BE1022141B1

BE1022141B1 - Opbrengstverbetering van wind-en zonne-energiesystemen

Info

Publication number: BE1022141B1
Application number: BE2013/0563A
Authority: BE
Inventors: Werner Coppye
Original assignee: 3E nv
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2016-02-19

Abstract

De onderhavige aanvraag heeft betrekking op een werkwijze voor het monitoren van wind- en/of zonne-energiesystemen. De werkwijze kan helpen bij vroegtijdige foutdetectie en optimalisatie van het systeem. Meer bepaald omvat de hierin beschreven werkwijze: (a) het bepalen van het operationeel gedrag van het systeem, op basis van operationele meetdata betreffende het systeem; (b) het bepalen van een verwacht gedrag van het systeem door middel van een simulatie gebruik makende van configuratiegegevens van het systeem en meteorologische data; en (c) het vergelijken van het operationeel gedrag bepaald in stap (a) met het verwachte gedrag zoals bepaald in stap (b).

Description

OPBRENGSTVERBETERING VAN WIND- EN ZONNE-ENERGIESYSTEMEN TECHNISCH VELD

De onderhavige aanvraag heeft betrekking op een werkwijze voor het monitoren van wind- en/of zonne-energiesystemen. De hierin beschreven werkwijze kan helpen bij vroegtijdige foutdetectie, optimalisatie van het systeem, en de reductie van de operationele kost van dergelijke systemen.

ACHTERGROND

In de operationele fase van wind- en zonne-energiesystemen zoals wind- en zonneparken worden typisch meetsystemen toegepast om de werking van de installaties op te volgen. Dergelijke meetsystemen kunnen sensoren omvatten voor het meten van meteorologische omstandigheden zoals temperatuur, zoninstraling, windrichting, windsnelheid, luchtdruk, etc., maar zijn vaak ook verbonden met de geïnstalleerde toestellen (windturbines, zonnepanelen, regelapparatuur, etc.) om statusinformatie of inwendige metingen van de toestellen te ontvangen.

Op basis van deze metingen bezorgen deze meetsystemen aan beheerders van de wind- en zonne-energieparken informatie over de status van de parken. Deze informatie kan de beheerder toelaten fouten op te sporen. Meer bepaald kunnen hierdoor defecte of minder performante onderdelen worden geïdentificeerd, en kan de opbrengst van de parken worden geoptimaliseerd.

Dergelijke meetsystemen laten doorgaans toe om duidelijk identificeerbare fouten van onderdelen op te sporen, maar kunnen deze fouten meestal niet vroegtijdig opsporen. Verder laten ze niet toe om de algemene prestaties van elk van de systeemcomponenten op te volgen en te optimaliseren.

Er is dus nood aan verbeterde werkwijzen voor het monitoren van wind- en zonne-energiesystemen.

SAMENVATTING

De onderhavige aanvraag heeft betrekking op een werkwijze voor het monitoren van wind- en/of zonne-energiesystemen. De hierin beschreven werkwijze kan helpen bij vroegtijdige foutdetectie, bij optimalisatie van het systeem, en/of bij het reduceren van de operationele kost van dergelijke systemen.

In een eerste aspect voorziet de onderhavige aanvraag in een werkwijze voor het evalueren van de prestatie van een systeem voor het opwekken van elektrische energie uit wind- en/of zonne-energie, de werkwijze omvattend: (a) het bepalen van het operationeel gedrag van het systeem, op basis van operationele meetdata betreffende het systeem; (b) het bepalen van een verwacht gedrag van het systeem door middel van een simulatie gebruik makend van configuratiegegevens van het systeem en meteorologische data; en (c) het vergelijken van het operationeel gedrag bepaald in stap (a) met het verwachte gedrag zoals bepaald in stap (b).

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, wordt het verwachte gedrag minstens eenmaal per dag bepaald.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, wordt het verwachte gedrag minstens eenmaal per seconde bepaald.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, omvat de werkwijze volgens het eerste aspect verder: (d) het genereren van een alarmsignaal wanneer de afwijking van het operationele gedrag ten opzichte van het verwachte gedrag een bepaalde drempel overschrijdt.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, omvatten het operationeel gedrag en het verwachte gedrag respectievelijk de operationele en verwachte hoeveelheid energie opgewekt door het systeem.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, is het systeem een systeem voor het opwekken van elektrische energie uit zonne-energie, en worden in stap (a) en (b) volgende aspecten van het gedrag van het systeem bepaald: - het opgewekte gelijkstroomvermogen; en - de omzetting naar wisselstroom.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, omvatten de meteorologische gegevens minstens de zonne-instraling en de temperatuur.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, is het systeem een systeem voor het opwekken van elektrische energie uit windenergie, en omvatten de meteorologische gegevens de windsnelheid, windrichting, en luchtdruk.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, worden data betreffende het operationeel gedrag en het verwachte gedrag verzameld op een centrale server.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, omvat de werkwijze volgens het eerste aspect verder: (e)het evalueren en optimaliseren van het systeem op basis van de informatie verkregen in stap (c).

