رويكردي جديد براي ارزيابي عملكرد توربين‌ها و مزارع بادي به كمك شاخص توسعه‌يافته ضريب ظرفيت- مطالعه‌ي موردي مزرعه بادي منجيل

A New Method for Performance Evaluation of Wind Turbines and Wind Farms Using Extended Capacity Factor – Case Study of Manjil Wind Farm

امروزه با توجه به رشد روزافزون سهم انرژي بادي در توليد انرژي الكتريكي، وجود شاخص‌هايي به منظور ارزيابي عملكرد توربين‌ها و مزارع بادي از اهميت بالايي برخوردار است. چنين شاخص‌هايي مي‌توانند منجر به استفاده بهينه‌تر از سرمايه‌گذاري انجام‌شده و همچنين توسعه كارامدتر مزارع موجود شوند. با وجود اين كه شاخص ضريب ظرفيت از پتانسيل لازم براي چنين ارزيابي عملكردي برخوردار است، نسخه سنتي فرمولاسيون آن با محدوديت‌هاي بسياري روبه‌رو است. اين پژوهش با توسعه‌دادن مفهوم ضريب ظرفيت، فرمولاسيوني جامع ارائه كرده كه به كمك آن مي‌توان اين شاخص را بر اساس نتايج اندازه‌گيري و شبيه‌سازي براي يك توربين- ژنراتور، مجموعه‌اي از توربين- ژنراتورهاي متصل به يك فيدر يا باس‌بار و كل توربين- ژنراتورهاي يك مزرعه بادي محاسبه كرد. اين فرمولاسيون امكان بررسي ضريب ظرفيت را در دوره‌هاي زماني (سالانه، فصلي و ماهانه) و بازه‌هاي محاسبه‌ مختلف (كل ساعات، ساعت‌هاي خاص و ساعتي) فراهم كرده است. به عنوان يك مطالعه موردي، عملكرد انواع توربين- ‌ژنراتورهاي نصب‌شده در مزرعه بادي منجيل بر اساس نتايج اندازه‌گيري در يك بازه زماني بهره‌برداري بررسي شده و با نتايج شبيه‌سازي اين توربين- ‌ژنراتورها و همچنين با انواع جديدتر سرعت متغير، مقايسه شده است. همچنين ضريب ظرفيت فيدرها، باس‌‌بارها و كل مزرعه به كمك نتايج شبيه‌سازي و نتايج اندازه‌گيري توان خروجي فيدرها در يك بازه زماني بهره‌برداري، محاسبه شده و نتايج مستخرج از تحليل اين ضرايب ظرفيت ارائه شده است. نتايج حاصل از مطالعات عددي، نشان از كارامدي رويكرد جديد ارائه‌شده براي ارزيابي عملكرد توربين‌ها و مزارع بادي به كمك شاخص توسعه‌يافته ضريب ظرفيت دارد.

Nowadays, with the increasing share of wind power in electrical energy sector, performance evaluation indices are of great importance. Such indices can lead to optimal utilization of invested capital and effective development of existing wind farms. Despite having some of the required characteristics, the capacity factor based on traditional definition has some limitation. This study aims to extend the concept of capacity factor and presents a comprehensive formulation in order to calculate this index using measured and simulated data for one turbine, all turbines connected to a feeder or a busbar, and all turbines of a wind farm. This formulation also provides a framework for calculating the capacity factor in various time periods (annual, seasonal, monthly, etc.) and different time slots (all hours, special hours, hourly, etc.). As a case study, performance of the installed wind turbines in Manjil wind farm is investigated over an operation period using both measured and simulated data. Performance evaluation of the farm is also carried out with a newer variable speed type. Moreover, capacity factors of the feeders, busbars, and the entire farm are calculated using the turbines simulated data as well as measured data of the feeders over an operation period, and various results of exploring the obtained capacity factors are presented. Numerical results demonstrate the effectiveness of newly presented method for the performance evaluation of wind turbines and wind farms based on extended concept of capacity factor.