Difference between revisions of "Validierung mit Referenzerträgen von existierenden WEA"

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== '''Arbeiten mit Referenzerträgen aus bestehenden WEA''' ==
 
  
 
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===Ziel und Zweck===
=== '''1. Ziel und Zweck''' ===
 
  
 
Ertragsdaten von existierenden WEA können verwendet werden, um die Plausibilität von PARK-Berechnungen für eigene Standorte zu bewerten.
 
Ertragsdaten von existierenden WEA können verwendet werden, um die Plausibilität von PARK-Berechnungen für eigene Standorte zu bewerten.
  
 
Diese Kurzanleitung stellt den Prozess in der Übersicht dar. Da jedes Projekt einzigartig ist, können weitere, hier nicht erwähnte Maßnahmen, nötig sein, um die verwendeten Eingangsdaten in die benötigte Form zu bringen. Weiterhin können sich durch weitere Daten zusätzliche Validierungsmöglichkeiten ergeben, die auf jeden Fall genutzt werden sollten.
 
Diese Kurzanleitung stellt den Prozess in der Übersicht dar. Da jedes Projekt einzigartig ist, können weitere, hier nicht erwähnte Maßnahmen, nötig sein, um die verwendeten Eingangsdaten in die benötigte Form zu bringen. Weiterhin können sich durch weitere Daten zusätzliche Validierungsmöglichkeiten ergeben, die auf jeden Fall genutzt werden sollten.
Diese Anleitung bezieht sich nicht auf die Arbeit mit Winddaten von Gondelanemometern<sup>1</sup>, sondern alleine auf monatlich kumulierte Ertragsdaten.
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Diese Anleitung bezieht sich nicht auf die Arbeit mit Winddaten von [[Gondelanemometer]]n, sondern alleine auf monatlich kumulierte Ertragsdaten.
 
 
 
 
=== '''2. Voraussetzungen''' ===
 
 
 
- Ein eigener Standort (im folgenden „Standort“), für den eine Ertragsprognose nach der Windatlas-Methode vorbereitet wurde, also: Auswahl einer geeigneten Windstatistik, Rauigkeit, Orographie, Hindernisse.
 
- Ein Referenzstandort mit einer existierenden WEA („Referenz-WEA“), für den angenommen wird, dass er vergleichbare Windbedingungen wie der Standort aufweist. Dieser muss mit derselben Sorgfalt für eine Berechnung mit der Windatlas-Methode vorbereitet werden wie der Standort. Ebenfalls sollte die Referenz-WEA einer vergleichbaren Leistungsklasse angehören wie die geplanten Standort-WEA.
 
- Monatlich kumulierte Erträge für den Referenzstandort („Referenzerträge“) für mindestens ein Jahr, möglichst aber länger. Diese müssen bereits auf 100% Anlagenverfügbarkeit korrigiert sein – sind sie es nicht, werden ebenfalls monatliche Verfügbarkeitsdaten benötigt und die Korrektur auf 100% Verfügbarkeit muss im Vorfeld vorgenommen werden (siehe 4.3). Zusätzlich müssen die Referenzerträge mit einem Windenergieindex korrigiert werden, um das Langzeitniveau der Erträge widerzuspiegeln. Liegen nur Referenzerträge für einen kurzen Zeitraum vor, ist kaum eine Aussage darüber möglich, ob Index- und Referenzstandortbedingungen überhaupt korrelieren. Die Unsicherheit der möglichen Aussagen nimmt dann stark zu.
 
- Lizenzen für WAsP sowie die WindPRO-Module MODEL und PARK, zur Erstellung eigener Windindices auch MCP.
 
 
 
 
 
 
 
=== '''3. Idee''' ===
 
 
 
Es wird eine PARK-Berechnung (unter Verwendung eines Terraindaten-Objekts  Windatlas-Methode) für die Referenz-WEA durchgeführt. Wenn die Eingangsdaten, die verwendet werden (gewählte Windstatistik, Rauigkeitsstruktur, Hindernis- und Orographieeinfluss), korrekt sind, dann sollte sich mit dieser Berechnung die tatsächliche bekannte Produktion reproduzieren lassen.
 
  
- Ist dies der Fall, dann kann auch für den Standort angenommen werden, dass die dortigen Windbedingungen mit der Windatlas-Methode korrekt reproduziert werden. Dies setzt allerdings voraus, dass die Windbedingungen an Referenz und Standort tatsächlich vergleichbar sind!
 
