An investigation on reliability of reanalysis wind data was conducted using the met mast wind data at four coastal regions, Jeju Island. Shinchang, Handong, Udo and Gangjeong sites were chosen for the met mast sites, and ERA-Interim and MERRA reanalysis data at two points on the sea around Jeju Island were analyzed for creating Wind Statistics of WindPRO software. Reliability of reanalysis wind data was assessed by comparing the statistics from the met mast wind data with those from Wind Statistics of WindPRO software. The relative error was calculated for annual average wind speed, wind power density and annual energy production. In addition, Weibull wind speed distribution and monthly energy production were analyzed in detail. As a result, ERA-Interim reanalysis data was more suitable for wind resource assessment than MERRA reanalysis data.
We focused on effects on data assimilation of simulated wind fields by using upper-air observations (wind profiler and sonde data). Local Analysis Prediction System (LAPS), a type of data assimilation system, was used for wind field modeling. Five cases of simulation experiments for sensitivity analysis were performed: which are EXP0) non data assimilation, EXP1) surface data, EXP2) surface data and sonde data, EXP3) surface data and wind profiler data, EXP4) surface data, sonde data and wind profiler data. These were compared with observation data. The result showed that the effects of data assimilation with wind profiler data were found to be greater than sonde data. The delicate wind fields in complex coastal area were simulated well in EXP3. EXP3 and EXP4 using wind profiler data with vertically high resolution represented well sophisticated differences of wind speed compared with EXP1 and EXP2, this is because the effects of wind profiler data assimilation were sensitively adjusted to first guess field than those of sonde observations.
In this study, synthetic time series wind data was generated numerically using a second-order Markov chain. One year of wind data in 2020 measured by the AWS on Wido Island was used to investigate the statistics for measured wind data. Both the transition probability matrix and the cumulative transition probability matrix for annual hourly mean wind speed were obtained through statistical analysis. Probability density distribution along the wind speed and autocorrelation according to time were compared with the first- and the second-order Markov chains with various lengths of time series wind data. Probability density distributions for measured wind data and synthetic wind data using the first- and the second-order Markov chains were also compared to each other. For the case of the second-order Markov chain, some improvement of the autocorrelation was verified. It turns out that the autocorrelation converges to zero according to increasing the wind speed when the data size is sufficiently large. The generation of artificial wind data is expected to be useful as input data for virtual digital twin wind turbines.
The investigation on reliability of ERA-Interim reanalysis wind data was conducted using wind data from the five met masts measured at inland and coastal areas, Jeju island. Shinchang, Handong, Udo, Susan and Cheongsoo sites were chosen for the met mast location. ERA-Interim reanalysis data at onshore and offshore twenty points over Jeju Island were analyzed for creating Wind Statistics using WindPRO software. Reliability of ERA-Interim reanalysis wind data was assessed by comparing the statistics from the met mast wind data with those predicted at the interest point using the Wind Statistics. The relative errors were calculated for annual average wind speed and annual energy production. In addition, the trend of the error was analyzed with distance from met mast. As a result, ERA-Interim reanalysis wind data was more suitable for offshore wind resource assessment than onshore.
In order to examine how accurately the wind farm design software, WindPRO and Meteodyn WT, predict annual energy production (AEP), an investigation was carried out for Seongsan wind farm of Jeju Island. The one-year wind data was measured from wind sensors on met masts of Susan and Sumang which are 2.3 km, and 18 km away from Seongsan wind farm, respectively. MERRA (Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications) reanalysis data was also analyzed for the same period of time. The real AEP data came from SCADA system of Seongsan wind farm, which was compare with AEP data predicted by WindPRO and Meteodyn WT. As a result, AEP predicted by Meteodyn WT was lower than that by WindPRO. The analysis of using wind data from met masts led to the conclusion that AEP prediction by CFD software, Meteodyn WT, is not always more accurate than that by linear program software, WindPRO. However, when MERRA reanalysis data was used, Meteodyn WT predicted AEP more accurately than WindPRO.
