Design of wind farm layout using a genetic algorithm

Abstract

Sürdürülebilirlik problemleri ele alındığında, mevcut enerji yönetim sistemlerinde yenilenebilir enerji kullanımı çok daha fazla önem kazanmaktadır. Bu eğilim, Avrupa genelinde rüzgar santrali projelerinin artan şekilde uygulanmasına yol açmaktadır. Bu nedenle, potansiyel rüzgar santralleri için çeşitli hedeflerin (toplam üretilen güç, toplam yatırım maliyetleri, üretim verimlilikleri gibi) optimize edilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, belirli bir alanda rüzgar çiftliği yerleşimi optimize edilerek birim güç başına toplam yatırım maliyetinin minimize edilmesi amaçlanmıştır. Elde edilen çözüm setleri literatürdeki diğer iki çalışma ile karşılaştırılarak paydaşların karar destek sistemlerinde kullanılmak üzere bazı önemli sonuçlar paylaşılmıştır. Genetik algoritma kullanılarak bir çözüm seti elde etmenin verimliliği ve koordinat yöntemini kullanmanın avantajları detaylı olarak araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre birim güç başına maliyet % 13,74'e kadar düşürülmüştür ve koordinat yöntemi kullanılarak sağlanan esnek yerleşim ile 40 türbinin yerleşimi başarıyla sağlanmıştır.

The usage of renewable energy gains importance in current energy management systems when sustainability issues are considered. This conversion trend leads to increasing implementation of wind farm projects throughout Europe. Therefore, while optimizing such systems, getting a threshold between different objective functions (like total produced power capacities; total investment costs; production efficiencies; etc.) plays a significant role for restricted application areas. In this study, it is aimed to minimize the total investment cost per unit power by optimizing the wind farm layout in a certain area. By comparing obtained solution sets with the other two benchmark studies in the literature, some important outcomes are shared to be used in decision support systems of stakeholders. The efficiency of obtaining a solution set by using a genetic algorithm and the advantages of using the coordinate method are investigated in detail. Based on the obtained results, the cost per unit power is reduced up to 13,74% and the placement of 40 turbines is successfully satisfied with the flexible layout provided by using the coordinate method.