- Signifikante Abweichungen weisen dagegen darauf hin, dass die Eingangsdaten der Windatlas-Berechnung nicht korrekt sind. Konsequenz kann z.B. sein, dass andere Eingangsdaten verwendet werden müssen oder das Energieniveau der verwendeten Windstatistik korrigiert werden muss. Veränderungen der Eingangsdaten müssen objektiv begründbar sein. Es reicht nicht als Begründung aus, dass ansonsten die Produktionsdaten nicht reproduziert werden können!
 
- In ungünstigen Fällen kann eine Abweichung auch darauf hinweisen, dass die Windatlas-Methode sich überhaupt nicht für die Berechnung in der Region eignet, oder dass keine passende Windstatistik vorliegt und somit nach alternativen Modellen oder Winddaten gesucht werden muss.
 
  
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===Voraussetzungen===
  
=== '''4. Windindexkorrigierte Produktion (WKP)''' ===
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* Ein '''eigener Standort''' (im folgenden: '''Standort'''), für den eine PARK-Berechnung nach der Windatlas-Methode vorbereitet wurde, also: Auswahl einer geeigneten Windstatistik, Rauigkeit, Orographie, Hindernisse.
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* Ein '''Referenzstandort'''
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**für den angenommen wird, dass er vergleichbare Windbedingungen wie der Standort aufweist,
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**mit mindestens einer existierenden WEA ('''Referenz-WEA'''),
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**die möglichst einer vergleichbaren Leistungsklasse angehört wie die geplanten Standort-WEA,
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**für die mehrjährige monatliche Produktionsdaten vorliegen,
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**und der mit derselben Sorgfalt für eine Berechnung mit der Windatlas-Methode vorbereitet wurde wie der Standort, d.h. Rauigkeit, Orographie, Hindernisse.
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* Die [[Windindex-korrigierte Produktion (WKP)]] für die Referenz-WEA. Um diese zu berechnen, werden '''monatliche Produktionsdaten''' für die WEA am Referenzstandort bei [[WEA-Verfügbarkeit|100% Verfügbarkeit]] für einige Jahre benötigt. Liegen nur Produktionsdaten für einen kurzen Zeitraum vor, ist kaum eine Aussage darüber möglich, ob Index und Referenzstandortbedingungen überhaupt korrelieren. Die Unsicherheit der möglichen Aussagen nimmt dann stark zu.
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* Lizenzen für WAsP sowie die WindPRO-Module MODEL und PARK, zur Erstellung eigener Windindices auch MCP.
  
Da Windverhältnisse starken Schwankungen unterliegen, müssen die vorliegenden Referenzerträge auf ein Langzeit-Niveau korrigiert werden. Hierfür werden Informationen darüber benötigt, wie die Monate, für die Referenzerträge vorliegen, sich relativ zum Langzeitraum verhalten. Dies wird durch einen Windenergieindex erreicht.
 
  
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===Methode===
  
==== '''4.1. Windindices''' ====
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Es wird eine PARK-Berechnung unter Verwendung eines {{Fundort|Terraindaten-Objekts &rArr; Zweck: Windatlas-Methode}} für die '''Referenz-WEA''' durchgeführt.
  
Ein Windenergieindex gibt für jeden Monat eines Zeitraums das Produktionsniveau im Vergleich zum Monatsmittel in einem Langzeitraum an. Der Langzeitraum soll repräsentativ für ein langjährig erwartetes Niveau sein. Der Index ist ein Prozentwert, wobei 100% für einen Monat steht, der genau im langjährigen Durchschnitt  liegt. Höhere Werte stehen für Monate, deren Produktion über dem langjährigen Mittel für diesen Monat lag, niedrigere Werte für unterdurchschnittliche Produktionen.
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Wenn die Eingangsdaten, die verwendet werden (gewählte Windstatistik, Rauigkeitsstruktur, Hindernis- und Orographieeinfluss), korrekt sind, dann sollte sich mit dieser Berechnung die tatsächliche bekannte Produktion reproduzieren lassen.
Windindices sind in Deutschland erwerbbar, z.B. über die Betreiberdatenbasis www.btrdb.de, und für viele Regionen verwendbar. Für manche Regionen mit geringer WEA-Dichte sind diese jedoch nicht immer zuverlässig, so dass die Erstellung eines eigenen Index‘ sinnvoll sein kann. Windindices sind Produktionsindices. Als solche sind sie abhängig von den WEA, mit deren Produktionsdaten sie gewonnen werden. Aufgrund der Anlagenauslegung kann z.B. WEA-Typ A bei einer gegebenen Windgeschwindigkeit bereits 60% der Nennleistung bringen, während Typ B nur 40% der Nennleistung produziert.
 