Two extreme wind speed prediction models, the EWM(Extreme wind speed model) in IEC61400-1 and the Gumbel method were compared in this study. The two models were used to predict extreme wind speeds of six different sites in Korea and the results were compared with long term wind data. The NCAR reanalysis data were used for inputs to two models. Various periods of input wind data were tried from 1 year to 50 years and the results were compared with the 50 year maximum wind speed of NCAR wind data. It was found that the EWM model underpredicted the extreme wind speed more than 5 % for two sites. Predictions from Gumbel method overpredicted the extreme wind speed or underpredicted it less than 5 % for all cases when the period of the input data is longer than 10 years. The period of the input wind data less than 3 years resulted in large prediction errors for Gumbel method. Predictions from the EWM model were not, however, much affected by the period of the input wind data.
In the present study, the wind characteristics were analyzed according to the time averages to evaluate the performance of small wind turbines required for the development of energy independent village. Measuring data of wind speed were recorded between January 2016 and April 2016 every second. Experimental data is averaged out using 5, 10, 15, 20 and 30 minute time steps. Throughout the experimental data analysis, 5 minutes averaged data is used to analyze the performance of the wind turbine, because it produces a minimum turbulence intensity in wind speed. The measuring power of the wind turbine is less than the designed value due to the unsteady nature wind of sudden changes in magnitude of wind speed and wind angle. Detailed wind conditions are also analysed using two variable Weibull probability density functions.
The wind field measurement of severe winds such as hurricanes (or typhoons), thunderstorm downbursts and other gales is important issue in wind engineering community, both for the construction and health monitoring of the wind-sensitive structures. Although several wireless data transmission systems have been available for the wind field measurement, most of them are not specially designed for the wind data measurement in structural wind engineering. Therefore, the field collection is still dominant in the field of structural wind engineering at present, especially for the measurement of the long-term and high-frequency wind speed data. In this study, for remote wind field measurement, a novel wireless long-term and high-frequency wind data acquisition system with the functions such as remote control and data compression is developed. The system structure and the collector are firstly presented. Subsequently, main functions of the collector are introduced. Also novel functions of the system and the comparison with existing systems are presented. Furthermore, the performance of this system is evaluated. In addition to as the wireless transmission for wind data and hardware integration for the collector, the developed system possesses a few novel features, such as the modification of wind data collection parameters by the remote control, the remarkable data compression before the data wireless transmission and monitoring the data collection by the cell phone application. It can be expected that this system would have wide applications in wind, meteorological and other communities.
To establish an offshore wind turbine test site, a wind resource assessment of the candidate site is required as a preliminary procedure. The wind resource assessment must be performed with at least one year of wind data. If the assessment is performed with short-term wind data, the results cannot validate the wind conditions of the candidate site. This study performs wind resource assessment of Kokunsangun-do to investigate the wind conditions of the candidate site. The wind data is measured by the Automatic Weather System (AWS) of the Korea Meteorological Administration, located at Maldo. The data is for five years, measured from 2013 to 2017. Measured wind data is statistically processed with a 10-minute average scheme to find out the dominant wind direction and wind power density, with yearly wind speed distribution (Weibull-based). This study contributes to build a database of wind energy resources around Maldo. Also, the results of this study could be used for the establishment of an offshore wind turbine test site.
Statistical distributions are very useful in describing wind speed characteristics and in predicting wind power potential of a specified region. Although the Weibull distribution is the most popular one in wind energy literature, it does not seem to be able to perfectly fit all the investigated wind speed data in nature. Thus, many studies are still being conducted to find flexible distribution for modelling wind speed data. In this study, we propose a new Odd-Burr Rayleigh distribution for wind speed characterization. The Odd-Burr Rayleigh distribution with two shape parameters is flexible enough to model different shapes of wind speed data and thus it can be an alternative wind speed distribution for the assessment of wind energy potential. Therefore, suitability of the Odd-Burr Rayleigh distribution is investigated on real wind speed data taken from different regions in the South Africa. Numerical results of the conducted analysis confirm that the new Odd-Burr Rayleigh distribution is suitable for modelling most of the considered real wind speed cases and it also can be used for predicting wind power.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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