With the increasing of the penetration rate of large-scale wind farms, a reliable, highly available and cost-effective communication network is needed. As the failure of a WF communication network will significantly impact the control and real-time monitoring of wind turbines, network reliability should be considered into the WF design process. This paper analyzes the network reliability of different WF configurations for the Southwest Offshore project that is located in Korea. The WF consists of 20 WTs with a total capacity of 60 MW. In this paper, the performance is compared according to a variety of indices such as network unavailability, mean downtime and network cost. To increase the network reliability, partial protection and full protection were investigated as strategies that can overcome the impact of a single point of failure. Furthermore, the reliability performances of different network architectures are analyzed, evaluated and compared.
This study draws economic expense factors according to the influence of generation resulted from slipstream and the arrangement of the complex when arranging and designing the complex for offshore windpower development as a model of 50MW offshore wind farm and conducts economics analysis. According to the result of the analysis, O (Optimize) arrangement was the one that has the highest generation for having the best windpower resources in terms of design and being least affected by slipstream; however, the arrangement requires expensive submarine cables and high installation cost. Therefore, according to the analysis of economics, it was thought that 50MW complex should have less economics as BC ratio 0.95 than the series arrangement of main wind direction and I+80 series arrangement would be rather more economical. This economics evaluation provides comparison according to the arrangement of the development complex considering the uncertainty of the electricity price and gross construction cost. And it is expected that the result of economics evaluation would greatly differ by installation capacity, and the reason is that the cost of electric infrastructure takes up a higher portion than the gross construction cost of the development complex. The only way to compensate this part is to make the windpower development complex larger. It seems that it will be necessary to enhance spot applicability to evaluate economics afterwards and pay consistent attention to and conduct follow-up research on the economics evaluation of the complex construction.
The final site of offshore wind power plant should be decided by comprehensive examination of various conditions such as wind resource, sea depth, geology, grid connection, social circumstance and environmental issue. Wind condition is typically regarded as the most important factor because wind energy increases in proportion to wind velocity and it directly relates to the amount of power output, efficiency of power plant and profitability. Advanced countries in the offshore wind power sector such as Denmark, UK and Germany, they are analyzing wind resource accurately by installing the meteorological mast in the ocean in order to get the optimal type of wind turbine and maximum generation efficiency. Also, it is made much of designing offshore power plant on the basis of actual measurement by met-mast and those wind farms have a chance to get the loan with reduced interest rate in project financing. In Korea, the HEMOSU-1 is installed in the ocean around Wido island to analyze wind resource of test bed of 100MW offshore wind power on october last year. This paper deals with the design and construction procedure of the first met-mast in Korea and also shows the site characteristics of test bed. Therefore, this paper will give useful information to local governments and private business sector who are trying to construct offshore wind farm and it can also be a good reference for the following projects of meteorological mast in near future.
The introduction of renewable energy sources into the AC grid can change and weaken the strength of the grid, which will in turn affect the stability and robustness of the doubly-fed induction generator (DFIG) wind farm. When integrated with weak grids, the DFIG wind turbine with vector power control often suffers from poor performance and robustness, while the DFIG wind turbine with synchronized control provides better stability. This paper investigates the critical short circuit ratios of DFIG wind turbine with vector power control and synchronized control, to analyze the stability boundary of the DFIG wind turbine. Frequency domain methods based on sensitivity and complementary sensitivity of transfer matrix are used to investigate the stability boundary conditions. The critical capacity of DFIG wind farm with conventional vector power control at a certain point of common coupling (PCC) is obtained and is further increased by employing synchronized control properly. The stability boundary is validated by electromagnetic transient simulation of an offshore wind farm connected to a real regional grid.
국제사회는 글로벌 기후위기 극복을 위해 2050년까지 탄소중립(Net Zero)을 목표로 다양한 탈탄소 에너지원 개발을 지속하고 있다. 우리 정부에서도 '재생에너지 3020' 정책을 수립하고 태양광이나 풍력을 이용한 에너지 개발계획을 추진함에 따라 해상 풍력발전단지와 같이 연안해역에서 기존에는 볼 수 없었던 대규모 해양개발사업이 추진되고 있다. 해양시설물은 선박의 입장에서 볼 때는 항행 장애물의 일종이며, 해양시설물 설치에 따라 좁아진 수역에서 선박 간 충돌사고 발생 또는 선박과 해양시설물의 접촉사고 발생시 환경오염 및 인명피해 등의 발생이 우려된다. 이에 국내외의 해상풍력발전단지 개발계획을 살펴보고 풍력단지에서 선박의 안전한 통항을 보장하기 위한 제도적 장치가 완비되어 있는지 분석하였으며, 해외의 입법 사례와 국내 법규를 비교하여 법적 사각지대를 해소하기 위한 새로운 법령안을 제안함으로써 대한민국의 관할해역에서 해양시설물의 안전한 운영과 선박의 안전한 통항을 기대하였다.
