رویکردی جدید برای ارزیابی عملکرد توربین‌ها و مزارع بادی به کمک شاخص توسعه‌یافته ضریب ظرفیت- مطالعه‌ی موردی مزرعه بادی منجیل

امروزه با توجه به رشد روزافزون سهم انرژی بادی در تولید انرژی الکتریکی، وجود شاخص‌هایی به منظور ارزیابی عملکرد توربین‌ها و مزارع بادی از اهمیت بالایی برخوردار است. چنین شاخص‌هایی می‌توانند منجر به استفاده بهینه‌تر از سرمایه‌گذاری انجام‌شده و همچنین توسعه کارامدتر مزارع موجود شوند. با وجود این که شاخص ضریب ظرفیت از پتانسیل لازم برای چنین ارزیابی عملکردی برخوردار است، نسخه سنتی فرمولاسیون آن با محدودیت‌های بسیاری روبه‌رو است. این پژوهش با توسعه‌دادن مفهوم ضریب ظرفیت، فرمولاسیونی جامع ارائه کرده که به کمک آن می‌توان این شاخص را بر اساس نتایج اندازه‌گیری و شبیه‌سازی برای یک توربین ژنراتور، مجموعه‌ای از توربین ژنراتورهای متصل به یک فیدر یا باس‌بار و کل توربین ژنراتورهای یک مزرعه بادی محاسبه کرد. این فرمولاسیون امکان بررسی ضریب ظرفیت را در دوره‌های زمانی (سالانه، فصلی و ماهانه) و بازه‌های محاسبه‌ مختلف (کل ساعات، ساعت‌های خاص و ساعتی) فراهم کرده است. به عنوان یک مطالعه موردی، عملکرد انواع توربین ‌ژنراتورهای نصب‌شده در مزرعه بادی منجیل بر اساس نتایج اندازه‌گیری در یک بازه زمانی بهره‌برداری بررسی شده و با نتایج شبیه‌سازی این توربین ‌ژنراتورها و همچنین با انواع جدیدتر سرعت متغیر، مقایسه شده است. همچنین ضریب ظرفیت فیدرها، باس‌‌بارها و کل مزرعه به کمک نتایج شبیه‌سازی و نتایج اندازه‌گیری توان خروجی فیدرها در یک بازه زمانی بهره‌برداری، محاسبه شده و نتایج مستخرج از تحلیل این ضرایب ظرفیت ارائه شده است. نتایج حاصل از مطالعات عددی، نشان از کارامدی رویکرد جدید ارائه‌شده برای ارزیابی عملکرد توربین‌ها و مزارع بادی به کمک شاخص توسعه‌یافته ضریب ظرفیت دارد.

A New Method for Performance Evaluation of Wind Turbines and Wind Farms Using Extended Capacity Factor – Case Study of Manjil Wind Farm

Nowadays, with the increasing share of wind power in electrical energy sector, performance evaluation indices are of great importance. Such indices can lead to optimal utilization of invested capital and effective development of existing wind farms. Despite having some of the required characteristics, the capacity factor based on traditional definition has some limitation. This study aims to extend the concept of capacity factor and presents a comprehensive formulation in order to calculate this index using measured and simulated data for one turbine, all turbines connected to a feeder or a busbar, and all turbines of a wind farm. This formulation also provides a framework for calculating the capacity factor in various time periods (annual, seasonal, monthly, etc.) and different time slots (all hours, special hours, hourly, etc.). As a case study, performance of the installed wind turbines in Manjil wind farm is investigated over an operation period using both measured and simulated data. Performance evaluation of the farm is also carried out with a newer variable speed type. Moreover, capacity factors of the feeders, busbars, and the entire farm are calculated using the turbines simulated data as well as measured data of the feeders over an operation period, and various results of exploring the obtained capacity factors are presented. Numerical results demonstrate the effectiveness of newly presented method for the performance evaluation of wind turbines and wind farms based on extended concept of capacity factor.