Prognozowanie warunków wiatrowych na potrzeby energetyki wiatrowej

Podobne dokumenty
Metody prognozowania produktywności i ich wpływ na wyniki prognozowania. Kamil Beker

Zaproszenie. Ocena efektywności projektów inwestycyjnych. Modelowanie procesów EFI. Jerzy T. Skrzypek Kraków 2013 Jerzy T.

Dwuletnie studia II stopnia na kierunku fizyka, specjalność Geofizyka, specjalizacje: Fizyka atmosfery; Fizyka Ziemi i planet; Fizyka środowiska

Zmienność wiatru w okresie wieloletnim

PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY ZE ŚRODKÓW UNII EUROPEJSKIEJ W RAMACH EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU SPOŁECZNEGO OPIS PRZEDMIOTU

Rola inwestora w procesie inwestycyjnym. RWE Innogy SEITE 1

Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energi¹ Polskiej Akademii Nauk

STAN I PERSPEKTYWY ROZWOJU SEKTORA MORSKIEJ ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE

1. CHARAKTERYSTYKA STUDIÓW 2. SYLWETKA ABSOLWENTA

Ocena ekonomiczna inwestycji w małe elektrownie wiatrowe

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Nowoczesne narzędzia obliczeniowe do projektowania i optymalizacji kotłów

REGULAMIN ZADANIA KONKURENCJI CASE STUDY V OGOLNOPOLSKIEGO KONKURSU BEST EGINEERING COMPETITION 2011

MORSKA ENERGETYKA WIATROWA W PLANOWANIU ZAGOSPODAROWANIA OBSZARÓW MORSKICH

Algorytmy wspomagania decyzji Czyli co i jak andrzej.rusiecki.staff.iiar.pwr.wroc.pl s.

Obciążenia, warunki środowiskowe. Modele, pomiary. Tomasz Marcinkowski

Algorytmy wspomagania decyzji Czyli co i jak andrzej.rusiecki.staff.iiar.pwr.wroc.pl s. 230/C-3

Matematyka Stosowana na Politechnice Wrocławskiej. Komitet Matematyki PAN, luty 2017 r.

Alternatywne źródła energii. Elektrownie wiatrowe

Mała energetyka wiatrowa

Zastosowanie pomiarów sodarowych do oceny warunków anemologicznych Krakowa

MODELOWANIE SERWOMECHANIZMU HYDRAULICZNEGO NA MASZYNIE CYFROWEJ. 1. Wprowadzenie

Diagnoza psychologiczna: podstawowe kompetencje (II część - decyzje diagnostyczne) Rola intuicji w diagnozie

Model fizykochemiczny i biologiczny

Pionowe Elektrownie Wiatrowe BEZ WZGLÊDU NA TO, SK D WIEJE WIATR.

ANALIZA DOKŁADNOŚ CI PROWADZENIA WYPORNOŚ CIOWYCH OBIEKTÓW NAWODNYCH PO ZADANEJ TRAJEKTORII W RÓŻ NYCH WARUNKACH HYDROMETEOROLOGICZNYCH.

U [V] S Współczynnik redukcji przy obciążeniu indukcyjnym AC S 8 6. Współczynnik redukcji F przy obciążeniu indukcyjnym

Algorytmy i bazy danych (wykład obowiązkowy dla wszystkich)

Przedmowa Czêœæ pierwsza. Podstawy frontalnych automatów komórkowych... 11

SZCZEGÓŁOWY OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA

System przenośnej tablicy interaktywnej CM2 MAX. Przewodnik użytkownika

ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJ CEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE CZERWIEC 2013

Badanie charakterystyk turbiny wiatrowej dla różnych kątów nachylenia łopat turbiny wiatrowej

Dwuletnie studia indywidualne II stopnia na kierunku fizyka, specjalność Metody fizyki w ekonomii (ekonofizyka)

