CARACTERIZAR FIABILIDAD DE RECURSO DE ENERGA ELICA EN FRICA DEL SURLa produccin de electricidad a partir del viento es atractivo, ya que proporciona una fuente de alimentacin de bajo mantenimiento limpio. Sin embargo, el recurso elico es intermitente en varias escalas de tiempo, por lo que en ocasiones la introduccin de grandes y repentinos cambios en la fuente de alimentacin. Una mejor comprensin de esta variabilidad puede beneficiarse en gran medida la planificacin de la red elctrica. En el siguiente estudio, recurso elico se caracteriza el uso de indicadores que ponen de relieve estos problemas de intermitencia; Por lo tanto, la identificacin de reas de confiabilidad alta y baja energa elica en el sur de frica y Kenia en diferentes escalas de tiempo. Despus de desarrollar un perfil de velocidad del viento, estas mtricas se aplican a diferentes alturas con el fin de evaluar el beneficio aadido de elevar el buje de turbina elica. Adems, dado que la interconexin de los parques elicos puede ayudar en la reduccin de la intermitencia en general, el valor de la interconexin de cerca-por los sitios se asigna utilizando dos mtodos distintos. De los pases de esta regin, la Repblica de Sudfrica ha mostrado el mayor inters en la inversin de energa elica. Por esta razn, nos centramos partes del estudio sobre la fiabilidad de viento en el pas. El estudio revela que, a pesar de densidad de potencia media del viento es alta en frica del Sur en comparacin con sus pases vecinos, de los recursos de energa elica tiende a ser menos fiable que en otras partes del sur de frica, es decir el centro de Tanzania. Tambin encontramos que el potencial de Sudfrica vara en diferentes escalas de tiempo, con una mayor fiabilidad en el verano que en invierno, y una mayor fiabilidad durante el da que de noche. Este estudio se concluye mediante la introduccin de dos mtodos y medidas para caracterizar el valor de la interconexin, incluyendo el uso de anlisis de componentes principales para identificar las reas con una seal comn.

INTRODUCCIN A medida que la amenaza del cambio climtico se basa, hay un impulso hacia menores emisiones de CO2 [1].Una de las estrategias para la reduccin de estas emisiones es construir lejos de la produccin de electricidad intensiva de carbono y hacia fuentes de energa limpia como la energa cosechada el medio ambiente-specicially del viento y el sol. Estos recursos de energa limpia estn dominados por las nuevas tecnologas que dependen de fuentes intermitentes, localmente nicos an no bien entendidas.La comprensin de la variabilidad del clima pasado en relacin con el potencial recursos renovables pueden orientar la inversin hacia emprendimientos sostenibles benficos y evitar malas decisiones de inversin. En el siguiente artculo se presenta un estudio de los patrones de viento histricos con la esperanza de que estos patrones persisten en el futuro.En las ltimas dcadas ha habido un creciente inters en la electricidad generada por el viento. Sin embargo, debido a la variabilidad sinptica del viento cerca de la superficie de la tierra, la generacin de energa elica es intermitente en escalas de tiempo de utilidad de operacin (horas y das). La regin del sur de frica, incluyendo Kenia, proporciona un interesante caso de estudio para este anlisis. La demanda de energa en muchos de los pases de esta regin del mundo est aumentando rpidamente, especialmente en comparacin con los