Windparkoptimierung im Betrieb Das Beste heraus holen. Christian Apeah 9. November 2017

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1 Windparkoptimierung im Betrieb Das Beste heraus holen Christian Apeah 9. November 2017

2 Agenda Überblick Wood SgurrOptimizer Advance Control Betriebszeitverlängerung Fazit 2

3 Agenda Überblick Wood SgurrOptimizer Advance Control Betriebszeitverlängerung Fazit 3

4 Wood - Überblick Wood ist ein führendes globales Unternehmen im Bereich Energie und industrielle Anlagen. Wood ist führend im Bereich technischer Services und Ingenieurdienstleistungen. Wood betreibt mit über Mitarbeitern Büros in über 60 Ländern. Wood erwirtschaftet einen Jahresumsatz von 11 Mrd. USD 4

5 Footprint Wir sind überall wo Sie uns brauchen Wir haben einen unvergleichbaren internationalen footprint Wir expandieren konstant in neue Sektoren und Regionen Wir nutzen lokales und internationales Knowhow Sektorenübergreifend Mehr als 600 Büros weltweit

6 Wood clean energy (formerly SgurrEnergy) Gegründet 2002 als SgurrEnergy, Ingenieurbüro im Bereich Erneuerbaren Energien mit dem Hauptsitz in Schottland Übernommen durch die Wood Group 2010, Umfirmierung in Wood im Oktober 2017 Globales Netzwerk Über 300 erfahrene Berater und Ingenieure (u.a. Bau-, Elektro- und Maschinenbauingenieure). BSI Akkreditierung & UKAS ISO/IEC Akkreditierung für die Leistungskurvenvermessung (anerkannt bei allen WEA Herstellern) 6

7 Wood Plc Incorporation of SgurrEnergy SgurrEnergy acquired by Wood Group Plc SgurrEnergy rebrand to Wood Group Clean Energy Wood Group acquires Amec Foster Wheeler Wood Plc formed $11BN 60+ A new global leader in technical, engineering and project services over $11bn revenue Operating in more than 60 countries WG.100 FTSE 100 listed 160+ Over 160 years experience

8 Agenda Überblick Wood SgurrOptimizer Steuerungsoptiomierung Betriebszeitverlängerung Fazit 8

9 Überblick Forestry Optimisation Aerodynamic Enhancements Yaw Error Correction Advanced Controls 3GW+ Assessed Globally Average AEP Gain of 4% Life Extension Grid Services Noise Management Battery Storage

10 Optimierungsprozess Phase 1 Assessment Datenanalyse Desktop Studie Empfehlungen von technischen und kommerziellen Maßnahmen Phase 2 Implementation Vollständige Umsetzung der relevanten Optimiser Tools Monitoring Performance Verbesserung Phase 3 Validation Validierung der Ertragssteigerung Konstante Beobachtung Proactive Management der Verbesserungen 10

11 Agenda Überblick Wood SgurrOptimizer Advance Control Betriebszeitverlängerung Fazit 11

12 Advanced Controls Hintergrund Probleme mit nicht optimierter WEA Steuerung Niedrigere Erlöse (z.b. Nichterfüllung der Leistungskurve) Vermehrte Stillstandszeiten WEA Höhere Lasten als erwartet führen zu: Erhöhtem Verschleiß Erhöhter Störung (Komponentenfehler) Höhere Betriebs- und Wartungskosten Erhöhter Schallpegel Nichteinhaltung der Netzanforderungen Potenzial für AEP-Verbesserungen von bis zu 5% Senkung der Betriebskosten um ca. 4% 12

13 Advanced Controls Beispiele Ertragsverluste - Verbesserung der Steuerungsstrategie - Korrektur von yaw misalignment Degradation oder Rotorblattupgrades - Neujustierung der Steuerung unter Berücksichtigung des geänderten Blattdesigns - Optimierung der Blattausrichtung Extreme Lasten - Nutzen der Steuerungsmöglichkeiten um hohe und extreme Lasten zu reduzieren/vermeiden. 13 Überdrehzahl; zu hohe Leistung - Präzisere Steuerung bei hohen Windgeschwindigkeiten zur Reduktion von Schnellabschaltungen - Justierung der Steuerung zur Optimierung der Leistung im zulässigen Bereich

14 Advanced Controls WEA Case Study. Power Curve Power [kw] Data Warranty power curve Average measured power Aufgabenstellung Phase 1 Analyse: identifizierte Probleme mit der WEA Steuerung. Änderung und Optimierung der Parameter sowie Standortspezifische Justierungen entwickelt. Ergebnisse Netto Zuwachs - 10m über 10Jahre Profitabler Standort mit hoher Vergütung und 21MW Kapazität Wind speed [m/s] 14

