Power performance evaluation and improvement of operational wind power plants

Résumé

L’exploitation de centrales éoliennes à une échelle industrielle est plutôt récente. Avec cette nouvelle ère industrielle, les exploitants sont parfois enclins à appliquer à l’éolien les mêmes méthodes d’évaluation et d’amélioration de performance (économique, énergétique, environnementale, etc.) que celles utilisées pour leurs centrales électriques dites conventionnelles. L’évaluation de la performance énergétique est sans contredit le paramètre le plus étudié par les exploitants. La comparaison entre la production énergétique réelle d’une centrale (habituellement l’électricité) et l’apport énergétique nécessaire à cette centrale (ex. : charbon, pétrole, vent, etc.) permet d’évaluer sa performance énergétique. Cette évaluation ne représente habituellement pas un défi technique important pour les centrales dites conventionnelles. Cependant, la nature complexe du vent et de son interaction avec les éoliennes rend cette évaluation ardue et laborieuse pour le domaine éolien. À l’heure actuelle, seule la norme CEI 61400-12-1 est acceptée par l’industrie. Cependant, cette méthode est onéreuse et permet l’évaluation de la performance énergétique d’une seule éolienne à la fois. De plus, l’utilisation de cette norme par l’industrie depuis plus de 15 ans a permis d’établir clairement ses limites d’applicabilité et sa précision relative, conséquence des hypothèses simplificatrices qui ont été retenues. Le premier objectif de ce projet consiste donc à tenter d’améliorer les méthodes présentement utilisées pour l’évaluation de la performance énergétique des éoliennes et des centrales éoliennes en phase d’exploitation. Ainsi, l’élaboration d’un modèle à l’aide de réseau de neurones à six entrées (inputs) et selon une technique à plusieurs étapes a permis d’obtenir une modélisation minutieuse de la courbe de puissance de deux éoliennes. Les résultats de ce modèle ont été comparés à plusieurs autres techniques de modélisation et sa précision accrue a été démontrée pour les cas analysés. Le deuxième objectif de ce projet consiste à tenter d’améliorer la production énergétique de projets éoliens déjà en exploitation. À la suite de l’identification d’un modèle affichant une précision accrue, des essais sur deux éoliennes en exploitation ont été réalisés sur une période de presque deux ans. La méthode choisie afin de tenter d’améliorer la production énergétique consiste à optimiser l’orientation des girouettes nacelles. Les résultats obtenus ont permis d’anticiper des gains énergétiques potentiels de l’ordre de 1% à 3 %. Finalement, plusieurs résultats provenant de ce projet de recherche ont été appliqués dans divers contextes industriels. Plus spécifiquement, un propriétaire de projet éolien ayant fait l’acquisition d’une option d’amélioration de performance a fait appel à l’auteur de ce document afin de quantifier les gains énergétiques y étant associés. Une méthode de comparaison « Side-by-side » a été utilisée sur deux éoliennes ayant reçu l’option d’amélioration de performance. Divers tests statistiques ont été développés afin de quantifier les gains énergétiques ainsi que leur niveau de précision.

Date	4 avr. 2014
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Christian Masson (Directeur(-trice)) & Antoine Tahan (Codirecteur(-trice))