In een tweede aspect voorziet de onderhavige aanvraag in een computerprogramma geconfigureerd voor het uitvoeren van de werkwijze volgens het eerste aspect van de uitvinding.

De werkwijze volgens de onderhavige aanvraag kan in bepaalde uitvoeringsvormen bijdragen tot het verhogen van de prestaties van systemen voor het opwekken van elektrische energie uit wind- en/of zonne-energie. De werkwijze kan bijvoorbeeld instaan voor de detectie van fouten in een vroeg stadium, op verschillende niveaus van het systeem. Zo kunnen suboptimaal presterende elementen van het systeem worden geïdentificeerd en geoptimaliseerd. In bepaalde uitvoeringsvormen kan de hierin beschreven werkwijze dus helpen bij het optimaliseren van systemen voor het opwekken van elektrische energie uit wind- en/of zonne-energie, en zo tot een opbrengstverhoging leiden. Verder kan de hierin beschreven werkwijze bijdragen tot het reduceren van de operationele kosten van deze systemen.

BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

De volgende beschrijving van de figuren van specifieke uitvoeringsvormen van de aanvraag is enkel bij wijze van voorbeeld en is niet bedoeld om de huidige uiteenzetting, haar toepassing of gebruik te beperken.

Fig.1 Schematische voorstelling van het verloop van een bepaalde uitvoeringsvorm van de hierin beschreven werkwijze.

Fig.2 Schematische weergave van de gegevensstroom volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de hierin beschreven werkwijze.

BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

Zoals verder gebruikt in deze tekst omvatten de enkelvoudsvormen “een”, “de”, “het” zowel het enkelvoud als de meervoudsvorm tenzij de context duidelijk anders is.

De termen “omvatten”, “omvat” zoals verder gebruikt zijn synoniem met “inclusief, “includeren” of “bevatten, “bevat” en zijn inclusief of open en sluiten bijkomende, niet vernoemde leden, elementen of methode stappen niet uit. Wanneer in deze beschrijving wordt verwezen naar een product of proces dat bepaalde kenmerken, onderdelen of stappen “omvat”, verwijst dit naar de mogelijkheid dat ook andere kenmerken, onderdelen of stappen aanwezig zijn, maar kunnen hierbij ook uitvoeringsvormen voorzien zijn die enkel de opgelijste kenmerken, onderdelen of stappen bevatten.

De opsomming van numerische waarden aan hand van cijferbereiken omvat alle waarden en fracties in deze bereiken, zowel als de geciteerde eindpunten.

De term “ongeveer” zoals gebruikt wanneer gerefereerd word naar een meetbare waarde zoals een parameter, een hoeveelheid, een tijdsduur, en zo meer, is bedoeld variaties te omsluiten van +/- 10% of minder, bij voorkeur +/-5% of minder, meer bij voorkeur +/-1% of minder, en meer nog bij voorkeur +/-0.1% of minder, van en vanaf de gespecificeerde waarde, in zo ver de variaties van toepassing zijn om te functioneren in de bekend gemaakte uitvinding. Het dient te worden verstaan dat de waarde waarnaar de term “ongeveer" refereert op zich, ook werd bekend gemaakt.

Alle in deze beschrijving aangehaalde referenties worden hierbij door verwijzing in hun geheel opgenomen.

Tenzij anders gedefinieerd, hebben alle termen bekend gemaakt in de uitvinding, inclusief technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals een vakman deze gewoonlijk verstaat. Als verdere leidraad, worden definities opgenomen voor verdere toelichting van termen die in de beschrijving van de uitvinding worden gebruikt.

