Ontwikkeling van realtime optimale controle van windturbineparken op basis van een LES-systeemmodel

De efficiëntie van energieopwekking in grote windturbineparken is sterk afhankelijk van de interactie tussen turbines en het zog van voorgaande turbines. In de laatste jaren is er veel onderzoek gedaan naar dynamische controlestrategieën die dit effect mee in rekening brengen. Het verlengen van de tijdshorizon in de orde van de doorstroomtijd blijft echter een uitdaging wegens de natuurlijke divergentie van de adjointsimulatie in turbulente systemen. Recent is gebleken dat de sensitiviteiten in chaotische systemen ook berekend kunnen worden via schaduwtrajecten. Onze doelstelling is om een dergelijk schaduwalgoritme te ontwikkelen dat het multischaalkarakter van turbulente stroming uitbuit, en dit toe te passen voor realtime controle. We gebruiken daarvoor een model gebaseerd op large-eddy simulaties met een bias term die de schaalafhankelijkheid van de LES benadering mee in rekening brengt en de conditionering van het schaduwprobleem verbetert. Dit uitgebreide model wordt geïntegreerd in een preconditioned multiple shooting algoritme om het optimale controleprobleem met voortschrijdende horizon op te lossen voor een langere tijdshorizon aan de hand van een schaalafhankelijke multrigridmethode. We ontwerpen ook een snelle LES-gebaseerde toestandsschatter en integreren deze met de optimale controller tot een praktisch controlesysteem geschikt voor realtime controle. De methodologie wordt getest in een simulatieomgeving op een fijn rooster, uitgevoerd op een supercomputer.