Minimization of Power Fluctuations of Wind Power Plants when Constructed in Exclusion Zones of Enterprises

Thumbnail Image
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine
Abstract
ENG: Purpose. Development of a methodology for selecting types and quantities of wind turbines built in exclusion zones of industrial enterprises to minimize fluctuations in the power generated by them and increase the efficiency of their use. Methodology. The work used methods of synthesis of systems, computer modeling in the calculation of the optimal number of different types of wind turbines, methods of combinatorics. Findings. The developed method for designing wind power plants built in the exclusion zones of enterprises allows determining the required number of different types of wind turbines with different capacities and nominal values relative to the wind speed, which will provide the necessary generated power with minimal fluctuations. This makes it possible to notably reduce the capacity required for the accumulation of excess generation and to significantly reduce the cost of implementing wind turbines. Originality. The work proposes a methodology for designing wind power plants based on various wind turbines, taking into account their type, power and wind characteristics of the area where the wind power plant is being built. It has been found that the coefficient of fluctuation of the power generated by the wind power plant built on the same type of wind turbines does not depend on the capacity of such a station, nor on the number of wind turbines used, but only on the type of the latter and the wind characteristics of the area where it was built. Practical value. Wind power plants used at enterprises have significant daily and annual fluctuations in the power generated by them. The proposed approach allows reducing fluctuations of power generated by the station, as well as increasing the amount of electricity generation in comparison with the use of the same type of wind turbines.
UKR: Мета. Розробка методики вибору типів і кількості вітроелектроустановок (ВЕУ) при їх будівництві в зонах відчуження промислових підприємств для мінімізації коливань згенерованої ними потужності й підвищення ефективності їх використання. Методика. У роботі використовувалися методи синтезу систем, комп›ютерного моделювання під час розрахунку оптимальної кількості різнотипних ВЕУ, методи комбінаторики. Результати. Розроблений метод проектування вітроелектростанцій, що будуються в зонах відчуження підприємств, дозволяє визначити необхідну кількість різнотипних ВЕУ з відмінними потужностями й номінальними значеннями щодо швидкості вітру, які забезпечать необхідну згенеровану потужність з мінімальними її коливаннями. Це дозволяє значно зменшити ємність, необхідну для накопичення надлишку генерації, та суттєво здешевити реалізацію вітроелектростанцій (ВЕС). Наукова новизна. У роботі запропонована методика проектування вітроелектростанцій на різних ВЕУ, що враховує їх тип, потужність і вітрову характеристику місцевості, де будується ВЕС. Встановлено, що коефіцієнт коливань згенерованої вітроелектростанцією потужності, збудованої на однотипних ВЕУ, не залежить ні від потужності такої станції, ні від кількості використаних вітроустановок, а лише від типу останніх і вітрової характеристики місцевості, де вона збудована. Практична значимість. Вітроелектроустановки, що використовуються на підприємствах, мають значні добові й річні коливання згенерованої ними потужності. Запропонований підхід дозволяє зменшити коливання згенерованої станцією потужності, а також збільшити обсяги генерації електричної енергії в порівнянні із застосуванням однотипних вітроелектроустановок.
Description
Yu. Kachan: ORCID 0000-0001-9984-3646; V. Kuznetsov: ORCID 0000-0002-8169-4598; O. Shram: ORCID 0000-0003-4206-7716
Keywords
wind power plant, power fluctuations, wind characteristics, combinatorial problem, generation, computer modeling, вітроелектростанція, коливання потужності, вітрохарактеристика, комбінаторна задача, генерація, комп’ютерне моделювання, КЕЛІ
Citation
Kachan Yu. G., Kuznetsov V. V., Shram O. A. Minimization of Power Fluctuations of Wind Power Plants when Constructed in Exclusion Zones of Enterprises. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2023. No. 1. P. 115–121. DOI: https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-1/115.