De onderhavige aanvraag heeft betrekking op een werkwijze voor het monitoren van wind- en/of zonne-energiesystemen, meer bepaald een werkwijze voor het evalueren van de prestatie van dergelijke systemen. Net zoals in een aantal gekende werkwijzen voor monitoring omvat de hierin beschreven werkwijze het bepalen van het operationeel systeemgedrag. In tegenstelling tot de gekende werkwijzen omvat het hierin beschreven systeem verder het bepalen van een verwacht systeemgedrag, en een vergelijking van het operationeel systeemgedrag met het verwachte systeemgedrag. Deze werkwijze kan helpen bij vroegtijdige foutdetectie, bij optimalisatie van het systeem, en bij het reduceren van de operationele kost van dergelijke systemen. In wat volgt, zullen deze kenmerken verder worden toegelicht.

In een eerste aspect voorziet de onderhavige aanvraag in een werkwijze voor het monitoren van een wind- en/of zonne-energiesysteem, hierin ook “het systeem” genoemd, waarbij deze werkwijze omvat: (a) het bepalen van het operationeel gedrag van het systeem, op basis van operationele meetdata betreffende het systeem; (b) het bepalen van een verwacht gedrag van het systeem door middel van een simulatie gebruik makend van configuratiegegevens van het systeem en meteorologische data; en (c) het vergelijken van het operationeel gedrag bepaald in stap (a) met het verwachte gedrag zoals bepaald in stap (b).

De vakman zal begrijpen dat stap (c) na stappen (a) en (b) zal worden uitgevoerd, maar dat verder de stappen niet noodzakelijk in de hierboven vermelde volgorde moeten worden uitgevoerd. Zo kan bijvoorbeeld stap (a) voor, na, of tegelijk met stap (b) worden uitgevoerd.

De hierin beschreven werkwijze kan worden toegepast op diverse wind- en/of zonne-energiesystemen, en op diverse niveaus van deze systemen. De term “windenergiesysteem” zoals hierin gebruikt doelt op een systeem voor het opwekken van elektrische energie uit windenergie. De term “zonne-energiesysteem” zoals hierin gebruikt doelt op een systeem voor het opwekken van elektrische energie uit zonne-energie. In bepaalde uitvoeringsvormen kunnen dergelijke systemen bestaan uit een aantal windmolens in een windpark, en/of een aantal zonnepanelen in een zonnepark. De werkwijze kan bijvoorbeeld toelaten om individuele turbines in een windpark te monitoren, of om onderdelen van de turbines afzonderlijk te monitoren. Zo kan de werkwijze op accurate wijze de prestaties van diverse systeem componenten op te volgen en te optimaliseren. Daarnaast laat de beschreven werkwijze toe om groepen van individuele windparken en zonneparken die geografisch verspreid zijn, gesamenlijk te monitoren en prestatieverbeterende maatregelen te identificeren.

Stao (a)

In stap (a) van de hierin beschreven werkwijze wordt het operationeel gedrag van het wind- en/of zonne-energiesysteem bepaald. Dit is het gedrag van het systeem in werking, en wordt hierin ook “operationeel systeemgedrag" genoemd. De bepaling van het operationeel systeemgedrag gebeurt op basis van metingen op het systeem in werking. Deze data worden hierin ook aangeduid als “operationele meetdata”.

De operationele meetdata kunnen worden verzameld op verschillende niveaus van het systeem, en kunnen dus zowel gegevens omvatten van het systeem als geheel, als van onderdelen van het systeem. De gegevens kunnen bijvoorbeeld worden verzameld voor een wind- of zonnepark als geheel, individuele windturbines, individuele zonnepanelen, en/of andere onderdelen.

Het systeemgedrag wordt typisch bepaald door waarden te bepalen voor een aantal parameters die relevant zijn voor de systeemprestaties, zoals de hoeveelheid opgewekte (elektrische) energie. In een voorkeursuitvoering omvatten de operationele meetdata dus gegevens betreffende de hoeveelheid energie die door het systeem en/of door onderdelen van het systeem werd opgewekt. In dergelijke uitvoeringsvormen omvat de bepaling van het operationeel systeemgedrag dus het bepalen van de hoeveelheid door het systeem opgewekte energie. Voor zonne-energiesystemen kunnen de meetdata verder één of meerdere gegevens omvatten geselecteerd uit de opgewekte gelijkstroom, de opgewekte wisselstroom, de verliezen bij de omzetting van gelijkstroom naar wisselstroom, en de verliezen op de wisselstroom tot de netkoppeling.

In bepaalde uitvoeringsvormen omvatten de operationele meetdata verder ook meteorologische data. Deze data kunnen eventueel worden gebruikt voor de simulatie in stap (b) (zie verder), en worden verder in deze tekst besproken.

