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.
In the variable-speed wind energy system, to achieve maximum power point tracking (MPPT), the wind turbine should run close to its optimal angular speed according to the wind speed. Non-linear control methods that consider the dynamic behavior of wind speed are generally used to provide maximum power and improved efficiency. In this perspective, the mechanical power is estimated using Kalman filter. And then, from the estimated mechanical power, the wind speed is estimated with Newton-Raphson method to achieve maximum power without anemometer. However, the blade shape and air density get changed with time and the generator efficiency is also degraded. This results in incorrect estimation of wind speed and MPPT. It causes not only the power loss but also incorrect wind resource assessment of site. In this paper, the adaptive maximum power point tracking control algorithm for wind turbine system based on the estimation of wind speed is proposed. The proposed method applies correction factor to wind turbine system to have accurate wind speed estimation for exact MPPT. The proposed method is validated with numerical simulations and the results show an improved performance.
Journal of information and communication convergence engineering
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제8권1호
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pp.29-34
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2010
Wind speed and wind direction are usually taken using two parameters: wind speed and wind direction. This paper studies the average wind speed and direction calculation methods. The paper first introduces to basic wind's knowledge, and then presents several methods in calculating average wind speed and direction. Lastly some graphs are plotted base on these computational methods and the implementation of these methods in an actual buoy system.
This paper addresses on a wind power system with BESS(Battery Energy Storage System). The concerned system consists of four parts: the wind speed production model, the wind turbine model, configure capacity of the battery energy storage, battery model and control of the BESS. First of all, we produce wind speed by 4-component composite wind speed model. Secondly, the maximum available wind power is determined by analyzing the produced wind speed and the characteristic curve of wind power. Thirdly, we configure capacity of the BESS according to wind speed and characteristic curve of wind speed-power. Then, we propose a control strategy to track the power reference. Finally, some simulations have been demonstrated to visualize the feasibility of the proposed methodology.
The joint distribution of wind speed and wind direction at a bridge site is vital to the estimation of the basic wind speed, and hence to the wind-induced vibration analysis of long-span bridges. Instead of the conventional way relying on the weather stations, this study proposed an alternate approach to obtain the original records of wind speed and the corresponding directions based on field measurement supported by the Structural Health Monitoring System (SHMS). Specifically, SHMS of Sutong Cable-stayed Bridge (SCB) is utilized to study the basic wind speed with directional information. Four anemometers are installed in the SHMS of SCB: upstream and downstream of the main deck center, top of the north and south tower respectively. Using the recorded wind data from SHMS, the joint distribution of wind speed and direction is investigated based on statistical methods, and then the basic wind speeds in 10-year and 100-year recurrence intervals at these four key positions are calculated. Analytical results verify the reliability of the recorded wind data from SHMS, and indicate that the joint probability model for the extreme wind speed at SCB site fits well with the Weibull model. It is shown that the calculated basic wind speed is reduced by considering the influence of wind direction. Compared to the design basic wind speed in the Specification of China, basic wind speed considering the influence of direction or not is much smaller, indicating a high safety coefficient in the design of SCB. The results obtained in this study can provide not only references for further wind-resistance research of SCB, but also improve the understanding of the safety coefficient for wind-resistance design of other engineering structures in the similar area.
The objective of this study was to determine the optimal angle of a wind louver that would induce the optimal wind speed for indoor. Being controlled to have an optimized angle depending on the direction from which wind is blowing and the wind speed, the wind louver to be installed on the building envelop comes to create indoor comfort through a constant wind speed using the function that reduces the indoor wind speed by changing the angle when the wind speed is not lower than a certain level and makes wind flow into the room to the maximum when the wind direction is adverse to catching the wind or the wind speed is not higher than a certain level. To determine the optimal wind louver angle, a core-centered office building with cross-ventilation problems in the climate of Seoul, Korea, which experiences four distinct seasons, was considered for analysis in this study. A module 1 office space model was used for the CFD simulation to analyze the average indoor wind speed with respect to the outdoor wind speed (varied between 1 and 8 m/s), the wind louver angle, and the outdoor wind direction (varied between $0^{\circ}$ and $180^{\circ}$ in steps of $10^{\circ}$).
Since tower cranes are susceptible to wind loads, the operation of the tower crane should be ceased when it exposed to a strong wind. For this reason, even in Korea, the operation limit for wind loading on the tower crane is regulated by a law. Recently the Korean law in which provided the wind speed limit to cease the tower crane operation has been revised from "instantaneous wind speed of 20 m/s" to "instantaneous wind speed of 15 m/s". Although this revision is expected to reduce safety risks in tower crane operation, some field operators still insist to lower the wind speed limit. However, in many countries "wind speed of 20 m/s" is normally used as the maximum in-service wind speed for tower cranes. Therefore, the investigation of the proper wind speed for regulation would be helpful to secure the safety of the tower crane operation under windy condition. In this study the validity of the revised wind speed limit is investigated with the surveys targeted to both tower crane practitioners and parties of concerned in construction companies, in which various questions was provided for a suitable wind speed limit and the answers were analyzed. The results showed that the revised wind speed limit is acceptable to tower crane practitioners as well as the parties of concerned in construction companies and is satisfying the structural stability requirement for in-service state tower crane. Therefore, it can be concluded that the revised wind speed limit is valid in humanly safety point of view.
Blade efficiency decreases when the rotor speed is kept constant even though the wind speed is higher than the rated value. Therefore, a speed controller is used to regulate the rotor speed in the high-wind-speed region. In stall-blade wind turbine, the role of the speed controller is important because precise aerodynamic regulation is unavailable. In this study, an effective parameter design method of a PI speed controller is proposed to limit the speed overshoot of a type 4 wind turbine with stall blades even though wind gust occurs. The proposed method considers the efficiency characteristics of the stall blade and the mechanical inertia of the wind turbine rotor. It determines the bandwidth of the speed controller to comply with the speed limit during generator speed overshoot for the worst case of wind gust. The proposed method is verified through intensive simulations with a MATLAB/SIMULINK model and experimental results obtained using a 3 kW MG set of wind turbine simulator.
The wind-speeds among geographically close wind-farms have high correlations seasonally. This paper presents a novel wind-speed sampling method which sincerely reflects the correlation among wind-speeds of different wind-farms. In the proposed method, the wind-speed samples are generated through the statistical data analysis of the measured past wind-speed data and are adequate to be applied to generation adequacy assessment based on random sampling. In the proposed method, the specific probability distribution need not to be assumed and sufficiently accurate wind-speed samples can be generated based only on the measured past data. The proposed method is applied to the two wind-farm problem to show its applicability.
Wind speed is measured on the nacelle at the location of wind turbines are installed. The wind speed is transformed to inlet wind speed at the front of hub using newly developed algorithm derived from energy conservation. Wind energy potential is analyzed using the inlet air velocity in the region of Bieung-do wind farm. As results, wind speed depending on the month, yearly averaged wind speed, wind speed distribution, and energy density are showed in this study. Bieung-do area is close to Saemankeum, and the analysis of wind energy potential in Bieung area will be helpful to understand and develop wind energy industry in Saemankeum area.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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