para a máquina mais a jusante que permanece alinhada com o escoamento não perturbado. Já o modelo GCH sugere um desalinhamento maior na turbina mais a montante, que é gradualmente reduzido em máquinas consecutivas. Para as condições do parque eólico de referência, o aumento de energia alcançado é de 3,59% e 14,66% para os modelos Bastankhah e GCH, respectivamente.

Discussão: janeiro 19, 2021, 14:45

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

AUTOR

Bartlomiej Pawel Rak (ist195299)

ORIENTADOR

Ricardo Balbino Santos Pereira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar Convidado