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Comparison and Combination of Axial Induction and Wake Redirection Control for Wind Farm Power Output Maximisation and Grid Power Reference Tracking

Dittmer, Antje und Sharan, Bindu und Werner, Herbert (2024) Comparison and Combination of Axial Induction and Wake Redirection Control for Wind Farm Power Output Maximisation and Grid Power Reference Tracking. In: 23rd Wind & Solar Integration Workshop 2024, Helsinki, 8-11 October 2024 (SCOPUS). 23rd Wind & Solar Integration Workshop, 2024-10-08, Helsinki, Finland. (im Druck)

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Offizielle URL: https://windintegrationworkshop.org/2024/proceedings/

Kurzfassung

This paper investigates the integration of axial induction control (AIC) and wake redirection control (WRC) in wind farms to optimise power output by addressing wake interactions among turbines that diminish wind speeds for downstream turbines. The study uses two analytical models, the Jensen Park and the Bastankhah Gaussian wake models, and three different software environments: FLORIS for wake effect simulation, FAST.Farm for mechanical load analysis, and WFSim for closed-loop simulations. The findings reveal that AIC, according to the Park model, offers potential power output improvements between 4% and 19% for wind turbine arrays of two to ten turbines, but WRC shows enhancements from 8% to 30% for the same number of turbines in an array, as calculated with the Gaussian model and the FLORIS software. However, a proof of concept in FAST.Farm with a two-turbine configuration demonstrates potential disadvantages of WRC, which increases tower loads considerably, motivating combined AIC-WRC to operate the turbine at the smallest yaw misalignment angle possible. Closed-loop simulations demonstrate a reduction in power reference tracking error by up to a factor of 3.9 using Koopman Model Predictive Control with combined AIC-WRC as compared to AIC control on the same simple two-turbine configuration.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/211413/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Comparison and Combination of Axial Induction and Wake Redirection Control for Wind Farm Power Output Maximisation and Grid Power Reference Tracking
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dittmer, AntjeAntje.Dittmer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-6222-9967NICHT SPEZIFIZIERT
Sharan, Bindubindu.sharan (at) tuhh.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Werner, Herberth.werner (at) tuhh.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:11 Oktober 2024
Erschienen in:23rd Wind & Solar Integration Workshop 2024, Helsinki, 8-11 October 2024 (SCOPUS)
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:im Druck
Stichwörter:Axial Induction Control, Wake Redirection Control, Model Predictive Control, Koopman
Veranstaltungstitel:23rd Wind & Solar Integration Workshop
Veranstaltungsort:Helsinki, Finland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:8 Oktober 2024
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Photovoltaik und Windenergie
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Windenergie
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Flugsystemtechnik > Hubschrauber
Institut für Flugsystemtechnik
Hinterlegt von: Dittmer, Antje
Hinterlegt am:24 Jan 2025 11:31
Letzte Änderung:24 Jan 2025 11:31

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