  
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*Ist dies der Fall, dann kann auch für den Standort angenommen werden, dass die dortigen Windbedingungen mit der Windatlas-Methode korrekt reproduziert werden. Dies setzt allerdings voraus, dass die Windbedingungen an Referenz und Standort tatsächlich vergleichbar sind!
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*Signifikante Abweichungen weisen dagegen darauf hin, dass die Eingangsdaten der Windatlas-Berechnung nicht korrekt sind. Konsequenz kann z.B. sein, dass andere Eingangsdaten verwendet werden müssen oder das Energieniveau der verwendeten Windstatistik korrigiert werden muss. Veränderungen der Eingangsdaten müssen objektiv begründbar sein. Es reicht nicht als Begründung aus, dass ansonsten die Produktionsdaten nicht reproduziert werden können!
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*In ungünstigen Fällen kann eine Abweichung auch darauf hinweisen, dass die Windatlas-Methode sich überhaupt nicht für die Berechnung in der Region eignet, oder dass keine passende Windstatistik vorliegt und somit nach alternativen Modellen oder Winddaten gesucht werden muss.
  
==== '''4.2. Es sollte deshalb ein Windindex verwendet werden, der für den Typ der Referenz-WEA erstellt wurde (bei eigener Erstellung) oder zur Leistungsklasse passt. Erstellen eines Windindex aus langjährigen Winddaten''' ====
 
  
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===Ablauf: Validierung von WAsP/ATLAS-Berechnungen===
  
'''''Eingangsdaten'''''
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Die [[Windindex-korrigierte Produktion (WKP)|WKP]] wird im {{Fundort|[[Existierende WEA]]-Objekt &rArr; Register '''PARK'''}} angegeben. Das Häkchen {{Fundort|Register '''WEA''' &rArr; '''Wird als PARK-WEA behandelt'''}} darf nicht gesetzt sein.
  
Als Langzeit-Datenquelle kommen z.B. Reanalyse-Daten in Frage; in WindPRO gibt es Langzeitdaten aus verschiedenen Quellen zum direkten Download in das WindPRO-Projekt, siehe auch http://help.emd.dk/mediawiki/ (Voraussetzung: lizensiertes MCP-Modul). Die Langzeitdaten müssen mit der Referenz korrelieren (und damit auch mit dem Standort, da wir zwischen diesen beiden von einer vorhandenen Korrelation ausgehen). Wenn keine zusätzlichen Korrelationsmöglichkeiten (z.B. Zeitreihen) vorliegen, kann dieses unter Umständen erst am Ende der Indexerstellung überprüft werden, so dass vielleicht mehrere Anläufe nötig sind, bis ein passender Index erstellt wird.
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Wird eine PARK-Berechnung unter Einbeziehung dieser WEA durchgeführt, erscheinen diese auf einem zusätzlichen Bericht '''Referenz-WEA'''. In der letzten Spalte auf diesem Bericht erscheint ein sogenannter '''Gütefaktor'''.
Die Langzeit-Datenquelle muss konsistent sein (keine erkennbaren langjährigen Trends, keine Sprünge).
 
  
'''''Windindex-Erstellung mit MCP'''''
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Der Gütefaktor ist das Verhältnis der tatsächlichen Produktion zur berechneten Produktion. Er gibt also an, mit welchem Wert die '''berechnete Produktion''' skaliert werden müsste, um die '''tatsächliche Produktion''' zu treffen. Wurde z.B. eine zu hohe Produktion berechnet, so ist der Gütefaktor kleiner 100. Wurde eine zu niedrige Produktion berechnet, so ist er größer 100.
  
