{"id":141,"date":"2012-03-17T12:34:59","date_gmt":"2012-03-17T11:34:59","guid":{"rendered":"http:\/\/lukasz.kocewiak.eu\/blog\/?p=141"},"modified":"2012-10-05T16:05:39","modified_gmt":"2012-10-05T15:05:39","slug":"harmoniske-svingninger-i-store-havmolleparker","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lukasz.kocewiak.eu\/blog\/2012\/03\/17\/harmoniske-svingninger-i-store-havmolleparker\/","title":{"rendered":"Harmoniske svingninger i store havm\u00f8lleparker"},"content":{"rendered":"
This time Danish abstract of the PhD report entitled \"Harmonics in Large Offshore Wind Farms (Harmoniske Svingninger i Store Havm\u00f8lleparker)\". The project was defended on the 2nd of February in 2012 at Aalborg University, Denmark.<\/address>\n
\u00a0<\/address>\n

Antallet af vindm\u00f8ller med frekvensomformer til nominel effekt i mw-klassen, der anvendes til store havm\u00f8lleparker, er st\u00e6rkt stigende. De er tilsluttet et udbredt og forgrenet mellemsp\u00e6ndingskabelnet stort set uden egetforbrug og er tilsluttet transmissionsnettet ved hj\u00e6lp af lange h\u00f8jsp\u00e6ndingskabler. Det stiller vindm\u00f8lleindustrien og netselskaberne over for nye udfordringer i forhold til at forst\u00e5 harmoniske svingningers\u00a0 karakter, udbredelse og virkning. Vindm\u00f8llebranchen udvikler sig hastigt. Det stiller branchen over for nye udfordringer, hvilket har medf\u00f8rt gennemf\u00f8relse af flere og flere forskningsprojekter, der omhandler analyse af harmoniske svingninger med s\u00e6rligt fokus p\u00e5 vindenergi, og det er grunden til, at dette projekt blev p\u00e5begyndt og gennemf\u00f8rt med et positivt resultat. Virksomhedens erfaring fra tidligere havm\u00f8lleprojekter i forbindelse med forskellige harmoniske aspekter har medf\u00f8rt et behov for at udf\u00f8re omfattende unders\u00f8gelser af harmoniske svingninger.<\/p>\n

Forskningsprojektet blev til p\u00e5 branchens foranledning, og blev gennemf\u00f8rt i et\u00a0 i samarbejde med institut for Energiteknik, Aalborg Universitet.\u00a0 I forbindelse med planl\u00e6gningen af projektforl\u00f8bet blev rammerne for projektet lagt ud fra en traditionel rationalistisk tilgang for at kunne levere viden og en dybere forst\u00e5else for forskellige aspekter (f.eks. m\u00e5linger, databehandling, dataanalyse, modellering, modelanvendelse) i studier af harmoniske svingninger. P\u00e5 baggrund af disse rammer, blev rapportens opbygning fastlagt. L\u00e6seren kan dermed f\u00f8lge alle projektforl\u00f8bets stadier startende med m\u00e5linger, databehandling og \u2013analyse og sluttende med modellering og modelanvendelse. Forskellige aspekter af tidsdom\u00e6nevalidering, frekvensdom\u00e6ne og af brugen af statistiske metoder n\u00e6vnes i forbindelse med specifikke problemer.<\/p>\n

M\u00e5linger udg\u00f8r en vigtig del af industriel forskning. Derfor er dette projekt unikt samtidig med, at det tilf\u00f8rer den akademiske verden vigtig praksis-orienteret indsigt og vice versa. Det er bevist, at analyse af systemer som store havm\u00f8lleparker indeb\u00e6rer mange aspekter, der omhandler udvidede og mere pr\u00e6cise modeller, komplekse m\u00e5lekampagner og selvf\u00f8lgelig bedre og mere anvendelige databehandlingsmodeller. F\u00f8r de ovenn\u00e6vnte aspekter kan behandles, er det n\u00f8dvendigt at have et p\u00e5lideligt og robust m\u00e5lesystem til r\u00e5dighed. Dette opn\u00e5s gennem grundigt design af m\u00e5lesystemets hardware- og softwarelag.<\/p>\n

I rapporten forklares det, at det er meget vigtigt at kende typen af de harmoniske svingninger, der genereres i store havm\u00f8lleparker for at kunne anvende de rigtige databehandlingsteknikker. Tids-\/frekvensanalyse baseret p\u00e5 multiresolution wavelettransformation bruges til at udf\u00f8re tids-\/frekvensdom\u00e6neanalyser, som kan bidrage til at definere de harmoniske svingningers oprindelse og observere korttidsvariationer. Ikke-parametrisk spektralanalyse anvendes p\u00e5 interpolerede signaler tilpasset de varierende elsystemfrekvenser. Forskellige databehandlingsteknikker er pr\u00e6senteret og anvendt afh\u00e6ngig af signalet (dvs. om det er station\u00e6rt eller ikke-station\u00e6rt) eller typen af harmoniske svingninger (dvs. spline resampling eller direkte spektralanalyse). P\u00e5 baggrund af grundig analyse af m\u00e5linger ses det, at visse harmoniske komponenter, der dannes p\u00e5 netsiden af omformeren i vindm\u00f8llen p\u00e5virkes af to faste frekvenser, dvs. af elsystemets grundfrekvens og basisb\u00e6refrekvenssignalet. Derfor er m\u00e5linger af harmoniske svingninger udf\u00f8rt prim\u00e6rt med kommercielle sp\u00e6ndingskvalitetsm\u00e5lere i nogen grad utilstr\u00e6kkelige, og den efterf\u00f8lgende vurdering af resultaterne kan derfor v\u00e6re misvisende.<\/p>\n