WYNIKI ZA I KWARTAŁ 2010

System Wczesnego Ostrzegania przed skutkami sztormów

WSPÓŁCZYNNIK WYKORZYSTANIA MOCY I PRODUKTYWNOŚĆ RÓŻNYCH MODELI TURBIN WIATROWYCH DOSTĘPNYCH NA POLSKIM RYNKU

ROZCHODZENIE SIĘ POWIERZCHNIOWYCH FAL LOVE A W FALOWODACH SPREśYSTYCH OBCIĄśONYCH NA POWIERZCHNI CIECZĄ LEPKĄ (NEWTONOWSKĄ)

OPIS PRZEDMIOTU. Metody badań zachowań społecznych 1100-PS-36MBZS-sj. Jednolite magisterskie stacjonarne. Dr Alicja Malina. Zaliczenie z oceną

DTR.ZL APLISENS PRODUKCJA PRZETWORNIKÓW CIŚNIENIA I APARATURY POMIAROWEJ INSTRUKCJA OBSŁUGI (DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA)

Temat badania: Badanie systemu monitorowania realizacji P FIO

Potencjał OZE na obszarach wiejskich

MAŁE TURBINY WIATROWE Cz. 1 KOMEL. Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych. Artur Polak

Nazwa modułu kształcenia Nazwa jednostki prowadzącej moduł Kod modułu Język kształcenia Efekty kształcenia dla modułu kształcenia

Sterownik Silnika Krokowego GS 600

ANALIZA WYTRZYMAŁOŚ CIOWA PIONOWEJ PRZEPŁYWOWEJ WYTWORNICY PARY ELEKTROWNI JĄ DROWYCH MICHAŁ N I E Z G O D Z I Ń S K I, WACŁAW ZWOLIŃ SKI (ŁÓDŹ)

Laboratorium LAB1. Moduł małej energetyki wiatrowej

Społecznie odpowiedzialni. Strategie społecznej odpowiedzialności w województwie opolskim

Specjalistyczny moduł oprogramowania WUFI plus umożliwiający precyzyjne modelowanie mikroklimatu i zużycia energii

Podstawowe pojęcia: Populacja. Populacja skończona zawiera skończoną liczbę jednostek statystycznych

Poziom akceptacji społecznej dla farm wiatrowych. Warszawa,23 maja 2012

PŁYTY PROSTOKĄ TNE O JEDNOKIERUNKOWO ZMIENNEJ SZTYWNOŚ CI

Katalog sygnałów pomiarowych. Obowiązuje od 10 marca 2015 roku

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ELEKTROWNIE WIATROWE W GMINIE MYSŁOWICE - PROJEKT

Prognozowanie w hydrologii i klimatologii

TEORIA CHAOSU. Autorzy: Szymon Sapkowski, Karolina Seweryn, Olaf Skrabacz, Kinga Szarkowska

Studentom zostaną dostarczone wzory lub materiały opisujące. Zachęcamy do wykonania projektów programistycznych w postaci apletów.

DYNAMIKA SZTYWNEJ PŁYTY SPOCZYWAJĄ CEJ NA SPRĘ Ż YSTO- PLĄ STYCZNY M PODŁOŻU ZE ZMIENNĄ GRANICĄ PLASTYCZNOŚ CI CZĘ ŚĆ II. SPRĘ Ż YSTE ODCIĄ Ż ENI E

Numeryczna symulacja opływu wokół płata o zmodyfikowanej krawędzi natarcia. Michał Durka

Projekt i etapy jego realizacji*

PODYPLOMOWE STUDIA ZAAWANSOWANE METODY ANALIZY DANYCH I DATA MINING W BIZNESIE

Wykład z dnia 8 lub 15 października 2014 roku

Fundusz porä czeå unijnych BGK

STATECZNOŚĆ DYNAMICZNA Ś MIGŁOWCA Z WIRNIKIEM PRZEGUBOWYM

Cel i zakres pracy dyplomowej inżynierskiej. Nazwisko Imię kontakt Modelowanie oderwania strug w wirniku wentylatora promieniowego

Średni. Mały. Zakres Dół Środek Góra

METODYKA BADAŃ MAŁYCH SIŁOWNI WIATROWYCH

MAKSYMALNIE SPRAWNA TURBINA AEROCOPTER 450

WYZNACZANIE NAPRĘ ŻŃ ENA PODSTAWIE POMIARÓW TYLKO JEDNEJ SKŁ ADOWEJ ODKSZTAŁ CENIA

Instrukcja Laboratoryjna

Niniejszy ebook jest własnością prywatną.

