Dergiler / Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi / 2023 / Cilt: 11 - Sayı: 1

Rüzgar Türbinleri İçin ANFIS Tabanlı Gerçek Zamanlı Güç Tahmini

ANFIS-BASED REAL-TIME POWER ESTIMATION FOR WIND TURBINES

Sayfa
136–149
Yayın Tarihi
2023-03-01
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Tüm bunlara rağmen, test sürecinde kullanılan verilerin eğitiminde kullanılan veriler kapsamında olması durumunda ANFIS'in iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada Vestas firmasına ait V44-600 model rüzgar türbini için gerçek zamanlı güç tahmini yapılması amaçlanmıştır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Çalışma kapsamında rüzgar endüstrisinde yoğun olarak kullanılan V44-600 VESTAS rüzgar türbini için Nevşehir ili rüzgar hızı ve hava yoğunluğu verileri kullanılarak ANFIS tabanlı güç tahmini yapılması amaçlanmıştır.
💡
Sonuç & Katkı:Tüm bunlara rağmen, test sürecinde kullanılan verilerin eğitiminde kullanılan veriler kapsamında olması durumunda ANFIS'in iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:ANFIS · Rüzgar Türbini · Gerçek Zamanlı Güç Tahmini

Özet

Bu çalışmada Vestas firmasına ait V44-600 model rüzgar türbini için gerçek zamanlı güç tahmini yapılması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında rüzgar endüstrisinde yoğun olarak kullanılan V44-600 VESTAS rüzgar türbini için Nevşehir ili rüzgar hızı ve hava yoğunluğu verileri kullanılarak ANFIS tabanlı güç tahmini yapılması amaçlanmıştır. Bu amaçla, V44-600 rüzgar türbini verileri üzerinden eğitilmiş Uyarlamalı Ağ Tabanlı Bulanık Çıkarım Sistemi (ANFIS) kullanılmıştır. ANFIS'in eğitim ve test adımları için giriş-çıkış parametreleri olarak rüzgar hızı, hava yoğunluğu ve rüzgar türbininin çıkış gücü kullanılmıştır. Simülasyonlar ve eğitimler sonucunda tahmin değerinin gerçek değerden saptığı en geniş aralıktaki bağıl hata yüzdesi %11,86'dır. ANFIS eğitiminde kullanılan verilerin azlığı (144) ve çıkış gücündeki tekrarlanan değerler nedeniyle bu değer beklenenden yüksek çıkmıştır. Benzer şekilde en düşük verim değeri %89,4'tür. Tüm bunlara rağmen, test sürecinde kullanılan verilerin eğitiminde kullanılan veriler kapsamında olması durumunda ANFIS'in iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca geliştirilen model 32 bit donanım ile desteklendiğinde gerçek bir rüzgar türbini için gerçek zamanlı güç tahmini yapabilmektedir. Bu çalışmanın temel motivasyonu; Rüzgar hızı ve hava yoğunluğu verilerine dayalı olarak Vestas V44-600 modeli için çıkış gücünü tahmin edebilen bir model geliştirmek. Ayrıca geliştirilen modelin gömülü sistemler üzerinde çalışmasını sağlayan Fuzzy Interface System (FIS) dosyasını üretebilmektir.

Abstract

In this study, it is aimed to make real-time power estimation for the V44-600 model wind turbine of Vestas company. The scope of the study is aimed to perform ANFIS-based power estimation for the V44-600 VESTAS wind turbine, which is intensely used in the wind industry, by using the wind speed and air density data of the city of Nevşehir. For this purpose, an Adaptive Network Based Fuzzy Inference System (ANFIS) trained on V44-600 wind turbine data was used. For the training and testing steps of ANFIS, wind speed, air density, and output power of the wind turbine are used as input-output parameters. As a result of the simulations and training, the percent relative error value in the widest range where the prediction value deviates from the true value is 11.86%. This value was higher than expected due to the scarcity of the data used in the ANFIS training (144) and the repetitive values in the output power. Similarly, the lowest efficiency value is 89.4%. Despite all this, it has been observed that ANFIS gives good results if the data used in the testing process is within the scope of the data used in the training. Moreover, the developed model when supported with 32-bit hardware can make real-time power estimation for a real wind turbine. The main motivation for this study; is develop a model that can predict the output power for the Vestas V44-600 model based on wind speed and air density data. In addition, it is to produce the Fuzzy Interface System (FIS) file that enables the developed model to run on embedded systems.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

