Wind Farm Simulation and Validation of Analytical and CFD based Wake Models with Wind Data from Operational Wind Farms

Abstract

Wind turbines in wind farms regularly operate in the wake of other wind turbines and experience lower wind speeds, higher turbulences and a reduced yield. To assess the wake effects different fidelity models can be used. These range from simple ones like the Jensen Model to complex CFD models. The energy production of two wind farms is calculated applying the Jensen and WakeBlaster model. Next, the result is compared to several years of production data provided by SGRE. This data is used to create a power production matrix and compared to the modelled results. In the end a statement about the validation of the used wake models is given.

Windturbinen in Windparks sind oft durch Nachlaufströmungen von anderen Turbinen beeinflusst. Dadurch ergeben sich niedrigere Windgeschwindigkeiten, mehr Turbulenzen und ein reduzierten Ertrag. Für die Berechnung dieser Effekte können Modelle mit unterschiedlicher Genauigkeit genutzt werden. Diese Modelle reichen vom einfachen Jensen Modell, bis zu komplexen CFD Modellen. Die Produktion von zwei Windparks wird mit dem Jensen Modell und WakeBlaster berechnet. Anschließend werden die Ergebnisse mit mehreren Jahren Produktionsdaten von Siemens Gamesa Renewable Energy (SGRE) verglichen. Für den Vergleich wird eine Produktionsmatrix verwendet. Am Ende wird eine Aussage über die Gültigkeit der benutzten Modelle getroffen.