Nowcasting for wind energy production - an integrated modelling approach

Vindforholdene kan endres raskt som gir direkte konsekvenser for vindkraftproduksjon og mekaniske laster/påkjenninger på vindturbiner. Kunnskap og forståelse om hvordan vindkraftproduksjonen og laster utvikler seg fremover i tid er med på å forbedre økonomiske resultat for vindkraftparkeiere. Nøyaktig prediksjon av vindproduksjon og laster gir vindkraftparkeiere fordeler i produksjonsplanleggingen samt ved intradag-handel, mens prognosering av høye vindlaster i kombinasjon med turbulens eller ising av turbinblader kan gi bedre beslutningsgrunnlag for å øke levetiden av turbinkomponenter. Meteorologisk Institutt har utviklet og satt i drift en ny numerisk værvarslings (NWP) - basert nowcasting-metode med avanserte dataassimilasjonsteknikker. Modellen har blitt testet ut av TrønderEnergi og sammenlignet med dagens metoder for prognosering av vindkraftproduksjon. Resultatene viser en bedre nøyaktighet for prognosering av vindkraftproduksjon og vil bli satt i daglig drift for å minske ubalansekostnader. WindSim støttet prosjektet med Computational Fluid Dynamic (CFD) - simuleringer og kunstige nevrale nettverk-teknikker, og har laget en automatisk omregning av data fra målestasjoner til CFD hvor produksjonsdata fra Statkrafts vindparker på Hitra og Smøla er inkludert i arbeidet. Lastberegninger for turbiner er også tatt inn i NowWind, og dette er svært relevant sett i sammenheng med den enorme utviklingen innenfor turbinteknologi som har skjedd de siste årene. Kjeller Vindteknikk (KVT) har implementert en ny lastmodell i en vindparksimulator som vil bli brukt for å beregne levetider og til vindlastprognosering gjennom et lysvarslingssystem. KVT har med bruk av vindparksimulator og i samarbeid med MET utarbeidet en operativ nowcasting-system som fremskaffer vindproduksjonsprognoser.

The new rapid update Numerical Weather Prediction system is expected to improve the wind forecasts used by wind energy industry in their production mainly for the intra-day market. The results gained from using high resolution mesoscale models for wind energy production forecasts will be used in commercial projects to improve the performance of the forecasts. A wind farm simulator will be used in life time estimates, for load forecasting through a warning light system and for pre-operational production forecasts using the nowcasting system. Participants of the project group will use nowcast prognosis to reduce unbalance cost.

Forecasting of wind energy production and turbine loads for the next hours is highly relevant for energy production planning, intra-day trading, economic decision making and a reliable integration of this variable energy source into the electric grid. In NowWind, an integrated nowcast system will be developed, to support wind turbine owners and energy traders in their decision making and to quantify its economic benefit for wind energy producers. A strong consortium of industry and R&D partners, who are representing the whole range from weather prediction to decision making, will collaborate in order to develop and couple advanced models and techniques. MET Norway will develop and put in operation a novel numerical weather prediction (NWP) based nowcasting approach with advanced data assimilation techniques. WindSim will support the project with Computational Fluid Dynamic simulations and artificial neural network techniques. Kjeller Vindteknikk will extend a newly developed Wind Farm Simulator to produce advanced nowcast products on wind energy production, turbine loads, and turbine lifetime. Those products will support wind energy producers to reduce balancing costs and improve their capabilities for intraday trading. Furthermore, a strong benefit in economic decision making for turbine control systems is expected. The developed infrastructure will deliver accurate and high-frequency updates of nowcast products, which will be implemented, within this project, by Vestas in their wind turbine control systems and by TrønderEnergi in their production planning tools.