Давыдов Денис Юрьевич – аспирант
г. Томск
Denis Y. Davydov – postgraduate student
Tomsk
Обухов Сергей Геннадьевич – д-р техн. наук, профессор отделения электроэнергетики и электротехники Инженерной школы энергетики
г. Томск
Sergey G. Obukhov – Dr. Sc., professor
Tomsk
Актуальной проблемой развития морской ветроэнергетики является высокая себестоимость генерации электроэнергии, что обусловлено большими капиталовложениями. Решение поставленной проблемы возможно за счет повышения производительности при максимально возможном снижении затрат, что требует выполнения оптимального проектирования морских ветроэлектростанций.
ЦЕЛЬ. Разработка универсальной модели, предназначенной для оценки технико-экономических показателей морских ветроэлектростанций на основе данных о конфигурации с учетом факторов климатических условий и рельефа морского дна в месте планируемого строительства.
МЕТОДЫ. Математическое моделирование с использованием программной среды MatLab.
РЕЗУЛЬТАТЫ. Модель обеспечивает оценку влияния факторов аэродинамического эффекта и электрических потерь в основных компонентах электрической системы на производительность электростанции, а также позволяет учитывать влияние топографии морского дна на экономические и конструктивные характеристики опорных конструкций (фундаментов) ветроустановок. Верификация модели выполнена на примере расчета техникоэкономических показателей двух существующих оффшорных ветроэлектростанций «Horns Rev 1» и «Horns Rev 2» путем сравнения расчетных показателей среднегодовой выработки электроэнергии, коэффициента использования установленной мощности, капитальных затрат и нормированной себестоимости электроэнергии с фактическими показателями, полученными в процессе эксплуатации. Результаты сравнения показывают незначительные отклонения, находящиеся в пределах 5% от фактических значений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработана и протестирована модель оценки техникоэкономических показателей оффшорных ветроэлектростанций на основе данных о структуре, используемом оборудовании, а также факторов климатических условий и рельефа местности. Оценка быстродействия расчетного алгоритма показала достаточно высокую скорость расчета, что обеспечивает возможность практического применения модели в задачах многофакторной оптимизации крупных морских ветроэлектростанций.
THE PURPOSE. An urgent problem in the development of offshore wind energy is the high cost of generating electricity, which is due to large capital investments. The solution to this problem is possible by increasing efficiency while reducing costs as much as possible, which requires optimal design of offshore wind farms.
GOAL. Development of model for the technical and economic indicators of offshore wind farms based on configuration data, taking into account the factors of climatic conditions and the topography of the seabed at the site of the planned wind farm location.
METHODS. Mathematical modeling using Matlab software environment.
RESULTS. The model evaluates the impact of wake and electrical losses in the main components of the electrical system on the operation of an offshore wind farm, and also allows to take into account the influence of the seabed relief on the economic characteristics of wind turbine foundations. The model was tested on the example of calculating two existing offshore wind farms «Horns Rev 1» and «Horn Rev 2» by comparing the calculated indicators of the average annual electricity generation, capacity factor, capital expenditures and normalized cost of electricity with the actual indicators obtained during their operation. The comparison results show slight deviations within 5% of the actual values.
CONCLUSION. The model for assessing the technical and economic indicators of offshore wind farms was developed and tested on the basis of data on the wind farm configuration and layout, as well as factors of climatic conditions and terrain. Evaluation of the computational speed showed a sufficiently high efficiency of the algorithm, which allows the model to be applied to optimize large offshore wind farms.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.