pases desarrollados, y los planes para la interconexin entre estos pases estn en marcha [2]. De los pases de esta regin, Sudfrica ha mostrado el mayor inters en el aprovechamiento energa elica.El objetivo principal de este estudio es caracterizar la fiabilidad del recurso elico, centrndose en la comprensin de las caractersticas temporales de viento, con el propsito de las decisiones de inversin de aprovechamiento de la energa elica en el sur de frica. En primer lugar, presentamos recurso elico comn mtodos de evaluacin. A continuacin, presentamos nuestro mtodo, que tiene por objeto a hacer frente a una meta ligeramente diferente, es decir, un enfoque en la variabilidad temporal y la fiabilidad de los recursos. El resto de los regalos de papel resultados seguidos de una seccin de discusin.1.1. La caracterizacin del recurso elicoPor lo general, a efectos de planificaciones nacionales, recurso elico se caracteriza siguiendo unos pasos similares. En primer lugar, un viento media anual conjunto de datos de velocidad se utiliza para especificar los recursos elicos geogrficamente. En el pasado, esto ha sido una coleccin de datos de la estacin de viento, tal como se usa por Diab [3] para Sudfrica. Entonces, el viento media anual estimada se utiliza la velocidad, junto con la distribucin asumida o estimada parmetro / s, para representar las caractersticas de velocidad del viento a travs del tiempo el uso de un accesorio de distribucin [4]. La distribucin de Weibull es ms ampliamente utilizado [5-8], entre otros), ya que se ajusta a la distribucin de la velocidad del viento bastante bien, reproduciendo la asimetra positiva, y slo requiere dos parmetros de ajuste [9]. Recientemente, algunas dudas tiene ha planteado sobre el uso de la distribucin de Weibull como se ha sealado recientemente en Gunturu y Schlosser [10]. Jaramillo y Borja [11] encontr que la distribucin de Weibull no poda ser generalizado a dos parmetros para el montaje de algunos regmenes de viento. Morrissey et al. [12] tambin encontraron la instalacin de Weibull es inexacta para la distribucin de la velocidad del viento en un sitio particular. El estudio encontr que la Weibull fitting subestimada frecuencias de la velocidad del viento ms bajos y ms altos sobreestimaron frecuencias de la velocidad del viento. Por otra parte, los flujos de flotabilidad han sido encontrado por He et al. [13] para distorsionar el comportamiento tpico viento lejos de una distribucin Weibull equipado. El estudio tambin encontr que la Weibull distribucin no reproduce la asimetra positiva normalmente observado en vientos durante la noche. A menudo, despus de resolver para los parmetros de forma de Weibull, una referencia la turbina se utiliza a menudo para estimar la potencia generada tericamente, la aplicacin de las limitaciones de la corte y recortadas velocidades del viento.Un ejemplo de una curva de potencia tpica se muestra en la Fig. 1 junto con

Curva de potencia para un Vestas V80 2000/80 turbina de 2 MW a 1,225 kilometros / m3 (en negro y el eje de la derecha; los datos de [14] y merra distribucin de la velocidad del viento a partir de una densidad de suavizado kernel y como una grfica de frecuencias acumuladas (tanto en azul) desde el lugar en Sudfrica con el ms alto promedio potencial. (Para la interpretacin de la referencia de color en esta leyenda de la figura, se remite al lector a la versin web de este artculo.)