15 Windparksteuerung Umspannwerk und Netz Windpark Netzstatus und Anforderungen des Netzbetreibers Status der WEA, Windgeschwindigkeit und Wakeinformation Windparksteuerung Nebenleistungen Genaue und effiziente Drosselung Leistungsdämpfung und Ramping Aktive Lärmkontrolle Reduzierte und verteilte Lasten Maximierte Leistung Schallemissionsmessung um und im Windpark 450,000/a Mehrerlös durch aktive Lärmkontrolle 15

16 Beispiele zur Optimierung der WEA-Steuerung Ausfälle Degradierung der WEA Übermäßige Lasten Überdrehzahl-Fehler Übermäßige Leistungsabgabe Hardware-Verbessurengen an den Rotorblättern Verbesserung der Kontrollstrategie Richtige Ausrichtung der Windnachführung Anpassung der Steuereinheit, damit die Änderungen in der Aerodynamik berücksichtigt werden, um die Leistung zu optimieren. Intelligente Kontrollstrategie, um Lasten zu reduzieren und die Lebensdauer der Turbine zu verlängern Strengere Regelung bei hohen Windgeschwindigkeiten, um unnötige Abschaltungen aufgrund von Störungen zu reduzieren Anpassung der Steuereinheit, um die Ausgangsleistung auf den richtigen Wert zu reduzieren. Anpassung der Kontrollstrategie um die Änderungen tatsächlich zu implementieren. 16

17 IBC zur Kostensenkung Kontrolle der individuellen Blattverstellung zur Minimierung der Lasten Reagiert auf Bedingungen in Echtzeit Lastmessung an jeder Blattwurzel Einfaches System, das nur Lastsensoren und PLC benötigt Flexibel und abstimmbar für die meisten kritischen Lasten Geringe Kosten mit sehr schneller Amortisation Mit der Überprüfung durch Dritte im Feld bewährt Einzigartig und patentiert 17

18 Agenda Überblick Wood SgurrOptimizer Advance Control Betriebszeitverlängerung Fazit 18

19 Verlängerung der Betriebslaufzeit - Hintergrund Erweiterte Lebensdauer der Getriebe um 40% Erweiterte Lebensdauer der Blätter um 45% Reduziertes Risiko von Hauptlagerausfällen Keine Auswirkungen auf das Lagerleben Sofortige Vorteile im Bereich: Erhöhte technische Verfügbarkeit Erhöhte jährliche Energieausbeute Reduzierte Betriebskosten Verlängerte Lebensdauer für den gesamten Windpark 19

20 Life Extension Case Study Report Extract Life Extension Potential Scope of Work Life extension assessment as part of a wider Optimiser project for a financial investor Outcome Gain m NPV ROI - 10x Next step - Initial phases of life extension now underway 20

21 Warum Einzelblattverstellung (IBC)? Windgradient / Drehung des Windes Abschattungen (Wakes) Coherent eddy Fehlausrichtung der Windnachführung IBC Topographische Effekte Turbulenz Turmeffekte Verlängerung der Lebensdauer durch Verringerung der Lasten in Bezug auf; Windgradient & Drehung (shear/veer), Turbulenz, Abschattungsverluste (Wakes), Fehler in der Windnachführung 21

22 IBC Vorteil: Betriebslaufzeitverlängerung Komponente MTTF Flotte IBC MTTF Flotte- Mittelwert (Jahre) Lebensdauerfaktor Mittelwert mit IBC (Jahre) Getriebe Rotorblatt Hauptlager Windnachführung

23 Life Extension IBC Case Study Financial Performance over 10 years (IBC vs derating) Life Extension Factors Component MTTF Fleet Average (years) IBC Life Extension Multiplier MTTF Fleet Average with IBC (years) Gearbox Blade Main bearing Yaw system Scope of Work Assessment of Individual Blade Control on wind farm in South America due to early gearbox failures Outcome Net gain - $22m in operating profit over 10 years Additional benefit - 45% increase in blade life and 40% increase in gearbox life 23

24 Agenda Überblick Wood SgurrOptimizer Advance Control Betriebszeitverlängerung Fazit 24

25 Fazit Jeder Windpark hat Optimierungspotenzial Nicht jeder Windpark bietet die gleichen Potenziale Individuelle Analyse erforderlich Optimierung während der Designphase um nachträgliche Optimierung zu minimieren Optimiser kann auch in andere Services integriert werden (TDD, EY etc.) Optimiser kann sowohl für den eigenen Windpark sowie für geplante Zukäufe verwendet werden Von Optimiser können sowohl Finanzierenden Banken, Investoren, Käufern sowie Verkäufern profitieren (nach Set-Up) 25

26 Referenzen Land Gesamtleistung (MW) Jahr Ergebnis (% Parkertrag) GB % GB % Schweden % Schweden % China % USA % GB % Polen % Frankreich % Schweden % GB Portfolio NPV Zugewinn Schweden % GB Portfolio NPV Zugewinn 26

27 Fragen? Christian Apeah Team Leader Technology Hamburg Office christian.apeah@woodplc.com 27

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