De operationele meetdata kunnen continu of op gekozen tijdstippen worden verzameld. Onder “continu” wordt hierin begrepen dat er minstens elke seconde operationele meetdata worden verzameld, bij voorkeur meerdere malen per seconde. In bepaalde uitvoeringsvormen worden de meetdata op regelmatige tijdstippen verzameld, bijvoorbeeld met tijdspanne van een minuut tot enkele uren tussen de opeenvolgende metingen.

In bepaalde uitvoeringsvormen omvatten de operationele meetdata gegevens die zijn uitgemiddeld over een bepaalde periode, bijvoorbeeld een periode van een minuut tot enkele uren. De vakman zal begrijpen dat de uitmiddeling van de gegevens op verschillende wijzen kan gebeuren. De gegevens kunnen bijvoorbeeld een rekenkundig gemiddelde of een gewogen gemiddelde van de meetdata omvatten.

Stap (b)

In stap (b) van de hierin beschreven werkwijze wordt een verwacht systeemgedrag bepaald, meer bepaald het verwachte operationeel gedrag van het systeem onder de omstandigheden waarbij het operationeel systeemgedrag werd bepaald in stap (a). Het verwacht systeemgedrag wordt hierin ook “verwacht systeemgedrag” genoemd, op basis van een simulatie gebruik makend van meteorologische data en configuratiegegevens van het systeem.

Simulaties voor het bepalen van een verwacht systeemgedrag zijn door de vakman gekend en worden gebruikt in ontwerpberekeningen van wind- en/of zonne-energiesystemen. Dergelijke simulaties zijn typisch gebaseerd op (semi-empirische) modellen die door een uitgebreide ervaring met betrekking tot gerealiseerde ontwerpen, voldoende gevalideerd zijn. De modellen simuleren doorgaans de fysische, mechanische en elektrische verschijnselen die onderdeel uitmaken van de wind en zonne-energiesystemen met het oog op de dimensionering van de componenten, de optimalisatie van de opbrengst, en de voorspelling van de opbrengst van de installatie. Als invoergegevens worden hiertoe de systeemconfiguratie gebruikt, samen met de meteorologische omstandigheden waarin de systemen zullen worden gebruikt.

De simulatie volgens huidige werkwijze verschilt hiervan dat de simulatie niet wordt uitgevoerd vooraleer het systeem in werking treedt, maar wel tijdens de werking van het systeem. In de huidige werkwijze wordt dus uitgegaan van de reële configuratie van het systeem onder operationele omstandigheden, en van de reële meteorologische omstandigheden. Het principe van de simulatie blijft verder hetzelfde. In bepaalde uitvoeringsvormen kan voor de simulatie dus gebruik worden gemaakt van simulatiesoftware voor ontwerpberekeningen. Voorbeelden van in de handel verkrijgbare softwarepakketten voor dergelijke simulaties zijn PVsyst (voor systemen voor het opwekken van elektrische energie uit zonne-energie), OpenWind (voor systemen voor het opwekken van elektrische energie uit windenergie), en , WindPRO (voor systemen voor het opwekken elektrische energie uit van windenergie).

De simulatie gaat uit van configuratiegegevens van het wind- en/of zonne-energiesysteem. De configuratiegegevens die nodig zijn voor een simulatie van het systeem verschillen niet van de gegevens die nodig zijn voor een preoperationele simulatie van het systeem voor ontwerpberekeningen zoals hierboven beschreven, en zijn dus gekend door de vakman.

In bepaalde uitvoeringsvormen omvat het systeem een systeem voor het opwekken van elektrische energie uit windenergie. In dergelijke uitvoeringsvormen omvatten de configuratiegegevens bij voorkeur één of meerdere elementen geselecteerd uit de lijst bestaande uit de locatie van de windturbines, oppervlaktekenmerken van de omgeving, specificaties van de windturbines, en specificaties van elektrische aansluitapparatuur. In verdere uitvoeringsvormen omvatten de configuratiegegevens al deze elementen.

In bepaalde uitvoeringsvormen omvat het systeem een systeem voor het opwekken van elektrische energie uit zonne-energie. In dergelijke uitvoeringsvormen omvatten de configuratiegegevens bij voorkeur één of meerdere elementen geselecteerd uit de lijst bestaande uit de oriëntatie van de panelen, de hellingshoek van de panelen, de locatie van het systeem, en de lokale aanwezigheid van eventuele schaduw. In verdere uitvoeringsvormen omvatten de configuratiegegevens al deze elementen.