Es wird eine MCP-Berechnung gestartet. Auf dem Register Einstellungen  Windindex-Berechnung wird der WEA-Typ ausgewählt, für den die Referenzerträge vorliegen. Weiterhin muss die erwartete mittlere Windgeschwindigkeit angegeben werden. Wenn keine andere Quelle hierfür verfügbar ist, kann z.B. die mittlere WG auf Nabenhöhe einer im Vorfeld vorgenommenen Windatlas-Berechnung eingetragen werden.
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Wenn die Konsequenz aus der Validierung sein soll, dass das Energieniveau der verwendeten Windstatistik angepasst werden soll, dann wäre dies der Korrekturwert, der unter {{Fundort|Terraindatenobjekt &rArr; Windstatistiken &rArr; '''Energieniveau ändern'''}} verwendet werden soll (dort als Faktor, d.h. 100% entsprechen einem Faktor von 1,000).
Auf dem Register Measure wird für beide Zeitreihen das METEO-Objekt mit den Langzeit-Daten ausgewählt.
 
Über die Filter / Datum: Zeiträume ausschließen wird jedoch die als „Lokale Referenz“ verwendete Zeitreihe auf den Zeitraum eingegrenzt, für den Referenzerträge vorliegen.
 
Dann wird mit dieser Datenbasis eine Langzeitkorrektur mit der Windindex-Methode durchgeführt. Ein Doppelklick auf die Grafik des Windindex führt in ein Fenster, über das die Daten in die Zwischenablage exportiert werden können:
 
  
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Weitere relevante Eingaben dort: Typ und Nabenhöhe der WEA, anhand derer der Korrekturwert ermittelt wurde; sowie ein Parameter, der die Geländeeigenschaften um diese WEA repräsentiert - hier kann z.B. die [[äquivalente Rauigkeit]] verwendet werden. Beachten Sie, dass die äquivalente Rauigkeit in einer PARK-Berechnung stets für die Position des Terraindaten-Objekts ausgegeben wird, es kann also sinnvoll sein, ein eigenes Terraindatenobjekt für die PARK-Berechnung der existierenden WEA zu erzeugen.
  
[[File:Example.jpg]]
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Die Korrektur des Energieniveaus ist jedoch nur eine von mehreren möglichen Konsequenzen. Am anderen Ende des Spektrums stehen Schlussfolgerungen wie z.B. dass die Windstatistik für den Standort nicht brauchbar ist, dass die Standorte nicht vergleichbar sind, dass der Windindex nicht geeignet ist o.ä. – dies unterliegt der Beurteilung durch den Bearbeiter.

Revision as of 16:12, 7 January 2016

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Ziel und Zweck

Ertragsdaten von existierenden WEA können verwendet werden, um die Plausibilität von PARK-Berechnungen für eigene Standorte zu bewerten.

Diese Kurzanleitung stellt den Prozess in der Übersicht dar. Da jedes Projekt einzigartig ist, können weitere, hier nicht erwähnte Maßnahmen, nötig sein, um die verwendeten Eingangsdaten in die benötigte Form zu bringen. Weiterhin können sich durch weitere Daten zusätzliche Validierungsmöglichkeiten ergeben, die auf jeden Fall genutzt werden sollten. Diese Anleitung bezieht sich nicht auf die Arbeit mit Winddaten von Gondelanemometern, sondern alleine auf monatlich kumulierte Ertragsdaten.


Voraussetzungen

  • Ein eigener Standort (im folgenden: Standort), für den eine PARK-Berechnung nach der Windatlas-Methode vorbereitet wurde, also: Auswahl einer geeigneten Windstatistik, Rauigkeit, Orographie, Hindernisse.
  • Ein Referenzstandort
    • für den angenommen wird, dass er vergleichbare Windbedingungen wie der Standort aufweist,
    • mit mindestens einer existierenden WEA (Referenz-WEA),
    • die möglichst einer vergleichbaren Leistungsklasse angehört wie die geplanten Standort-WEA,
    • für die mehrjährige monatliche Produktionsdaten vorliegen,
    • und der mit derselben Sorgfalt für eine Berechnung mit der Windatlas-Methode vorbereitet wurde wie der Standort, d.h. Rauigkeit, Orographie, Hindernisse.
  • Die Windindex-korrigierte Produktion (WKP) für die Referenz-WEA. Um diese zu berechnen, werden monatliche Produktionsdaten für die WEA am Referenzstandort bei 100% Verfügbarkeit für einige Jahre benötigt. Liegen nur Produktionsdaten für einen kurzen Zeitraum vor, ist kaum eine Aussage darüber möglich, ob Index und Referenzstandortbedingungen überhaupt korrelieren. Die Unsicherheit der möglichen Aussagen nimmt dann stark zu.
  • Lizenzen für WAsP sowie die WindPRO-Module MODEL und PARK, zur Erstellung eigener Windindices auch MCP.


