Determination of the Electrical Energy Production Potential of a Wind Power Plant Depending on the Power Capacity: a Case Study for Province of Artvin


Creative Commons License

Erdoğan D., Yiğit K. , Acarkan B.

Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol.11, no.2, pp.998-1013, 2021 (National Refreed University Journal)

  • Publication Type: Article / Article
  • Volume: 11 Issue: 2
  • Publication Date: 2021
  • Doi Number: 10.21597/jist.852919
  • Title of Journal : Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
  • Page Numbers: pp.998-1013

Abstract

In this study, wind energy potential of the central district of Artvin province was calculated by using Weibull probability density function and simulation approaches. In the calculation of the shape and scale parameters of the Weibull probability density function, the modeling of the wind speeds of the central district of Artvin at 24 meters, 59 meters and 120 meters altitudes was performed using the average and standard deviation, moment, energy pattern, graphical, maximum likelihood and modified maximum likelihood methods. It is aimed to calculate the most consistent mathematical method by evaluating these models with R2, RMSE, MSE, and X2 error analysis. Also, the capacity factors were calculated for the 100 kW, 1 MW and 5 MW wind power plants and the potential of electrical energy that can be produced has been analyzed. As a result of the study, it has been determined that the maximum likelihood and modified maximum likelihood methods have the lowest error rate. It has been concluded that higher energy production potential will be achieved at higher altitudes and that the wind power plant with higher installed power will contain the best capacity factor. As a result of the Weibull probability density function and simulation approaches, the annual electrical energy need of Artvin province can be met between at 0.036% and 0.075% with a system of 100 kW, between at 0.384% and 0.773% with a system of 1 MW, and between at 1.983% and 4.051% with a system of 5 MW installed power capacity.

Bu çalışmada, Weibull olasılık yoğunluk fonksiyonu ve simülasyon yaklaşımı kullanılarak Artvin ili Merkez ilçesinin rüzgâr enerjisi potansiyeli hesaplanmıştır. Weibull olasılık yoğunluk fonksiyonun şekil ve ölçek parametrelerinin hesaplanmasında ortalama ve standart sapma, moment, enerji örneği, grafik, maksimum olabilirlik ve modifiye edilmiş maksimum olabilirlik yöntemleri kullanılarak 24 metre, 59 metre ve 120 metre kule yüksekliğindeki rüzgâr hızlarının modellenmesi gerçekleştirilmiştir. Bu modellemelerin R2, RMSE, MSE ve X2 yöntemleri ile hata analizleri yapılarak en tutarlı matematiksel yöntemin belirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca 100 kW, 1 MW ve 5 MW kurulu güce sahip rüzgâr enerji santrali için kapasite faktörleri hesaplanmış ve üretilebilecek elektrik enerjisi potansiyeli analiz edilmiştir. Çalışma neticesinde maksimum olabilirlik ve modifiye edilmiş maksimum olabilirlik yöntemlerinin hata oranı en az olan yöntemler olduğu saptanmıştır. Daha yüksek rakımlarda daha yüksek enerji üretim potansiyelinin sağlanacağı ve daha yüksek kurulu güce sahip rüzgâr enerji santralinin en iyi kapasite faktörünü ihtiva edeceği sonucuna ulaşılmıştır. Weibull olasılık yoğunluk fonksiyonu ve simülasyon yaklaşımı sonucunda Artvin ilinin yıllık elektrik enerjisi ihtiyacının 100 kW kurulu güce sahip bir sistem ile %0.036 ila %0.075 oranında, 1 MW güce sahip bir sistem ile %0.384 ila %0.773 oranında, 5 MW güce sahip bir sistem ile %1.983 ila %4.051 arasında karşılanabileceği tahmin edilmiştir.