Performance-Analyse und Optimierung von Windparks durch Kombination von SCADA-Daten mit Sodar oder Lidar

Transkript

1 Performance-Analyse und Optimierung von Windparks durch Kombination von SCADA-Daten mit Sodar oder Lidar Roger Dorweiler anemos-jacob GmbH

2 Läuft Ihre Anlage wie sie soll? Diese nicht! normalised power wind speed (m/s) Möglicher Mehrgewinn durch Performanceanalysen sind längst erkannt. Es gibt aber unterschiedliche Wege zum Erkenntnisgewinn.

3 Gängige Verfahren SCADA-Daten mit Gondelanemometer Quelle: energy3k Gondellidar Quelle: GH ispin Quelle: ROMO Wind Sodar / Lidar / Mast

4 Vorteile bei der Verwendung von Sodar oder Lidar Analyse ganzer Windparks mit 1 oder 2 Geräten (anstatt ein Gerät pro Anlage) Schneller und einfacher Aufbau möglich Einfluss des Höhenprofils detektierbar Einfluss der Turbulenz auf die Performance am Standort analysierbar Keine Montage von Geräten an der WKA Erweiterung auf IEC-konforme LK-Messung möglich, da das Sodar klassifiziert ist Alle Auswertungen basieren auf realen Windgeschwindigkeiten (freie Anströmung) Der Offset der Windrichtungsmessung kann sehr genau verifiziert werden

5 Nachteil bei der Verwendung von Sodar oder Lidar für einen gesamten Park Größerer Abstand zu einigen der Windkraftanlagen Es gibt eine einfache wie effektive Methode, diesen Nachteil zu umgehen

6 Ermittlung von Korrekturfaktoren für die Gondelanemometer

7 Großer Vorteil der Fernmessung gegenüber allen anderen Verfahren! Die Sodarmessung links mit ihren vielen Messebenen hilft, die Strömung zu verstehen. Hier kommt der Wind in niedrigen Höhen aus Tälern im Norden und Südwesten, aber im Nordwesten in größeren Höhen direkt über einen Berg.

8 Windparkeffekte

9 Fall 1: Untersuchung nach Errichtung Abschattungsverluste Ertragsunterschied zwischen Anlagen viel stärker als erwartet Ursachen: Windrose => in HWR hintereinander Häufigkeitsverteilung des Windes => k-parameter real größer Niedrige Turbulenz => stärkere Abschattung Schubbeiwerte => Anlagenspezifisch zu niedrig

10 Fall 2: Untersuchung nach Errichtung Kombination aus Modellrechnungen und Scadadaten-Analyse Leistungskennlinie verschlechtert Ursachen: Schubbeiwerte zu niedrig Im Nachlauf schlechtere Leistungskennlinie hier gelten keine Garantien!

11 Fall 3, Positivbeispiel: Abweichung Berechnung von Realerträgen Basis: Windmessung / WindFarmer (Parkberechnung mit gemessener Turbulenz) PWG 78 % - 94 %, Mittel 85 % mittlerer Höhenexponent ca. 0,5 Turbulenz von sehr hoch bis niedrig Modellfehler WAsP beim Waldeinfluss erkennbar sehr konsistentes Anlagenverhalten! sehr gute Modellierung des Parkwirkungsgrades

12 Fall 4, Fledermausabschaltung Tatsächliche Ertragsverluste aufgrund von Fledermausschutz um mehrere % zu hoch Grund: Zu niedrig gemessene Windgeschwindigkeiten am Gondelanemometer

13 Leistungskennlinien

14 Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen Parameter: Luftdichte Turbulenz Höhenprofil Winddrehung (Scherung) Strömungsneigung???

15 Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen Quelle: GH

16 Ergebnisse von Nachmessungen Ursachen: typisches Verhalten des Anlagentyps Serienstreuung Standortbedingungen Messunsicherheit Schlussfolgerungen Quelle: DNVGL, vorgetragen bei PCWG typische Abweichung von der Soll-Kennlinie ist herstellerabhängig Standortbedingungen spielen jedoch auch eine Rolle Unsicherheit der Leistungskennlinienmessungen ist geringer als in Berichten nach Norm angegeben Unsicherheit der Leistungskennlinien ist generell nicht groß Serienstreuung (für gut geprüfte Anlagen) ist relativ gering

17 Zusammenfassung Performanceanalysen können sehr lukrativ sein SCADA-Daten können nicht alle relevanten Parameter abbilden (Windrichtung / Höhenprofil) Fernmessgeräte können daher die Performanceanalyse ideal ergänzen Mit einem oder zwei Geräten kann ein kompletter Park analysiert werden Mit einer einfachen Methode kann das Problem des Abstandes Messung WKA gelöst werden Fernmessgeräte können einfach und schnell aufgebaut werden Hoffnung Wenn jetzt weniger Anlagen gebaut werden, findet man vielleicht eher die Zeit um seinen bestehenden Park zu optimieren!