بررسي و بهينه‌سازي پارامترهاي مؤثر بر توليد توان ماكزيمم از مزارع بادي در زمين هموار

Study and Optimization of Parameters Affecting the Maximum Power Output of Wind Farms on Flat Ground

زمينه و هدف: باد منبعي از انرژي پاك، فراوان و به طور كامل تجديد‌پذير مي باشد. مزارع بادي بزرگ در حال احداث در سراسر جهان به‌عنوان يك راه پاك براي توليد برق مي باشد، اما اپراتورها هنوز به دنبال موثرترين آرايش توربين هاي بادي در مزرعه بادي براي به حداكثر رساندن جذب انرژي باد هستند. بهينه‌سازي جانمايي مزارع بادي يكي از راه‌هاي افزايش توان خروجي مزرعه بادي مي‌باشد. روش بررسي: در اين مقاله از الگوريتم ژنتيك براي به حداكثر رساندن انرژي خروجي مورد انتظار، استفاده شده است. هدف الگوريتم‌ژنتيك، بهينه‌سازي آرايش مزرعه بادي از نظر مكان، ارتفاع مبتني بر هاب و قطر روتور توربين ها، براي جذب حداكثر انرژي باد و كاهش اثر سايه مي باشد. مدل پيشنهادي با دو سناريو از سرعت باد و جهت توزيع آن از سايت بادي در زمين صاف نشان داده شده است. يافته‌ها: نتايج مطالعه حاضر با نتايج مطالعات پيشين مقايسه شده است. نتايج نشان مي دهد كه با بهينه‌سازي آرايش مزرعه بادي از نظر مكان، ارتفاع مبتني بر هاب و قطر روتور توربين ها به طور هم‌زمان، اجراي بهتري - بر حسب حداكثر مقادير انرژي خروجي مورد انتظار و كاهش اثر سايه - از استراتژي هاي موجود كه فقط به بهينه‌سازي يك يا دو مورد از پارامترها بطور هم‌زمان مي‌پرداختند، را در بر دارد. نتيجه‌گيري: استفاده از توربين‌هاي بادي با ارتفاع هاب و قطر روتور متفاوت در يك مزرعه بادي در واقع مزاياي كاهش اثر سايه و جذب حداكثر انرژي باد را دارد.

Background and Objective: Wind is a clean and abundant of source of energy which is completely renewable. Large wind farms are being built around the world as a way to generate electricity, but operators still seeking the most effective arrangement of wind turbines in the wind farm to maximize absorption of wind energy. Wind farm layout optimization is one the way to increase the output of the wind farm. Method: In this paper, a genetic algorithm to maximize the expected energy output was used. The purpose of the genetic algorithm optimization of wind farm was arranged in terms of location, hub height and rotor diameter of the turbines to capture maximum wind energy and reduce the wake effect. The proposed model with two scenarios of wind speed and direction distribution of wind sites are shown on the flat ground. Results: The results of the present study were compared with the previous studies. The results showed by wind farm layout optimization of the place, the hub height and rotor diameter of the turbines, at the same time, has a better performance - in terms of the maximum value of the expected energy output and reduces the wake effect with strategies which optimize with one or two parameters simultaneously. Discussion and Conclusion: The use of wind turbines with a hub height and rotor diameter varies in a wind farm and has the benefits of reducing the wake effect and captures maximum wind energy.