GÖKKUŞ, G. (2023). Rüzgar Türbinleri İçin ANFIS Tabanlı Gerçek Zamanlı Güç Tahmini. Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt: 11 - Sayı: 1, 136–149. https://ajindex.com/articles/884115

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (12)

  1. O. Noureldeen, & I. Hamdan, "An Efficient ANFIS Crowbar Protection for DFIG Wind Turbines during Faults", 2017 Nineteenth International Middle-East Power Systems Conference (Mepcon), 263-269, 2017
  2. Y. S. Guclu, "Angström-Prescott Modelinin Polinom İle Geliştirilmesi Ve Diyarbakir Güneş Işinimi Verilerine Uygulanmasi" Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7(1), 75-88, 2019
  3. L. Rajaji, & C. Kumar, "ANFIS Based Soft Starter for Grid Integration with Wind Turbine System", 2008 Ieee Region 10 Conference: Tencon 2008, Vols 1-4, 1560-+, 2008
  4. P. Pinson, "Wind Energy: Forecasting Challenges for Its Operational Management", Statistical Science, 28(4), 564-585, 2013. doi:10.1214/13-Sts445
  5. M. Kordestani, M. Rezamand, R. Carriveau, D.S.K. Ting, & M. Saif, "Failure Diagnosis of Wind Turbine Bearing Using Feature Extraction and a Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS)", Advances in Computational Intelligence, Iwann 2019, Pt I, 11506, 545-556, 2019. doi:10.1007/978-3-030-20521-8_45
  6. K. Ramesh, & P.B. Kumar, "A Nonlinear Controller Design for Variable Speed Wind Turbines Using Anfis" Proceedings of the 3rd International Conference on Communication and Electronics Systems (Icces 2018), 639-644, 2018
  7. B. Chen, P.C. Matthews, & P. J. Tavner, "Wind turbine pitch faults prognosis using a-priori knowledge-based ANFIS", Expert Systems with Applications, 40(17), 6863-6876, 2013. doi:10.1016/j.eswa.2013.06.018
  8. R. Belu, & D. Koracin, "Effects of complex wind regimes and meteorlogical parameters on wind turbine performances", Paper presented at the 2012 IEEE Energytech, (2012, 29-31 May 2012)
  9. T. Demirdelen, P. Tekin, I. O. Aksu, & F. Ekinci, "The Prediction Model of Characteristics for Wind Turbines Based on Meteorological Properties Using Neural Network Swarm Intelligence", Sustainability, 11(17), 2019. doi:ARTN 4803 10.3390/su11174803
  10. A. Heydari, M. Majidi Nezhad, M. Neshat, D. A. Garcia, F. Keynia, L. De Santoli, & L. Bertling Tjernberg, "A Combined Fuzzy GMDH Neural Network and Grey Wolf Optimization Application for Wind Turbine Power Production Forecasting Considering SCADA Data", Energies, 14(12), 3459, 2021
  11. M. R. Sarkar, S. Julai, C. W. Tong, & S. F. Toha, "Effectiveness of Nature-Inspired Algorithms using ANFIS for Blade Design Optimization and Wind Turbine Efficiency", Symmetry-Basel, 11(4), 2019. doi:ARTN 456 10.3390/sym11040456
  12. F. Ekinci, T. Demirdelen, & M. Bilgili, "Modelling of Wind Turbine P