Verdere kunnen de configuratiegegevens ook gegevens omvatten betreffende de in het systeem gebruikte netkoppelings- en beveiligingscomponenten, en gegevens betreffende de specificaties van andere componenten zoals panelen, omvormers, kabels, elektrische componenten, etc.

De simulatie gaat verder uit van meteorologische data, dit zijn gegevens betreffende de weerkundige omstandigheden die relevant kunnen zijn voor het bepalen van de prestaties van het systeem. Potentieel relevante meteorologische data voor een systeem voor het opwekken van elektrische energie uit zonne-energie omvatten typisch de zonne-instraling en de temperatuur. Potentieel relevante meteorologische data voor een systeem voor het opwekken van elektrische energie uit windenergie omvatten typisch de windsnelheid, windrichting, en luchtdruk.

De meteorologische data hebben typisch betrekking op de weerkundige omstandigheden op of nabij de geografische locatie waar het systeem zich bevindt. In een voorkeursvorm hebben de meteorologische data betrekking op de weerkundige omstandigheden op een locatie binnen een afstand van 0 tot 5 kilometer van de geografische locatie waar het systeem zich bevindt, bij voorkeur binnen een afstand van 0 tot 30 km.

In bepaalde uitvoeringsvormen worden de meteorologische data geheel of gedeeltelijk verzameld door on site sensoren, dit zijn meettoestellen die geplaatst zijn op de locatie waar het systeem zich bevindt, bijvoorbeeld in een wind- en/of zonnepark. In het geval van zonne-energiesystemen kunnen bijvoorbeeld instralingsensoren worden voorzien op het zonnepark. In het geval van windenergiesystemen kan bijvoorbeeld een windmast worden voorzien met sensoren (anemometers) ter hoogte van de windturbines. Bijkomend of als alternatief voor sensoren op een windmast kunnen anemometers worden gebruikt gebaseerd op lidar of radar. Radar- of lidar-gebaseerde anemometers kunnen op de grond worden gepositioneerd;

Het gebruik van sensoren on site kan echter aanzienlijke installatie- en/of onderhoudskosten met zich meebrengen. Bovendien zijn dergelijke sensoren niet altijd betrouwbaar, en kan het moeilijk zijn de betrouwbaarheid van deze sensoren na te gaan.

Vaak bieden meteorologische data afkomstig van offsite sensoren, dit zijn sensoren die niet in het wind- en/of zonnepark zijn geïnstalleerd een goedkoper alternatief, met een even hoge of zelfs hogere betrouwbaarheid als on site sensoren. In bepaalde uitvoeringsvormen kunnen de meteorologische data dus bijkomend of als alternatief meteorologische data omvatten afkomstig van een bron onafhankelijk van het systeem. Dergelijke meteorologische data kunnen in bepaalde uitvoeringsvormen data omvatten die (rechtstreeks of onrechtstreeks) afkomstig zijn van weersatellieten. In bepaalde uitvoeringsvormen kunnen de externe data worden aangeleverd via een internetverbinding.

In bepaalde uitvoeringsvormen omvat de bepaling van het verwachte systeemgedrag het bepalen van de hoeveelheid door het systeem opgewekte (elektrische) energie. Zoals hierboven beschreven voor stap (a) kan dit voor zonne-energiesystemen bijvoorbeeld één of meerdere elementen omvatten geselecteerd uit de opgewekte gelijkstroom, de opgewekte wisselstroom, de verliezen bij de omzetting van gelijkstroom naar wisselstroom, en de verliezen op de wisselstroom tot de netkoppeling.

Het verwachte systeemgedrag kan continu worden bepaald, of op gekozen tijdstippen. Onder “continu” wordt hierin begrepen dat het verwachte systeemgedrag minstens elke seconde operationele wordt bepaald, bij voorkeur meerdere malen per seconde. In bepaalde uitvoeringsvormen wordt het verwachte systeemgedrag op regelmatige tijdstippen bepaald, bijvoorbeeld telkens met tijdspanne van een minuut tot enkele uren tussen de opeenvolgende bepalingen. In bepaalde uitvoeringsvormen wordt het verwachte systeemgedrag uitgemiddeld over een bepaalde periode, bijvoorbeeld een periode van een minuut tot enkele uren.

