Modellierung virtueller Offshore Windparks zum flexiblen Betrieb sowie zur Last- und Performanceoptimierung, Teilvorhaben: Optimierung von flexiblen Windparkregelungsstrategien unter Berücksichtigung der Unsicherheiten

Description: Aufgrund bestehender Regularien (fehlende Zertifizierung und feste Einspeisevergütungen) und technischer Limitierungen werden Windparks derzeit kollektiv mit dem Ziel geregelt, den Ertrag zu maximieren. Zukünftig ist eine stärkere Flexibilisierung der Regelung im Hinblick auf optimalen Betrieb und Netzstabilisierung notwendig, um den steigenden Anteil erneuerbarer Energieträger besser zu integrieren. Dies bedeutet neben einem hohen Ertrag eine Ausschöpfung der Lebensdauer der einzelnen Komponenten der Windenergieanlagen (WEA) sowie deren Regelung aufgrund der Anforderungen aus dem Netz. Dies kann beispielsweise durch die Steuerung der Nachläufe von WEA geschehen, bei der tiefer im Windpark stehende WEA eine höhere Stromproduktion erreichen. Die übergeordneten Ziele von FlexiWind bestehen aus der Erforschung des Potenzials und des Einflusses von flexiblen Regelungsstrategien an WEA bzw. Windparks. Im Teilvorhaben soll dazu die Strömungsmodellierung im Windpark für den Einsatz in aeroelastischen Simulationen weiterentwickelt werden. Dies soll zu einer erhöhten Genauigkeit und Recheneffizienz der Strömungssimulation führen, um möglichst viele Betriebsbedingungen im Windpark abzudecken. Mit recheneffizienten aeroelastischen Simulationen soll eine umfangreiche Datenbank erstellt werden, mit welcher Ersatzmodelle für die Strukturbelastung der Turbinen abgeleitet werden können. Flexible Regelungsstrategien für den Windpark werden im Teilvorhaben für aeroelastische Simulationen adaptiert und in einer Langzeitbetrachtung unter Berücksichtigung von Rahmenbedingungen (z.B. Strompreisinformationen) sowie Nutzung der Ersatzmodelle optimiert. Schlussendlich wird eine umfangreiche Analyse der Unsicherheiten (z.B. resultierend aus der Strömungsmodellierung, Abschätzung der Strukturlasten, Strompreis, Reglerverhalten) durchgeführt und Empfehlungen für die Implementierung von flexiblen Windparkregelungsstrategien abgeleitet.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Offshore-Windpark ? Stromerzeugung ? Strompreis ? Windkraftanlage ? Windpark ? Einspeisevergütung ? Strömungsmodell ? Modellierung ? Anteil erneuerbarer Energien ? Datenbank ? Offshore ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Beckhoff Automation (Mitwirkende)
• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Ibedrola Renovable Deutschland GmbH (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Stuttgart, Institut für Flugzeugbau (IFB), Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie (Betreiber*in)

Time ranges: 2022-11-01 - 2025-10-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Optimization of flexible wind farm control strategies under consideration of uncertainties
  Description: Due to existing regulations (lack of certification and fixed feed-in tariffs) and technical limitations, wind farms are currently regulated collectively with the aim of maximizing yield. In the future, greater flexibility of the control system with regard to optimal operation and grid stabilization will be necessary in order to better integrate the increasing share of renewable energy sources. In addition to a high yield, this means exhausting the service life of the individual wind turbine (WTG) components and controlling them based on the demands from the grid. This can be done, for example, by controlling the wake of WTs, where WTs located lower in the wind farm achieve higher electricity production. The overall objective of FlexiWind is to investigate the potential and the influence of flexible control strategies on wind turbines and wind farms. In the subproject, the flow modeling in the wind farm is to be further developed for use in aeroelastic simulations. This should lead to an increased accuracy and computational efficiency of the flow simulation in order to cover as many operating conditions in the wind farm as possible. Computationally efficient aeroelastic simulations will be used to create a comprehensive database that can be used to derive surrogate models for turbine structural loading. Flexible control strategies for the wind farm will be adapted for aeroelastic simulations in the subproject and optimized in a long-term analysis taking into account framework conditions (e.g. electricity price information) as well as the use of the substitute models. Finally, a comprehensive analysis of uncertainties (e.g. resulting from flow modeling, estimation of structural loads, electricity price, controller behavior) will be performed and recommendations for the implementation of flexible wind farm control strategies will be derived. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1121997

Status

Aktiv

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