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Optimisation en temps réel de la puissance générée par un parc éolien en présence d'effet de sillage

Guillemette, Jean-Sébastien (2014). Optimisation en temps réel de la puissance générée par un parc éolien en présence d'effet de sillage. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’utilisation de sources d’énergies renouvelables devient de plus en plus populaire. En outre, le vent est l’une de ces sources les plus utilisées pour la production d’énergie électrique. Dû à son caractère imprévisible et très variable, plusieurs techniques de commande ont fait l’objet d’études afin d’optimiser la production d’énergie éolienne. Cependant, l’interaction aérodynamique entre les éoliennes d’un même parc, les turbulences du vent ainsi que la direction du vent sont des éléments souvent peu considérées lors d’études de ces techniques. Or, ce sont des éléments importants à considérer, car ceux-ci contribuent à réduire la production d’énergie électrique des parcs éoliens.

Dans cette présente étude, la méthode de commande extrémale multi-unités a été utilisée en simulation pour permettre le suivi du point de puissance maximale d’un parc éolien composé de sept éoliennes structurellement identiques. Les simulations ont été réalisées en considérant l’effet de sillage entre les éoliennes, différents niveaux de turbulences et certaines variations de l’orientation du vent.

L’hypothèse de la turbulence gelée de Taylor et un angle d’attaque identique pour tous les vents passant dans le parc ont été considérés. Également les simulations du parc ont été réalisées en utilisant un modèle dynamique d’éoliennes. Les résultats de simulations ont montré que la méthode multi-unités permettait le suivi du point de puissance maximale pour différents niveaux de turbulence et en présence d’angle d’attaque du vent variable.

L’utilisation de la méthode multi-unités a été possible grâce à une nouvelle fonction objectif basée sur la normalisation de la puissance générée par le parc et grâce à un lecteur de turbulences permettant un meilleur suivi du point de puissance maximale suite aux variations du
niveau de turbulences.

Résumé traduit

The use of renewable energy has become more popular during the last decades. In addition, the wind power is one of the most used for the production of electrical energy. Because of the dynamic and unpredictable behaviour of the wind, several control techniques have been studied for optimizing the power extraction of wind turbines. However, the aerodynamic interaction between them, the wind turbulence and the direction of the upwind are not often considered in those studies even though they are known to reduce the electrical power produced by Wind farms.

In the present study, the extremal seeking control multi-unit method have been used in simulation to track the maximum power point of a wind farm containing seven structurally identical turbines. Realistic scenarios including wake effect, several levels of turbulence and variable wind angles of attack have been considered in these simulations.

Under the assumption of the Taylor frozen turbulence, with an angle of attack equal for all winds passing through the wind farm and using a dynamic turbine model, the simulation results showed that the multi-unit method allowed the maximum power point tracking for different levels of turbulences and for a variable wind’s angle of attack.

The use of multi-unit method has been possible using a new objective function based on a normalized power and as well as a turbulence reader that allow a better tracking of the maximum power point of the wind farm under several levels of turbulences.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie électrique". Bibliographie : pages 101-105.
Mots-clés libres: Énergie éolienne. Centrales éoliennes Simulation par ordinateur. Sillage (Aérodynamique) Turbulence atmosphérique. effet de sillage, méthode de commande extrémale, méthode multi-unités, parc éolien
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Woodward, Lyne
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 10 avr. 2015 20:37
Dernière modification: 14 mars 2017 00:38
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1448

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