PLAN STUDIÓW STACJONARNYCH PIERWSZEGO STOPNIA DLA KIERUNKU MATEMATYKA NA WYDZIALE MATEMATYKI, INFORMATYKI I EKONOMETRII UNIWERSYTETU ZIELONOGÓRSKIEGO

SPRAWOZDANIE Z REALIZACJI XXXII BADAŃ BIEGŁOŚCI I BADAŃ PORÓWNAWCZYCH HAŁASU W ŚRODOWISKU Warszawa kwiecień 2012r.

Instytut Technologii Informatycznych w Inżynierii Lądowej (L-5) powstał w roku 2006 z połączenia Instytutu Metod Komputerowych w Inżynierii Lądowej

Nowoczesne systemy regulacji wydajności spręŝarek chłodniczych: tłokowych, śrubowych i spiralnych. Część 1. Autor: Marek Kwiatkowski

Potencjał inwestycyjny w polskim sektorze budownictwa energetycznego sięga 30 mld euro

Badanie charakterystyk turbiny wiatrowej w funkcji prędkości wiatru

Ile można pozyskać prądu z wiatraka na własnej posesji? Cz. II

zna metody matematyczne w zakresie niezbędnym do formalnego i ilościowego opisu, zrozumienia i modelowania problemów z różnych

Generacja źródeł wiatrowych cz.2

TRYB PRAC NAD PROJEKTEM UCHWAŁY BUDŻETOWEJ

Energia wiatru w kontekście zmian krajobrazu i zagrożeń przyrodniczych

Prognozowanie pogody i jakości powietrza. Maciej Kryza, Małgorzata Werner, Kinga Wałaszek, Tony Dore

POLITECHNIKA LUBELSKA

Grzegorz Szymczak EDP Renewables

PRZEGLĄ D KRYTYCZNY METOD ANALIZY OSIOWO- SYMETRYCZNEGO PRZEPŁYWU PRZEZ UKŁADY ŁOPATKOWE MASZYN WIRNIKOWYCH JOACHIM J. O T TE (GLIWICE) 1.

Rozdzia 5. Uog lniona metoda najmniejszych kwadrat w : ::::::::::::: Podstawy uog lnionej metody najmniejszych kwadrat w :::::: Zastos

Praca badawcza. Zasady metodologiczne ankietowego badania mobilności komunikacyjnej ludności

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

ZARZĄDZENIE NR 284/VII/16 BURMISTRZA Namysłowa z dnia 11 maja 2016 r. w sprawie sporządzania skonsolidowanego bilansu

Wnioskodawcy. Warszawa, dnia 15 czerwca 2011 r.

. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest porównanie na drodze obserwacji wizualnej przepływu laminarnego i turbulentnego, oraz wyznaczenie krytycznej licz

IDENTYFIKACJA PARAMETRYCZNA MODELU MATEMATYCZNEGO SAMOLOTU. 1. Wprowadzenie

Elektrotechnika I stopień Ogólno akademicki. Przedmiot kierunkowy. Obowiązkowy Polski VI semestr zimowy

Field of study: Computational Engineering Study level: First-cycle studies Form and type of study: Full-time studies. Auditorium classes.

