Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie (SWE) am Institut für Flugzeugbau Koordinierte Einspeisung. Wie Einzelanlagen lernen im Parkverbund optimal zu arbeiten. Steffen Raach Universität Stuttgart
Introduction Noth Sea situation Source: BMWI - Offshore wind energy, 2015 Universität Stuttgart, Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie am Institut für Flugzeugbau 15.11.2017 2
Introduction What is the problem? Wind farms A control engineering perspective. Advantages 1. Costs of the electricity grid 2. Maintenance costs 3. Land pollution Disadvantages 1. Less energy production 2. Structural loading 3. Energy quality Horns Rev wind farm. Photo by C. Steiness. Universität Stuttgart, Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie am Institut für Flugzeugbau 15.11.2017 3
Introduction What is the problem? Wind farms A control engineering perspective. Power maximation Grid services Horns Rev wind farm. Photo by C. Steiness. Universität Stuttgart, Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie am Institut für Flugzeugbau 15.11.2017 4
Outline 1. Introduction 2. Wind farm control: Concepts and challenges sensors actuators Example: power maximization Example: grid services 3. sowento: From theoretical concept to practice 4. Summary Universität Stuttgart, Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie am Institut für Flugzeugbau 15.11.2017 5
Wind farm control: Concepts and challenges Energy yield: P i = 1 2 ρπr2 3 c p v i v i Thrust: F i = 1 2 ρπr2 2 c T v i v i Horns Rev wind farm. Photo by C. Steiness. Universität Stuttgart, Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie am Institut für Flugzeugbau 15.11.2017 6
Wind farm control: concepts and challenges inputs outputs Universität Stuttgart, Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie am Institut für Flugzeugbau 15.11.2017 7
Wind farm control: Concepts and challenges sensors Use turbines as sensors (observer) Additional sensors: lidar Photo by SWE. Photo by Andrew Scholbrock, NREL Universität Stuttgart, Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie am Institut für Flugzeugbau 15.11.2017 8
Wind farm control: Concepts and challenges wake actuation methods Axial-induction-based control. Wake redirection control. Horns Rev wind farm. Photo by C. Steiness. Universität Stuttgart, Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie am Institut für Flugzeugbau 15.11.2017 9
Wind farm control: Concepts and challenges power maximization Universität Stuttgart, Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie am Institut für Flugzeugbau 15.11.2017 10
Wind farm control: Concepts and challenges power maximization Benefits: increased energy yield more flexibility in layout design for future wind farms Challenges: model accuracy implementation P. M. O. Gebraad et al. (2014). Wind plant power optimization through yaw control using a parametric model for wake effects - a CFD simulation study Universität Stuttgart, Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie am Institut für Flugzeugbau 15.11.2017 11
Wind farm control: Concepts and challenges grid services Question: active power control intelligent power curtailment predictability of power yield Universität Stuttgart, Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie am Institut für Flugzeugbau 15.11.2017 12
Wind farm control: Concepts and challenges grid services energy yield power reference Universität Stuttgart, Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie am Institut für Flugzeugbau 15.11.2017 13
From theoretical concept to practice expert knowledge www.sowento.com sowento TTI - Technologie-Transfer-Initiative GmbH an der Universität Stuttgart Nobelstraße 15, 70569 Stuttgart engineering services advanced control solutions
sowento - vision From concept to practice controller design and implementation lidar services floating wind turbine design synthesis Photo from DTU-USTUTT-CENER Triple Spar test campaign at DHI in 2016
Summary general concepts of wind farm control challenges in sensors and actuation two examples: power maximization, active power control Universität Stuttgart, Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie am Institut für Flugzeugbau 15.11.2017 16
Vielen Dank! Steffen Raach E-Mail raach@ifb.uni-stuttgart.de Telefon +49 (0) 711 685-68303 Fax +49 (0) 711 685- Acknowledgments The control group of TU Delft, with Prof. Jan- Willem van Wingerden is acknowledged. sowento TTI GmbH: www.sowento.com Universität Stuttgart