la distribucin de la velocidad del viento del lugar en Sudfrica con la mayor potencial velocidad del viento (basado en los datos presentados posteriormente). A fin de evitar las limitaciones de la eleccin de una turbina de viento especfica, otros han descrito el recurso elico de una forma ms generalizada formulario. La energa elica generada por turbinas de viento est relacionada al cubo de la velocidad del viento (V) y la densidad del aire (q). Un valor comn utilizado para expresar esta relacin es la densidad de la energa elica (WPD) usando la siguiente ecuacin:WPD 1 = 2qV3 3Debido a la relacin cbica de la energa elica generada y velocidad del viento, la velocidad del viento ms altas son importantes para identificar, tanto espacial y temporalmente. Debido a la mecnica de aerogeneradores como as como un medio para proteger la turbina en s, la eficiencia de energa producido por una turbina de viento disminuye a medida que aumenta la velocidad del viento, lo que resulta en una relacin que es casi lineal, aunque a trozos, con cuatro etapas distintas (a partir de la Fig. 1): Ninguna energa de 0 a 4 m / s; la fuerte aumento de 4 m / s a aproximadamente 14 m / s; una relacin plana desde 14 m / s hasta 25 m / s, con independencia de los cambios incrementales en el viento velocidad; y ningn poder producido por encima de la velocidad del viento recorte de 25 m / s. La mayora de la energa producida se mantiene en el rango entre los 4 m / sy 14 m / s, donde los pequeos cambios en la velocidad del viento dar lugar a grandes cambios en la energa producida, dando as como resultado altamente salida intermitente.1.2. Mapeo de recursos de viento de SudfricaUn paso intermedio necesario en la caracterizacin tpica de viento proceso es el mapeo de los recursos. Hasta el momento, no tiene recursos elicos se asignan en gran parte del sur de frica, pero ha habido de tres completado, intenta asignar recursos elicos bien documentado sobre Sudfrica. Diab [3] desarroll un mapa inicial del recurso elico, reas de energa buena, moderada y baja viento clasificar efectivamente potencial. Diab utiliza 79 estaciones meteorolgicas a largo plazo de la variacin geogrfica ajustes con mtodos clsicos estimacin media del viento velocidad, densidad de energa elica, y distribucin de Weibull parmetros. Diab encontr que una banda que cubre la costa llena de Sudfrica es que pueda tener el mayor potencial elico, con un poco de moderada potencial de tierra adentro ms all. Hagemann [15] seala algunos problemas con este primer trabajo, sobre todo en el uso de los datos de la estacin meteorolgica y los errores de medicin en los datos en s. Siguiendo el trabajo de Diab, se hizo un intento por Eskom y otros socios a principios del Dcada de 2000 para desarrollar un mapa de recursos elicos ms fiable. Desafortunadamente, estos nunca fueron puestos a disposicin del pblico [14]. Hagemann [14] explor el valor de usar el clima regional modelo MM5, para desarrollar una climatologa viento de alta resolucin para Sudfrica, que representa a un ao normal. Como resultado, produjo un mapa de mesoescala del recurso elico, que sustituy a la obra de Diab. Hagemann estima que Sudfrica tiene un viento potencial total la generacin de alrededor de 80,5 TW h, 35% de las ventas totales de electricidad de 2007. El tercer mapa de recursos de Sudfrica fue producido como parte de el '' Atlas Elico para el proyecto "[16], Sudfrica coordinado por el Instituto Sudafricano Nacional de Energa para el Desarrollo (SANERI).Este mapa fue producido utilizando un modelado combinado meso / micro-escala tcnica emploring el Karlsruhe mesoescala atmosfrica Modelo (KAMM; [17,18] y el modelo de microescala WAsP [19]. WAsP hace uso de la distribucin de Weibull se discuti previamente. Esta tcnica se ha utilizado en estudios de Irlanda, as como en Europa, Rusia, y Egipto, entre otros [20].2. Los datos y mtodosPara este estudio, la merra (retrospectivo moderno-era para Investigacin y Anlisis) conjunto de datos de reanlisis se utiliza [21]. Reanlisis conjuntos de datos son atractivos debido a que tratan de representar un equilibrio entre el satlite, de la estacin, y el clima modelado. Merra ofrece datos a un paso de tiempo por hora entre 1979 y 2009. A pesar de que son sin duda limitaciones al enfoque de reanlisis, merra mejora en la representacin del ciclo hidrolgico y los usos un gran repositorio de observaciones convencionales a partir de diversos fuentes, as como datos de radiancia va satlite. La escala espacial de merra es 1/2 por 