Zadanie 21. Stok narciarski

Warszawa, r. mgr inż. Andrzej Boczkowski Stowarzyszenie Elektryków Polskich Sekcja Instalacji i Urządzeń Elektrycznych

Opiekun dydaktyczny: dr in. Robert ukomski

Wybór specjalności na studiach: stacjonarnych 1 stopnia. Elektroenergetyka prowadzi: Instytut Elektroenergetyki

Transkrypt:

Prognozowanie warunków wiatrowych na potrzeby energetyki wiatrowej Karol Wę doł owski1,3, Konrad Bajer2,3 1 Instytut Fizyki Teoretycznej, Wydział Fizyki UW 2 Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki UW 3 ICM UW

Projekt PROZA Zadanie 2 - Rozwój systemów eksperckich dla energetyki Cel: Opracowanie prognozy produkcji energii elektrycznej dla farm wiatrowych. Wykorzystanie ICM-owych modeli prognozy pogody UM i COAMPS Analiza ma bazować gł ównie na nowoczesnych metodach wnioskowania statystycznego. Dodatkowym elementem ma być analiza CFD (Computational Fluid Dynamics) okolicy farmy wiatrowej.

Potrzeby energetyki wiatrowej Analiza klimatologiczna: Historyczna analiza warunków wiatrowych na danym obszarze (róż a wiatrów, rozkł ad Weibulla) Optymalne rozmieszczenie turbin (turbine siting) Oszacowanie ś redniej rocznej produkcji energii (oraz jej niepewnoś ci) Prognoza produkcji energii (WPF): Prognoza bardzo krótko terminowa (od ~10 min do ~2-4 h ) Prognoza krótko okresowa (24 48 h) Prognoza dł ugo okresowa (~7 dni)

Potrzeby energetyki wiatrowej Rynek energii elektrycznej

Przeglą d istnieją cych rozwią zań Począ tki systemów prognozują cych produkcję energii z farmy wiatrowej: lata 90-te, (Contaxis 1991, Landberg 1994) W ostatnim dzisię cioleciu powstał o wiele projektów badawczych poś wię conych tej tematyce, m.in.: Projekt ANEMOS (Grecja), Projekt CASANDRA (Hiszpania), Argonne National Laboratory Report, Projekty realizowane w Risø National Laboratory np. Intelligent Prognosis Systems for Wind Power Opublikowanych został o wiele artykuł ow przeglą dowych: Sanchez 2006, International Journal of Forecasting Costa et. al. 2008, Renewable and Sustainable Energy Reviews Lei et. a. 2009, Renewable and Sustainable Energy Reviews

Przeglą d istnieją cych rozwią zań Istnieje obecnie wiele systemów WPF dział ają cych operacyjnie: Prediktor, Risø National Laboratory Previento, University of Oldenburg LocalPred i RegioPred, CENER Spanish National Renewable Energy Center The WPPT System, Technical University of Denmark (DTU) Casandra Forecasting System, University of Castilla-La Mancha Sipreólico, University Carlos III of Madrid

Systemy WPF Schemat typowego systemu WPF: ANEMOS Poject Deliverable D-1.2

Systemy WPF Elementy wchodzą ce w skł ad systemów WPF: Modele fizyczne: Numeryczna prognoza pogody (NWP) ( globalna -> mezoskalowa ) Uwzglę dnienie lokalnych efektów, tzw. downscaling (topografia, szorstkoś ć, przszkody) np. WASP, CFD Modele statystyczne (sztuczna inteligencja): Regresja liniowa, szeregi czasowe, AR, ARMA etc. Sieci neuronowe, lasy losowe etc. Dane o produkcji energii i pomiarach wiatru (SCADA) Nasz obszar zainteresowań

Systemy WPF - (nie)dokł adnoś ć (Landberg, 1999) (Argonne National Laboratory Report)

Systemy WPF - (nie)dokł adnoś ć Dokł adnoś ć prognozy prę dkoś ci wiatru i produkcji energii (Argonne National Laboratory Report) Wedł ug autorów wspomnianych raportów najwieksze bł ę dy do wyników wnoszą niedokł adnoś ci w prognozie pogody (amplitudowe i fazowe).

