Inklusion af dynamisk inflow i model prediktiv regulering af vindmøller

Studenteropgave: Speciale (inkl. HD afgangsprojekt)

  • Henrik Steffensen
  • Anders Overgaard
  • Martin Østergaard Jørgensen
4. semester, Regulering og Automation, Kandidat (Kandidatuddannelse)
Denne afhandling analyserer behovet for inkluder- ing af dynamisk inflow i modelprediktiv regulering af vindmøller. De undersøgte hovedområder er effekt- produktion og tårntræthed. Projektet er foreslået og delvist vejledt af Vestas Wind Systems A/S i Aarhus, Danmark.
I denne afhandling anvendes en 5 MW vindmølle fra NREL, som er en 3-vinget landbaseret opvinds, horisontal-akset vindmølle, der simuleres i FAST. Der er lavet en analyse af systemet og problemet, der klarlægger hvilke ting, der skal med i designet af en modelprediktiv regulator, der inkluderer dynamisk inflow. Derudover er der lavet en evaluering af de mulige forbedringer, som kan vindes ved inkludering af dynamisk inflow. I analysen er metoden rainflow counting undersøgt og anvendt til at udregne tårn- træthed, hvor en skadesækvivalent belastning bliver udregnet.
Der opstilles en model, som inkluderer aerodynamik, drivtog, tårndynamik, vingeaktuator og generator. Herfra bliver modellen delt op i to modeller. En der anvender en quasistatisk inflow model og en som an- vender en simpel dynamisk inflow model. Modellerne er anvendt i to modelprediktive regulatorer, som er sammenlignet. Denne sammenligning er lavet ved hjælp af Pareto kurver, da der eksisterer en afvejn- ing imellem effektproduktion og tårntræthed. Sammenligningen viser en markant forbedring lige over rated vindhastighed, hvor dynamisk inflow er mest markant. Den modelprediktive regulator med information om dynamisk inflow er i stand til at forbedre træthedsækvivalentet med mere end 20%, samtidig med en forbedring på 5% i den gennem- snitlige absolutte effektfejl.
SprogEngelsk
Udgivelsesdato3 jun. 2014
Antal sider152
Ekstern samarbejdspartnerVestas Wind Systems AS
Peter Fogh Odgaard pfo@es.aau.dk
Aftager
ID: 198492369