Methode

Es wird eine PARK-Berechnung unter Verwendung eines Terraindaten-Objekts ⇒ Zweck: Windatlas-Methode  für die Referenz-WEA durchgeführt.

Wenn die Eingangsdaten, die verwendet werden (gewählte Windstatistik, Rauigkeitsstruktur, Hindernis- und Orographieeinfluss), korrekt sind, dann sollte sich mit dieser Berechnung die tatsächliche bekannte Produktion reproduzieren lassen.

  • Ist dies der Fall, dann kann auch für den Standort angenommen werden, dass die dortigen Windbedingungen mit der Windatlas-Methode korrekt reproduziert werden. Dies setzt allerdings voraus, dass die Windbedingungen an Referenz und Standort tatsächlich vergleichbar sind!
  • Signifikante Abweichungen weisen dagegen darauf hin, dass die Eingangsdaten der Windatlas-Berechnung nicht korrekt sind. Konsequenz kann z.B. sein, dass andere Eingangsdaten verwendet werden müssen oder das Energieniveau der verwendeten Windstatistik korrigiert werden muss. Veränderungen der Eingangsdaten müssen objektiv begründbar sein. Es reicht nicht als Begründung aus, dass ansonsten die Produktionsdaten nicht reproduziert werden können!
  • In ungünstigen Fällen kann eine Abweichung auch darauf hinweisen, dass die Windatlas-Methode sich überhaupt nicht für die Berechnung in der Region eignet, oder dass keine passende Windstatistik vorliegt und somit nach alternativen Modellen oder Winddaten gesucht werden muss.


Ablauf: Validierung von WAsP/ATLAS-Berechnungen

Die WKP wird im Existierende WEA-Objekt ⇒ Register PARK  angegeben. Das Häkchen Register WEAWird als PARK-WEA behandelt  darf nicht gesetzt sein.

Wird eine PARK-Berechnung unter Einbeziehung dieser WEA durchgeführt, erscheinen diese auf einem zusätzlichen Bericht Referenz-WEA. In der letzten Spalte auf diesem Bericht erscheint ein sogenannter Gütefaktor.

Der Gütefaktor ist das Verhältnis der tatsächlichen Produktion zur berechneten Produktion. Er gibt also an, mit welchem Wert die berechnete Produktion skaliert werden müsste, um die tatsächliche Produktion zu treffen. Wurde z.B. eine zu hohe Produktion berechnet, so ist der Gütefaktor kleiner 100. Wurde eine zu niedrige Produktion berechnet, so ist er größer 100.

Wenn die Konsequenz aus der Validierung sein soll, dass das Energieniveau der verwendeten Windstatistik angepasst werden soll, dann wäre dies der Korrekturwert, der unter Terraindatenobjekt ⇒ Windstatistiken ⇒ Energieniveau ändern  verwendet werden soll (dort als Faktor, d.h. 100% entsprechen einem Faktor von 1,000).

Weitere relevante Eingaben dort: Typ und Nabenhöhe der WEA, anhand derer der Korrekturwert ermittelt wurde; sowie ein Parameter, der die Geländeeigenschaften um diese WEA repräsentiert - hier kann z.B. die äquivalente Rauigkeit verwendet werden. Beachten Sie, dass die äquivalente Rauigkeit in einer PARK-Berechnung stets für die Position des Terraindaten-Objekts ausgegeben wird, es kann also sinnvoll sein, ein eigenes Terraindatenobjekt für die PARK-Berechnung der existierenden WEA zu erzeugen.

Die Korrektur des Energieniveaus ist jedoch nur eine von mehreren möglichen Konsequenzen. Am anderen Ende des Spektrums stehen Schlussfolgerungen wie z.B. dass die Windstatistik für den Standort nicht brauchbar ist, dass die Standorte nicht vergleichbar sind, dass der Windindex nicht geeignet ist o.ä. – dies unterliegt der Beurteilung durch den Bearbeiter.