Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
The impact of wind conditions on wind turbines
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The world is facing global warming and the challenge to reduce greenhouse gas emissions. Wind power is a renewable source of energy with no greenhouse gas emissions when operating. Therefore, it could contribute in this challenge. Vattenfall is a Swedish energy company that invests in the wind power business and have many wind turbines in operation.

On behalf of Vattenfall this study has been performed with the aim to find how wind conditions affect wind turbines and how it is correlated to amount of alarms, time loss, energy availability and time availability in a wind turbine. Improving this knowledge will be an advantage when making investments in wind turbines and their maintenance.

A statistical analysis was conducted in order to examine correlations of wind speed and turbulence intensity with the number of alarms, time loss, energy availability and time availability of a turbine. A case study of Lillgrund, an offshore park in Sweden, was performed since the park layout is tightly spaced and hence interesting in sense of turbulence intensity. Lillgrund suffered to a lot of blade vibration alarms and therefore these alarms were investigated deeper in terms of the wind conditions one hour, one day and one week before the alarm occurred. Four additional parks with other turbine types and manufacturers than Lillgrund’s were also included in the correlation analysis.

The amount of alarms per year of each turbine was examined in order to compare this with the failure curve of a wind turbine. The purpose was to see if the wear-out period had started earlier for turbines with certain wind conditions but unfortunately the turbines were not old enough to draw a conclusion.

The analysis resulted in positive correlations for high turbulence and high amount of alarms and blade vibration alarms for the Siemens SWT-2.3-93 turbines investigated while there were no clear correlations for time loss, energy availability and time availability. Also, the other turbine types had no strong correlations for the investigated parameters.

From the results it can be concluded that there are no strong correlations for the wind conditions investigated and energy availability and time availability. It can also be said that the amount of alarms in Siemens SWT-2.3-93 turbines increases with higher turbulence. Hence, alarms do not influence the energy availability noticeably for this type of turbine.

Abstract [sv]

Världen står inför en global uppvärmning och utmaningen att minska utsläppen av växthusgaser. Vindkraft är en förnybar energikälla utan utsläpp av växthusgaser vid drift som skulle kunna bidra positivt i denna utmaning. Vattenfall är ett svenskt energiföretag som investerar i vindkraftsverksamhet och äger många vindkraftverk.

Denna studie genomförts på uppdrag av Vattenfall med syfte att finna hur vindförhållanden påverkar vindkraftverk och hur de är korrelerade till mängden av alarm, tidsförlust, energitillgänglighet och tidstillgänglighet i ett vindkraftverk. Att förbättra denna kunskap kommer att vara en fördel när investeringar i vindkraftverk och deras underhåll görs.

En statistisk analys genomfördes för att undersöka korrelationer av vindhastighet och turbulensintensitet med antalet alarm, tidsförlust, energitillgänglighet och tidstillgänglighet hos en turbin. En studie av Lillgrund, en havsbaserad park i Sverige, genomfördes då parkens turbiner är placerade tätt intill varandra och därmed ger ett intressant perspektiv på turbulensintensitet. Lillgrund har en stor mängd bladvibrationsalarm och därför har dessa alarm undersökts djupare när det gäller vindförhållandena en timme, en dag och en vecka innan alarmet inträffade. Ytterligare fyra parker med andra turbintyper och tillverkare än Lillgrunds ingick i korrelationsanalysen.

Mängden alarm per år för varje turbin undersöktes för att jämföra detta med felintensitetskurvan för ett vindkraftverk. Syftet var att se om utslitningsperioden hade börjat tidigare för turbiner med vissa vindförhållanden men tyvärr var de studerade turbinerna inte tillräckligt gamla för att dra slutsatser kring detta.

Analysen resulterade i positiva korrelationer för hög turbulens och hög mängd av alarm och bladvibrationsalarm för de undersökta Siemens SWT-2.3-93-turbinerna medan det inte fanns några tydliga korrelationer för tidsförlust, energitillgänglighet och tidstillgänglighet. Även de andra turbintyperna saknade starka samband för de undersökta parametrarna.

Av resultaten kan slutsatsen dras att det inte finns några starka samband för de undersökta vindförhållandena och energitillgängligheten och tidstillgängligheten. Det kan också sägas att mängden alarm i Siemens SWT-2.3-93-turbiner ökar med högre turbulensintensitet. Därför påverkar inte alarm energitillgängligheten märkbart för denna typ av turbin.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 88 p.
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-192535OAI: oai:DiVA.org:kth-192535DiVA: diva2:970567
External cooperation
Vattenfall AB
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-09-14 Created: 2016-09-14 Last updated: 2016-09-14Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2870 kB)6 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2870 kBChecksum SHA-512
fd4d9918a6c0d5415612a5d1ca41fc70b0208f7792ffc9bee414876916c4bbef05da0c45a6d4383e56aca9d1f8a71a5c97c026da67202eeb6d7eab1aa709ae43
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Energy Technology
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 6 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 33 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link