2/3, en algn lugar entre escala de mesoescala y sinptica. Una de las advertencias de la utilizacin de datos que representa las condiciones promedio ms de un punto y rejilla grande es que el agregacin podra provocar distorsiones de la pequea escala la variabilidad en el tiempo. Por supuesto, un parque elico estara sujeta a el comportamiento del viento en una escala espacial mucho menor. Por esta razn, nos centramos este estudio sobre los patrones correspondientes a una escala espacial ms grande que la escala de un solo proyecto de parque elico. Un anlisis ms detallado es sea necesario, usando muchas de estas tcnicas, el uso de datos de viento a una ms fina resolucin con el fin de entender el comportamiento en la escala del proyecto. Debido a estas limitaciones, nos centramos las principales conclusiones de este la investigacin sobre la caracterizacin de la fiabilidad del recurso elico, principalmente en cuestin con variaciones en el tiempo. No obstante, a fin de evitar confusin ilustramos las diferencias entre cuadriculada grueso velocidades del viento y velocidad de los vientos medidos en un punto mediante la comparacin Datos merra con velocidades de viento estacin proporcionados por el proyecto WASA mencionado anteriormente (vase Material complementario 1). A travs de esta comparacin, nos encontramos con que la merra cuadriculada viento datos de alta velocidad es inferior a la estacin de datos WASA tanto para la media y la mediana. Efectos topogrficos locales son probablemente la causa principal de estas diferencias. Tambin encontramos que, en 6 de las 8 estaciones, la asimetra de la estacin de datos es mayor que la asimetra de la Datos merra, y en la mayora de casos es mucho ms grande. Estos dos hallazgos sugieren que la velocidad de los vientos locales en frica del Sur es probable que sean ms alto y ms sesgada de los datos reticulares.Se calcula la velocidad del viento utilizando la teora de similitud con la siguiente relacin emprica logartmica, tomando en consideracin longitud de rugosidad (z0), altura (z), y la velocidad de friccin (u/) [22]:

ConclusinUtilizando los datos merra, hemos trazado y reas identi fi cados de fiabilidad viento de recursos de alta y baja, centrndose en la caracterizacin Intermitencia WPD y relaciones temporales con viento cerca por de recursos. Debido a la tosquedad de los datos merra, no podemos analizar viento potencial de energa en la escala del proyecto, sino que nos centramos en la caracterizacin de la variabilidad y / o fiabilidad temporal. Similar a estudios anteriores, encontramos que Sudfrica tiene de moderada a alta energa elica potencial global, especialmente en el oeste y el sur a lo largo de la costa. Si bien el centro de Tanzania tiene un recurso elico similares potencial del recurso elico en el centro de Tanzania es ms fiable que en Sudfrica. Esta conclusin no era evidente en el mapa de velocidad media del viento o la media WPD, pero se muestra claramente en otras medidas como media, la disponibilidad y longitudes episodio de energa elica. En Para entender la fiabilidad de energa elica forma de Sudfrica los cambios a travs de varias escalas de tiempo, nos trazan el porcentaje de rea con la energa elica moderada produce sobre la base de un umbral de WPD. Fiabilidad de la energa elica de Sudfrica vara a lo largo del ao, con mayor fiabilidad en el verano que el invierno. Tambin nos encontramos que un rea ms grande de Sudfrica tiene WPD fiable durante el da que de noche. Cuando comparamos estos con la demanda per fi lsobre estas escalas de tiempo, el viento suele ser menos fiables en el pico demandas de todo el ao y el da. Sin embargo, como se ilustra en Material complementario 2, el viento acelera a escala local en el suroeste de Sudfrica es probable que sean ms altos y ms sesgada que la escala cuadriculada. Mientras que esta diferencia caracterstica implica velocidades del viento es probable que sean menos fiables, ya que son ms

Utilizando los datos merra, hemos trazado y reas identificados de Fiabilidad viento de recursos de alta y baja, centrndose en la caracterizacin Intermitencia WPD y relaciones temporales con viento cerca por de recursos.Encontramos que Sudfrica tiene de moderada a alta energa elica potencial global, especialmente en el oeste y el sur a lo largo de la costaTambin nos encontramos que un rea ms grande de Sudfrica tiene WPD fiable durante el da que de nocheFiabilidad de la energa elica de Sudfrica vara a lo largo del ao, con mayor fiabilidad en el verano que el invierno.