Prediktor schemat (metodologia WASP) (Landberg, 1999)

Prediktor schemat (metodologia WASP) Teorie liniowe: Wpł yw budynków itp.: Perera (1981) Prę dkoś ć tarcia z wiatru geostroficznego (Zilitinkevich, 1989) Zmiana w szorstkoś ci podł oż a (Internal Boundary Layers (IBLs) concept): Larsen et al. (1982), Sempreviva et al. (1990). Profil prę dkoś ci w nutralnej warstwie przyziemnej NWP f, z0 prę dkoś ć tarcia Wpł yw topografii: Jackson and Hunt (1975), Troen (1990). z0 Wiatr na zadanej wysokoś ci teorie liniowe Wiatr lokalny

Metodologia WASP - wady Algebraiczne przejś cie od wiatru geostroficznego do prę dkoś ci tarcia. Nie uwzglę dnienie stabilnosci atmosfery. Liniowe teoria przepł ywu nad wzgórzami zawodzi w przypadku maksymalnego nachylenia stoku wiekszego od 0.2 (11 ). (Ayotte, 2003)

Nasze dział ania (plany) Zastosowanie dokł adniejszego przejś cia od modelu NWP do dolnej czę ś ci warstwy granicznej - jednowymiarowy model WGA Uż ycie modelowania CFD w celu uwzglę dnienia efektów lokalnych (topografia, szorstkoś ć ) inicjalizowane wynikami z modelu jednowymiarowego. 500 H [m] N NE E 400 SE S SW W 300 NW 200 100 0 2 2.5 3 3.5 U [m/s] 4 4.5

Recyrkulacja za wzgórzem (Ishihara et al, 1999) Przepł yw nad wzgórzem o nachyleniu stoku ~0,63, w tunelu aerodynamicznym Re = 1.4 *10^5 (na podstawie wysokoś ci warstwy granicznej) u*~0.212 m/s

Model numeryczny Nieś ciś liwe równania RANS, dla neutralnej warstwy granicznej Domknię cie równań modelem turbulencji RNG k-ε (Yakhot & Orszag, 1986) Warunki brzegowe za Richards & Hoxey 1992, odpowiadają ce neutralnej warstwie przyziemnej: Strumień pę du przez górną powierzchnię równy strumieniowi na powierzchni (prę dkoś ć tarcia) Metoda obję toś ci skoń czonych w pakiecie OpenFOAM

Przykł ad z prawdziwym terenem (Nagawczyna) Teren w modelu COAMPS Teren na podstawie danych SRTM

H [m] 500 N NE E SE 400 S SW W NW 300 200 100 0 2 2.5 3 3.5 4 4.5 U [m/s] Róż nice w profilach wiatru w zależ noś ci od jego kierunku

Zmiana szorstkoś ci podł oż a Dwuwymiarowy przepł yw nad pł askim podł oż em Skokowa zmiana we wspoł czynnika z0

Internal Boundary Layer

Jednowymiarowy model WGA Model zaproponowany u Weng & Taylor 2003 Brak wilgotnoś ci i radiacji, domknię cie modelem E-l Model dobrze wypadł w porówniu opublikowanym przez Cuxart et al 2006 Problemy z implementacją dla przypadku stabilnego

Lepskoś ć turbulentna: Skale dł ugoś ci: dla L<0 dla L>0 Lokalna dł ugoś ć Obukhova

Dla wiatru geostroficznego Ug=10 m/s, z0=0.1m oraz f=1*10-4 1/s uzyskał em prę dkoś ć tarciau*=0,37 m/s. Z równania stosowanego w modelu WASP dostajemy Ug=8.8 m/s

Podsumowanie W ostatnich latach nastą pił bardzo dynamiczny rozwój systemów WPF. Systemy takie są zł oż eniem modeli fizycznych i statystycznych. Kluczową rolę w prognozach krótkoterminowych odgrywa jakoś ć prognozy pogody. Istotnym elementem jest również realizacja wyników prognozy pogody w konkretnej lokalizacji (downscaling). Naszym pomysł em jest poł ą czenie prostego modelu WGA z kodem CFD. Duż o pracy wymaga jeszcze uruchomienie modeli w warunkach stabilnej atmosfery.