측정방위 구간 설정

Fig. 30 Three-dimensional map of Seongsan wind farm

후류의 영향으로 인해 왜곡된 풍속을 제거하기 위하여 측정방위 구간을 설정 하였다. 주변의 풍력터빈으로 인한 후류의 영향을 배제하기 위하여 측정방위 구 간은 식(4)에 따라 구하였다. IEC 61400-12-1에는 출력성능 평가시에 테스트 풍 력터빈으로부터 로터직경 20배 거리 이내의 장애물의 영향을 모두 배제시켜야 한다고 명시되어있다. 테스트 사이트 II의 경우, 주변에 오름이 많이 산재하여, 오름으로 인한 후류의 영향을 받을 수 있으므로 각 터빈에 대하여 로터 직경의 20배 이내의 오름을 IEC 61400-12-1 Annex A에 따라 식(14)를 이용하여 배제 하였다. Fig. 31에 각 터빈별 측정구간과 배제구간을 나타내었다.

 _  _

 _ _

(14) 여기서,

_는 등가 회전자직경[m]

_는 장애물 높이[m]

_는 장애물 폭[m]

Fig. 31-(a) Measurement sector of No.1 WTG Fig. 31-(b) Measurement sector of No.2 WTG

Fig. 31-(c) Measurement sector of No.3 WTG Fig. 31-(d) Measurement sector of No.4 WTG

2) 공기밀도 표준화

앞서 마찬가지로 공기밀도에 따른 풍속 변화의 영향을 정규화하여 연간 성능 변화를 공평하게 비교하기 위해 식(7)을 이용하여 나셀풍속 데이터를 표준공기밀 도(1.225^)로 표준화하였다.

3) 나셀풍속을 이용한 출력곡선

Fig. 32는 No.1～6의 여섯 기의 풍력터빈에 대하여 2009년 4월 1일부터 부터 2014년 3월 31일까지 5년간의 SCADA 데이터의 풍속과 출력 값을 이용하여 그 린 출력곡선이다. 각 풍력터빈에서 측정된 출력곡선 구간은 IEC 61400-12-1에 따라 시동풍속(4m/s)부터 정격출력(2000kW)의 80%에 해당하는 풍속(15.8m/s)에 1.5배인 16m/s 이상의 조건을 모두 충족하였고, 최소 데이터 측정 시간인 180시 간도 모두 충족하였다. 출력곡선의 각 풍속 Bin은 데이터가 3개 이상(30분)인 경 우만 유효 처리하였다.

Fig. 32-(a) Power curve of No.1 WTG of Seongsan wind farm

Fig. 32-(b) Power curve of No.2 WTG of Seongsan wind farm

Fig. 32-(c) Power curve of No.3 WTG of Seongsan wind farm

Fig. 32-(d) Power curve of No.4 WTG of Seongsan wind farm

Fig. 32-(e) Power curve of No.5 WTG of Seongsan wind farm

Fig. 32-(f) Power curve of No.6 WTG of Seongsan wind farm

테스트 사이트 I에 풍력터빈에 대하여 나셀풍속만을 이용하여 그린 출력곡선과 마찬가지로 제조사에서 제시하는 출력곡선보다 낮은 경향을 보였다. 빨간색 실선 은 제조사가 제공하는 Vestas V80-2MW의 제시 출력곡선이다. 성능의 변화가 특히 심한 6∼10m/s 구간과 12∼16m/s 구간을 위의 그림과 같이 확대하여 나타 내었다.

각 터빈별로 해마다 출력곡선이 조금씩은 다르지만 점점 저하되는 것을 확인 할 수 있었으며, 특히 후류의 영향을 많이 받는 No.5 풍력터빈이 출력의 변화가 확연히 보였다. 반면 나머지 출력곡선의 경우 어떠한 일정함 없이 각 풍속 빈마 다 출력곡선이 변동함을 보였다. 하지만 8∼14m/s의 구간에서 공통적으로 마지 막 해의 출력곡선이 제일 낮았다.

5. 나셀풍속을 이용한 성능저하 분석

Fig. 33 CF degradation of wind turbines of Seongsan wind farm using the nacelle wind speed

Table 19 CF degradation of wind turbines of Seongsan wind farm using the nacelle wind speed

WTG No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6

CF reduction

rate[%/yr] 0.173 0.149 0.287 -0.340 0.656 -0.219

Fig. 33와 Table 19에 앞서 구한 나셀풍속을 이용하여 그린 출력곡선에 테스트 사이트 II의 평균 풍속인 7m/s에 해당하는 레일리 분포에 적용한 성능저하 분석 결과를 나타내었다. 1년간의 시운전 기간을 제외하고 여섯 기의 평균 성능저하율 은 0.12%/year이었으며, No.1, 2, 3, 5 풍력터빈이 평균 0.32%/year의 저하를 보 인 반면, No.4, 6 풍력터빈의 경우 평균 0.28%/year의 상승을 보였다. 특히 후류 의 영향을 많이 받는 No.5 풍력터빈이 높은 성능저하율을 보였다.

캐나다의 분석방법을 적용한 결과와 비교하였을 때, 한경 풍력발전단지와 마찬 가지로 출력성능 저하 또는 상승이 동일한 경향을 보였지만, 결과값이 큰 차이를 보임으로써 캐나다 분석방법이 과대평가됨을 다시 한 번 확인할 수 있다.