Forskellige statistiske v\u00e6rkt\u00f8jer er anvendt til at analysere oprindelsen og karakteren af forskellige harmoniske komponenter. En omfattende sammenligning af harmoniske sp\u00e6ndinger og str\u00f8mme baseret p\u00e5 en vurdering af den sandsynlige fordeling samt passende statistiske beregninger (f.eks. middel, varians, sandsynlig t\u00e6thedsfunktion mv.) anvendes. En s\u00e5dan tilgang giver et bedre overblik og en bedre sammenligning af harmoniske komponenters variationer og forekomst.<\/p>\n

Flere frekvensdom\u00e6nemetoder til beskrivelse af vindm\u00f8lleparker best\u00e5ende af flere komponenter s\u00e5som vindm\u00f8ller, transformere, kabler mv. beskrives og sammenlignes. Det forklares, at store havm\u00f8lleparker kan producere yderligere u\u00f8nskede resonanser i lavfrekvensomr\u00e5det. Dette kan have en betydelig indflydelse p\u00e5 systemets generelle stabilitet. Derfor er analyse og designoptimering af store havm\u00f8lleparker mere komplekst end analyse og designoptimering af sm\u00e5 landm\u00f8lleparker.<\/p>\n

I dag er vindm\u00f8ller komplekse anl\u00e6g udstyret med den nyeste teknologi. Derfor er analyse af harmoniske svingninger i s\u00e5danne anl\u00e6g ikke s\u00e5 ligetil. P\u00e5 grund af vindm\u00f8llernes kompleksitet kan man ved studier af harmoniske svingninger fokusere p\u00e5 flere forskellige aspekter s\u00e5som reguleringsstrategi, moduleringsteknik, omformerdesign og hardwareimplementering.<\/p>\n

Forskellige reguleringsstrategier er blevet overvejet sammen med deres indflydelse p\u00e5 dannelsen af harmoniske svingninger og generel systemstabilitet. Analyser er hovedsaglig udf\u00f8rt i frekvensdom\u00e6net. En analyse g\u00e5r ud p\u00e5 at finde ud af, hvordan forskellige komponenter i reguleringskonceptet (f.eks. filtre, kontrolenheder mv.) kan p\u00e5virke styringen og dens evne til at udkompensere harmoniske svingninger. Reguleringsstrategiernes indflydelse p\u00e5 m\u00f8lleparkens generelle stabilitet er ligeledes blevet grundigt unders\u00f8gt. Egnede stabilitetsindeks er foresl\u00e5et og anvendt i flere konkrete cases.<\/p>\n

Omhyggeligt modelerede \u00e6kvivalenter af store vindm\u00f8lleparker i frekvensdom\u00e6net sammen med m\u00f8llernes frekvensrespons giver et godt overblik over, hvordan store havm\u00f8lleparker reagerer ved forskellige frekvenser. En s\u00e5dan tilgang har vist gode resultater i forbindelse med studier af eksisterende m\u00f8lleparker.<\/p>\n

Da harmoniske svingninger i vindm\u00f8ller og vindm\u00f8lleparker har forskellig oprindelse og er af forskellige typer, kan det v\u00e6re problematisk at sammenligne dem. Derfor er selektiv validering af specifikke frekvenskomponenter til tider mere anvendelig. Det blev observeret, at sammenligning af resultater i frekvensdom\u00e6net og tidsdom\u00e6net og anvendelse af statistiske metoder er n\u00f8glen til forst\u00e5else af resultaterne.<\/p>\n

P\u00e5 baggrund af de pr\u00e6senterede studier kan det ses, at store havm\u00f8lleparker sammenlignet med typiske landm\u00f8lleparker kan generere flere u\u00f8nskede resonansscenarier. U\u00f8nskede resonanser kan p\u00e5virke m\u00f8lleparkens generelle stabilitet og ydelse (f.eks. kan harmonisk resonans ansl\u00e5sog forst\u00e6rkes). Derfor er det meget vigtigt at analysere m\u00f8lleparker grundigt, is\u00e6r store havm\u00f8lleparker, ogs\u00e5 ud fra et harmonisk perspektiv.<\/p>\n

Denne erhvervsPhD fokuserer p\u00e5 at finde frem til de bedst mulige metoder til at gennemf\u00f8re forskellige harmoniske studier af havm\u00f8lleparker, herunder en r\u00e6kke forhold som ikke f\u00f8r er blevet overvejet. Anvendelse af nye metoder og en udvidelse af r\u00e6kken af modeller bidrager til at opn\u00e5 den h\u00f8jere r\u00e5dighed, der er n\u00f8dvendig p\u00e5 havm\u00f8llerparker, hvis de skal fungere som store kraftv\u00e6rker i det elektriske system.<\/p>\n