De simulatie bepaalt het verwachte systeemgedrag doorgaans door waarden te bepalen voor een aantal parameters die relevant zijn bij het bepalen ven de systeemprestaties, bijvoorbeeld de hoeveelheid opgewekte energie zoals hierboven beschreven. In bepaalde uitvoeringsvormen bepaalt de simulatie een puntschatting voor één of meerdere parameters. In de praktijk zal een dergelijke puntschatting zo goed als altijd afwijken van de reële waarde. Voor een evaluatie van de prestatie van het systeem kan het daarom nuttig zijn om bijkomend of als alternatief te beschikken over een betrouwbaarheidsinterval. In een voorkeursvorm bepaalt de simulatie dus een betrouwbaarheidsinterval voor één of meerdere parameters, bijvoorbeeld een 95% betrouwbaarheidsinterval en/of een 99% betrouwbaarheidsinterval. De omvang van het betrouwbaarheidsinterval kan afhangen van factoren zoals de betrouwbaarheid van de data-invoer, de accuratesse van het model, en de systeemstatus.

In bepaalde uitvoeringsvormen wordt naast de configuratiegegevens en meteorologische data ook (een deel van) de operationele meetdata bepaald in stap (a) gebruikt als invoer voor de simulatie van het verwachte systeemgedrag. Inderdaad, de operationele meetdata kunnen in verschillende stadia van de simulatie worden gecombineerd met simulatiedata. Dit kan helpen bij het bepalen van de sleutelparameters voorde evaluatie en optimalisatie van het systeem.

Stap (c)

In stap (c) van de hierin beschreven werkwijze wordt het operationeel systeemgedrag bepaald in stap (a) vergeleken met het verwachte systeemgedrag zoals bepaald in stap (b). Dit laat toe de prestatie van het systeem en/of afzonderlijke systeemcomponenten te monitoren en de prestaties ervan te evalueren.

Inderdaad, wanneer het operationeel systeemgedrag zoals bepaald in stap (a) afwijkt van het verwachte systeemgedrag zoals bepaald in stap (b) kan dit wijzen op een defect of suboptimaal functionerend onderdeel van het systeem. In een voorkeursvorm van de hierin beschreven werkwijze wordt een alarmsignaal gegenereerd wanneer een dergelijke afwijking wordt vastgesteld. In bepaalde uitvoeringsvormen omvat de hierin beschreven werkwijze dus verder: (d)het genereren van een alarmsignaal wanneer het operationeel systeemgedrag bepaald in (a) afwijkt van het verwachte systeemgedrag bepaald in (b).

Bij voorkeur wordt het alarmsignaal pas gegenereerd wanneer de afwijking een bepaalde drempel overschrijdt. Deze drempel kan vooraf worden ingesteld, of automatisch worden bepaald tijdens de simulatie. In specifieke uitvoeringsvormen wordt een alarmsignaal gegenereerd wanneer een parameter van het operationele systeemgedrag bepaald in stap (a) niet valt binnen het betrouwbaarheidsinterval van het verwachte systeemgedrag bepaald in stap (b).

Het alarmsignaal gegenereerd in (d) kan verschillende vormen aannemen. Het alarmsignaal kan bijvoorbeeld visueel worden weergegeven op een scherm als een foutmelding, en/of auditief worden weergegeven. In bepaalde uitvoeringsvormen omvat het alarmsignaal het uitsturen van bericht, bijvoorbeeld als een e-mail en/of sms. Zo kunnen beheerders van het wind- of zonne-energiesysteem automatisch op de hoogte worden gesteld van zodra een afwijking wordt gedetecteerd. Het bericht kan diverse informatie omvatten zoals de operationele en verwachte waarden van relevante parameters, het onderdeel van het systeem waar de afwijking is opgetreden, het tijdstip van de afwijking, etc.

In bepaalde uitvoeringsvormen van de werkwijze omvatten het operationeel gedrag en het verwachte gedrag respectievelijk de reële en de verwachte energieopbrengst. Inderdaad, aangezien de opwekking van (elektrische) energie doorgaans het hoofddoel is van de systemen, is de energieopbrengst een belangrijke parameter is voor de evaluatie van de systeemprestatie.

In een voorkeursvorm kunnen één of meerdere van volgende parameters worden gebruikt voor de evaluatie van een systeem voor het opwekken van elektrische energie uit zonne-energie: de opgewekte gelijkstroom, de opgewekte wisselstroom, de verliezen bij de omzetting van gelijkstroom naar wisselstroom, en de verliezen op de wisselstroom tot de netkoppeling.

