As a key part in the wind turbine system, the power electronic converter is proven to have high failure rates. At the same time, the failure of the wind power converter is becoming more unacceptable because of the quick growth in capacity, remote locations to reach, and strong impact to the power grid. As a result, the correct assessment of reliable performance for power electronics is a crucial and emerging need; the assessment is essential for design improvement, as well as for the extension of converter lifetime and reduction of energy cost. Unfortunately, there still exists a lack of suitable physic-of-failure based evaluation tools for a reliability assessment in power electronics. In this paper, an advanced tool structure which can acquire various reliability metrics of wind power converter is proposed. The tool is based on failure mechanisms in critical components of the system and mission profiles in wind turbines. Potential methodologies, challenges, and technology trends involved in this tool structure are also discussed. Finally, a simplified version of the tool is demonstrated on a wind power converter based on Double Fed Induction Generator system. With the proposed tool structure, more detailed information of reliability performances in a wind power converter can be obtained before the converter can actually fail in the field and many potential research topics can also be initiated.
최근 전 세계적으로 풍력발전 기술의 급속한 발달로 인하여 풍력발전의 경제성이 과거보다 점차 향상되고 있으며, 이에 국내에서의 풍력발전 가능성을 재확인하기 위한 사업의 일환으로 기상대에서 지난 10년간 관측한 풍속데이타를 Weibull 함수로 특성화하여 우리나라 전역의 풍황과 풍력자원 변화 및 분포 특성을 시간별, 월별, 계절별 및 년도별로 거시적으로 분석하였다.
The investigation on wind farm design using CFD technique was carried out to reduce turbulence intensity in a wind farm. A potential wind farm in Gasiri of Jeju Island was selected for the design and the commercial S/W of Meteodyn WT was used for applying CFD technique. The initial layout of wind turbines was derived using WindPRO which is mainly used for wind farm design in Korea. Then, the distribution of turbulence intensity on complex terrain was calculated and visible by Meteodyn WT. Based on the distribution, wind turbines were positioned properly. As a result, wind turbines could be deployed at positions with minimum turbulence intensity as well as maximum Annual Energy Production, AEP, using Meteodyn WT. It is necessary to take into account turbulence intensity in wind farm design to avoid wind turbine failure.
As is the case in Korea, the expansion of renewable energy dissemination is an essential matter in Ukraine when considering its energy consumption and dependence on energy import. While Korea has set about promoting the new and renewable energy industry on the back of the national policy on green growth, Ukraine expects a virtuous circle of renewable energy industry with green tariffs and the attraction of foreign capital in association with carbon emission trade. Utilizing its well-developed heavy industrial sector including the shipbuilding and automobile industries, Korea expects wind turbine manufacturing to become one of its next-generation growth engines. Ukraine is also trying to enter the wind turbine system or parts manufacturing industry based on its automobile industry and advanced aerospace technology. Although the Crimean region in Ukraine seems to have excellent wind resources, and thus shows great potential as a location for wind farm development, political instability has been a major obstacle to the attraction of foreign capital, leading to delayed investment.
In order to clarify characteristics of variation in wind energy over a long-term period, an investigation was carried out at Seoguang site on Jeju island. The wind data for 10 years from Automatic Weather System (AWS) were analyzed for each year. The variation in the annual energy production (AEP) for the 2 MW wind turbine was estimated through statistical work. The result shows that the range of the yearly average wind speed at 15 m above ground level for 10 years was from -22.6% to +13.7%, which is wider range than that in Japan. The coefficient of variation for the AEP was 22.7%, which is about twice of that for the yearly average wind speed. Therefore, for estimating the wind energy potential accurately at a given site, the wind data should be analyzed over a long-term period based on the data from the meteorological station.
Saemankeum is well known for its high speed wind, and it is known that the blueprint of a future city around Saemankeum, including new industrial complex, has been planned. As a result, large-scale offshore wind farm, on the basis of the measurement of wind resource for a long time, can be considered, so that generated electricity can be used to meet the energy demand near the wind farm. Wind speed in Kokunsando of Saemankeum is measured and analyzed with its statistical distribution and wind directions. The probability of wind power resource over Kokunsando of Saemangeum is reviewed with the measured data in one island of Kokunsando. According to measured data, the shape and scale factor of Weibull distribution of wind speed are obtained, and then power density is analyzed as well. Through this study, it is clear that the Saemangeum area has a fluent and abundant wind power source to develop the wind farm in Korea.
This study has analyzed the scale, location, resource potential and feasibility of offshore wind farm scientifically and systematically based on the national wind map and GIS. For long-term wind power development, this study pursues siting strategy building, selection of target area and deciding development priority as well as the presenting a basis for assessment that are necessary for policy decision making by making theme layers under GIS environment. According to the analysis after organizing technological development by stages, even if only the most suitable sites are developed among the area of offshore wind farm candidates that can be developed under the current technological standard, it has been evaluated as being able to develop about 3 times of the wind power dissemination target until 2012. It is expected that about 5% of territorial water area can be developed in a short-term future while the southern offshore area possessing relatively favorable wind resource than the western offshore has been identified as the most feasible site. While about 23% of territorial water area has been classified as potential area for offshore wind farm development in a long-term future, even Jeju Island and offshore of Ulsan possessing excellent wind resource have been analyzed as feasible sites. The feasibility assessment of offshore wind lam development established by this study is expected to assist national strategy building for accomplishing the wind power dissemination target.
A low-resolution national wind map, which is a prerequisite for setting up the national dissemination target and strategy of wind energy development, has been established by numerical wind simulation using the synoptic wind map, developed at the first stage, as an upper boundary condition. Based on the wind map, Wind Resource Information System has been composed in order to support scientific and systematic wind resource assessment and analysis.
The performance test of a wind turbine in a wind farm is generally carried out by the owner to verify the power curve of the wind turbine given by the turbine manufacturer. The international electro-technical commission provides the IEC 61400-12-1 standard on "Power performance measurements of electricity producing wind turbines". By using this code, one can easily find the suitable met-mast (meteorological mast) location for the wind data whether a wind farm is potential or already built. In this paper, the valid sectors for wind turbines installed in the HanKyoung wind farm, south-west in Jeju island are analyzed on the basis of the code by considering the wind farm layout. Among these sectors, the optimal met-mast location is presented for the power curve verification of the wind farm.
This study focuses on proposing measures for the reasonable development of offshore wind farms using the case of Norway, which was the first nation in the world to build a floating offshore wind farm of 80 MW or more. Norwegian authorities conducted a strategic environment assessment in 2012 to select offshore wind farm sites, discovered 15 potential sites, and finally decided on two designated sites in 2020. Based on various survey data such as seabirds, marine environment, and fishing activities, scientific-based spatial analysis was conducted to select additional offshore wind farm sites in line with future development plans. In addition, a government-led steering committee and advisory group have established marine spatial plans since 2002. Therefore, it will be possible to listen to and coordinate the opinions of stakeholders by using the steering committee and advisory group for offshore wind power development. By examining the case of Norway, we suggest the following policy points that can achieve carbon neutrality and develop sustainable offshore wind farms: 1. Establish a government-led steering committee and advisory group that can select potential sites for offshore wind farms by coordinating the opinions of stakeholders 2. Induce efficient and sequential offshore wind farm development by using various survey data and scientific-based spatial analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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