Wind energy statistics for large arrays of wind turbines (New England and Central U.S. Regions)

• Published in: Solar energy Vol. 20; no. 5; pp. 379 - 386
• Main Author: Justus, C.G.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Elsevier Ltd 1978
• ISSN: 0038-092X; 1471-1257
• DOI: 10.1016/0038-092X(78)90153-6

The performance characteristics have been simulated for large dispersed arrays of 500–1500 kW wind turbines producing power and feeding it directly into the New England or Central U.S. utility distribution grids. These studies, based on design power performance curves, indicate that in good wind environments the 500 kW generators can average (on an annual basis) up to 240 kW mean power output, and the 1500 kW generators can average up to 350 kW mean power output. Higher mean power output (averaging up to 470 kW) is indicated, however from a hypothetical 1125 kW rated power unit designed to operate at wind speeds near those observed throughout the study area, rather than the higher design operating wind speed of the 1500 kW unit. The beneficial effect of operating large disperse arrays of wind turbines is that available power output can be increased—if winds are not blowing over one part of the array, chances are they will over some other part of the array. These studies indicate that wind power availability levels of 200 kW per 1125 kW generator were 77–93 per cent, depending on season. Reasonably steady high wind power in winter and high afternoon peak wind power in summer (corresponding to peak air conditioning load) means that significant peak load displacement can be achieved without the use of storage. Han sido simuladas las caracteristicas de comportamiento para grandes disposiciones dispersas de 500 a 1500 kW de turbinas de viento de producción de energia y alimentando diresctamente a la red de Nueva Inglaterra o del Centro de los Estados Unidos. Estos estudios, basados en las curvas de potencia de diseno, indican que en ambientes de buen viento, los generadores de 500 kW pueden promediar por encima de los 240 kW de salida anual, y los de 1500 kW encima de los 350. El mayor valor medio de salida (promediado encima de los 470 kW) se indica, sin embargo, para una unidad hipotética de 1125 kW de potencia nominal diseńada para operar a velocidades de viento cercanas a las observadas en los alrededores del área en estudio en lugar del diseńo de mayor velocidad de viento de 1500 kW. El efecto benéfico de la operación de disposiciones dispersas grandes de turbinas de viento es que la potencia de salida puede incrementada; si el viento no sopla sobre una parte del sistema existe la chance de que lo haga en otra. Estos estudios indican que la potencia eólica obtenible está en niveles de 200 kW para generador de 1125 kW, donde del 77 al 93% dependen de la estación. En invierno hay un razonable alto nivel regular de viento y en verano un alto pico por la tarde (correspondiente al pico de carga por acondicionamiento de aire) lo que significa que un significativo desplazamiento del pico de carga puede ser conseguido sin emplear acumulación. Les caractéristiques du fonctionnement ont été simulées pour de grandes étendues dispersées de turbines à air de 500 kW à 1500 kW fournissant directement le réseau électrique national de distribution pour l'utilisation en Nouvelle Angleterre ou le centre des Etats Unis. Ces études, basées sur des courbes de performance de la puissance, indiquent que pour des environnements favorisés pour l'énergie éolienne, les générateurs de 500 kW peuvent aller en moyenne (basée sur un an) jusqu'à 240 kW de puissance moyenne de sortie, et que les générateurs de 1500 kW peuvent aller jusqu'à une puissance de sortie moyenne de 350 kW. On indique cependent une puissance moyenne de sortie supérieure (allant jusqu'à 470 kW) pour une unité de puissance hypothétique évaluée à 1125 kW, conçue pour fonctionner à des vitesses de vent proches de celles observées au-dessus de l'aire d'étude, plutôt que la vitasse de vent plus élevée dans le fonctionnement du projet de l'unité de 1500 kW. Le bénéfice du fonctionnement avec de grandes étendues dispersées de turbines à air est que la puissance de sortie disponible peut être augmentée—si les vents ne soufflent pas au-dessus d'une partie de la surface, il y a des chances qu'ils seront présents au-dessus de quelque autre partie de l'étendue. Ces études indiquent que les niveaux disponibles de la puissance éolienne de 200 kW pour un générateur de 1125 kW étaient de 77 à 93 pour cent suivant la saison. Une puissance des vents raisonnablement élevée et régulière en hiver, avec un pic dans l'après-midi en été (correspondant au pic de charge des besoins en air conditionné) signifie qu'un déplacement significatif du pic de charge peut être obtenu sans l'aide de stockage.