In bepaalde uitvoeringsvormen van de hierin beschreven werkwijze worden de data betreffende het operationeel gedrag bepaald in (a) en het verwachte gedrag bepaald in (b) verzameld op een centrale server. Dit laat toe om vanuit een centraal punt het gedrag van het volledige systeem te monitoren. Het is echter voorzien dat in bepaalde uitvoeringsvormen de gegevens gedecentraliseerd worden verzameld.

Het operationele systeemgedrag en het verwachte systeemgedrag worden in bepaalde uitvoeringsvormen in real-time bepaald en met elkaar vergeleken. In andere uitvoeringsvormen zit een zekere tijd tussen het bepalen van de operationele en/of het verwachte systeemgedrag, en de vergelijking tussen de twee. De vergelijking kan bijvoorbeeld op regelmatige tijdstippen worden uitgevoerd.

Op basis van de vergelijking tussen het operationele en het verwachte systeemgedrag in stap (c) kunnen de prestaties van het systeem worden geëvalueerd. Meer bepaald kan de informatie die in stap (c) wordt gegenereerd toelaten om verliesposten en/of suboptimale prestaties van (onderdelen van) het systeem vroegtijdig op te sporen en te identificeren. Aan de hand van deze informatie kan het systeem worden geoptimaliseerd. In bepaalde uitvoeringsvormen omvat de werkwijze dus verder: (e)het evalueren en optimaliseren van het systeem op basis van de informatie verkregen in stap (c).

Computerprogramma

De hierin beschreven werkwijze is in een voorkeursvorm een computer-geïmplementeerde werkwijze. Voor het (geheel of gedeeltelijk) uitvoeren van de werkwijze kan een computer voorzien zijn van aangepaste computerprogramma’s. In een verder aspect voorziet de onderhavige aanvraag dus in een computerprogramma dat is geconfigureerd voor het uitvoeren van de hierin beschreven werkwijze. Meer bepaald voorziet de onderhavige aanvraag in een computerprogramma, opgeslagen op een computer leesbaar medium, geconfigureerd voor het uitvoeren van de hierin beschreven werkwijze.

Een computerprogramma voor het uitvoeren van de hierin beschreven werkwijze is typisch geconfigureerd voor het verzamelen van operationele meetdata van een wind-en/of zonne-energiesysteem, voor het verzamelen van data betreffende het verwachte gedrag van het systeem, en voor het vergelijken van het operationele gedrag en het verwachte gedrag. Optioneel is het computerprogramma verder geconfigureerd voor het genereren van een alarmsignaal in geval van afwijking van het operationele gedrag van het verwachte gedrag worden vastgesteld.

In bepaalde uitvoeringsvormen is het computerprogramma geconfigureerd om zelf het verwachte gedrag van het systeem te bepalen, via de configuratiegegevens van het systeem en meteorologische data. Het is echter mogelijk dat in andere uitvoeringsvormen het verwachte gedrag door een afzonderlijk simulatieprogramma wordt bepaald.

De onderhavige uitvinding zal worden geïllustreerd door de volgende niet-beperkende uitvoeringsvormen.

VOORBEELDEN

Het verloop van een bepaalde uitvoeringsvorm van de hierin beschreven werkwijze is schematisch weergegeven in Fig. 1. De werkwijze voorgesteld in Fig. 1 laat toe de prestatie van een wind- of zonne-energiepark te evalueren. Werkwijzen volgens de stand van techniek beperken zich typisch tot de bovenste 3 blokken in het schema, namelijk het verrichten van metingen in het park (1), gegevensverzameling (2), en rapportering van het gemeten gedrag van het park (3). De hierin beschreven werkwijze maakt verder gebruik van een simulatie van het verwachte gedrag van het park (7), op basis van een model van het operationeel wind- of zonne-energiepark (5). Het model gaat uit van zowel statische configuratiegegevens (6) van het park als van meteorologische data. De meteorologische data worden enerzijds bepaald aan de hand van metingen die op het park zijn uitgevoerd (1), en worden anderzijds aangebracht via externe bronnen (4).

Het model resulteert in een berekening van het verwachte gedrag van het systeem op verschillende niveaus in de installaties. Voor zonne-energiesystemen betreft dit vooral de instraling, het gelijkstroomvermogen en de verliezen op dit niveau, de omzetting naar wisselstroom en de verliezen op de wisselstroom tot de netkoppeling. Voor windenergiesystemen betreft dit het windpotentieel op niveau van de locatie, het windpotentieel voor elke turbine op basis van de zogverliezen, de elektrische conversie en de elektrische verliezen tot de netkoppeling.