해상풍력단지 설계과정의 일환으로 실험계획법의 일종인 반응표면분석법을 이용하여 풍력터빈의 최적 배치조건을 연구하였다. 총 36기 터빈을 해상에 설치한다는 가정 하에 터빈들의 행렬조합, 행간 및 열간거리를 반응표면 분석시의 설계변수로 사용하였으며, 터빈 후류손실에 의해 저하되는 발전효율과 내부 전력선 공사비를 목적함수로 고려하였다. 이러한 설계변수와 목적함수간의 관계를 이용한 반응 최적화 분석을 통해 목표 설계조건을 도출하였으며, 해상풍력단지의 경제성을 확보하기 위한 풍력터빈의 배치조건은 "설계범위에서 행수 및 행간거리를 최소화하고, 최적 열간거리를 산정하여 적용해야 한다"는 결과를 얻을 수 있었다.
Research on aged insulation of cables by stress is constantly being considered for reliable and stable power transmission of offshore wind farms. This study aimed to evaluate the insulation characteristic of aged XLPE (cross-linked polyethylene) insulation for application of offshore wind farms. In this study, The XLPE insulation of cable was set as various mechanical strains. The XLPE insulation is exposed to the mechanical stress below yield strain of 5%, 10%, and 20%. Aged samples were tested by using the method of AC BDV (alternative current breakdown voltage), tensile strength, elongation, and SEM (scanning electron microscope) to obtain insulation characteristics. The experimental results show that the dielectric breakdown of the sample with a strain 20% was 50% lower than the unaged sample; thereby, demonstrating that the mechanical strain that occurred in the submarine cables can weaken the insulation characteristics. Therefore, mechanical strain should be monitored when laying and operating submarine cables for offshore wind farms.
The renewable energies such as photovoltaic power, wind power and biomass have grown to a greater extent as decarbonization techniques. The renewable energies are interconnected to power systems (or electrical grids) in order to increase benefits from economies of scale, and the extra attention is focused on the Grid Code. A grid code defines technical parameters that power plants must meet to ensure functions of power systems, and the grid code determined by considering power system characteristics is various across the country. Some TSO (Transmission System Operator) and ISO (Independent System Operator) have issued grid code for wind power and the special requirements for offshore wind farm. The main purpose of the above grid code is that wind farm in power systems has to act as the existing power plants. Therefore wind farm developer and wind turbine manufacturer have great difficulty in grasping and meeting grid code requirements. This paper presents the basic understanding for grid codes of developed countries in the wind power and trends of those technical requirements. Moreover, in grid code viewpoint, the active power control of wind power is also discussed in details.
The use of high-strength grout applied for facility foundations and bridges has recently been expanding in offshore wind farm. Wind farm in offshore require bearing capacity for horizontal loads such as wind, waves, and earthquakes. In order to improve the bearing force of the base part, sufficient fluidity and a certain strength should be ensured so that the high-strength grout is densely charged in the narrow space of the connection part. Therefore, in this study, changes in fluidity and strength according to the ratio of PC-based superplasticizer mixed in high-strength grout were measured. As a result, as the ratio of the superplasticizer increased, fluidity increased and strength decreased. However, the strength did not decrease when the ratio of superplasticizer was above a 0.005. Therefore, it was confirmed that the fluidity change was remarkable when a 0.005 ratio of PC-based superplasticizer were added.
We have studied biofouling in Korea's offshore wind farms by using image analysis through monitoring and surface energy analysis. To observe the biofouling characteristics, samples were fabricated using Micron extra 2 and PropOne, which have a self-polishing property, and Hempathane HS 55610, which is used in substructure coatings. The manufactured samples were installed at the bottom of a ladder in a substructure, and monitored for 10 months. The most biofouling occurred in the sample without the self-polishing property, and algae, barnacles and corallinales were observed. The surface energy analysis used the Owens-Wendt-Rabel and Kaelble (OWRK) model, which uses the contact angles of two standard fluids. As a result of calculating the surface energy using contact angle measurement, the sample without the self-polishing property showed the highest value. This result was consistent with the biofouling incidence observed through monitoring.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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