Deze modelresultaten kunnen op de verschillende niveaus worden vergeleken met de metingen op de systemen en op deze wijze kwantificering en/of identificatie van de verliesposten (9) toelaten. Deze gegevens kunnen verder worden vergeleken met het gedrag volgens de specificaties van het systeem. Hierdoor kan vroegtijdige foutdetectie (8) gerealiseerd worden die aanleiding geeft tot opbrengstverhoging van de systemen.

Fig. 2 is een schematische weergave van de gegevensstroom volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de hierin beschreven werkwijze.

Meetgegevens van windparken (10) en zonneparken (11) worden via lokale gegevensverzameling (12, 13) naar een centrale databank (15) gestuurd. De meetgegevens omvatten operationele meetdata en optioneel meteorologische data. Een simulatie-engine (16) simuleert het verwachte gedrag van het systeem op basis van deze meetgegevens en onafhankelijke meteorologische data die wordt binnengehaald van externe gegevensbronnen (14). De resultaten van de simulatiemotor worden opnieuw ingeladen in de centrale gegevensbank (15). Analysefuncties (17) worden dan toegepast op de meetgegevens en simulatieresultaten uit de centrale gegevensbank. De opslag van de meetgegevens, de simulatie, en de analyse kunnen centraal of decentraal worden uitgevoerd.

De resultaten van de analyse kunnen vervolgens te worden gebruikt door een lokale operator (18) of centrale operator (19) van de wind- of zonneparken, of om financiële of contractuele rapportering (20) uit te voeren. Deze laten dan toe om de werking van de installaties te verbeteren door ofwel continu alarmen op te lichten wanneer bepaalde drempels van afwijkend gedrag tussen het gemeten en het verwachte gedrag worden overschreden, ofwel door in een tussentijdse perfbrmantierapportering indicatoren toe te voegen met betrekking tot de afwijking tussen het gemeten en het verwachte gedrag.

Claims

CONCLUSIES

1. Werkwijze voor het evalueren van de prestatie van een systeem voor het opwekken van elektrische energie uit wind- en/of zonne-energie, omvattend: (a) het bepalen van het operationeel gedrag van het systeem, op basis van operationele meetdata betreffende het systeem; (b) het bepalen van een verwacht gedrag van het systeem door middel van een simulatie gebruik makend van configuratiegegevens van het systeem en meteorologische data; en (c) het vergelijken van het operationeel gedrag bepaald in stap (a) met het verwachte gedrag zoals bepaald in stap (b).
2. De werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het verwachte gedrag minstens eenmaal per dag wordt bepaald.
3. De werkwijze volgens conclusie 2, waarbij het verwachte gedrag minstens eenmaal per seconde wordt bepaald.
4. De werkwijze volgens één der conclusies 1 to 3, verder omvattend: (d) het genereren van een alarmsignaal wanneer de afwijking van het operationele gedrag ten opzichte van het verwachte gedrag een bepaalde drempel overschrijdt.
6. De werkwijze volgens één der conclusies 1 to 5, waarin het operationeel gedrag en het verwachte gedrag respectievelijk de operationele en verwachte hoeveelheid energie opgewekt door het systeem omvatten.
7. De werkwijze volgens één der conclusies 1 to 6, waarin het systeem een systeem is voor het opwekken van elektrische energie uit zonne-energie, en waarbij in stap (a) en (b) volgende aspecten van het gedrag van het systeem worden bepaald: - het opgewekte gelijkstroomvermogen; en - de omzetting naar wisselstroom.
8. De werkwijze volgens conclusies 7, waarbij de meteorologische gegevens minstens de zonne-instraling en de temperatuur omvatten.
9. De werkwijze volgens één der conclusies 1 to 6, waarin het systeem een systeem is voor het opwekken van elektrische energie uit windenergie, en waarbij de meteorologische gegevens de windsnelheid, windrichting, en luchtdruk omvatten.
10. De werkwijze volgens één der conclusies 1 to 9, waarin data betreffende het operationeel gedrag en het verwachte gedrag worden verzameld op een centrale server.
11. De werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 10, verder omvattend: (e) het evalueren en optimaliseren van het systeem op basis van de informatie verkregen in stap (c).
12. Een computerprogramma geconfigureerd voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 11.