Analyse des performances d'un parc éolien

La gestion technique d’un actif éolien peut être complexe. Elle nécessite non seulement une supervision de la production du parc éolien, mais aussi une analyse des performances du parc éolien afin de détecter si une turbine sous-performe ou surperforme. 

L’analyse des données de performance est essentielle dans la gestion d’un actif éolien. En transformant les données en informations exploitables, le gestionnaire d’actifs et les propriétaires disposent d’un ensemble de données utiles pour challenger le fabricant des turbines. Nous illustrerons cela dans cet article à l’aide d’un exemple spécifique, comme indiqué dans la disposition ci-dessous et plus particulièrement pour WTG1, WTG2 et WTG3. 

Lors d’une première analyse des courbes de puissance des trois éoliennes, WTG3 semble sous-performer par rapport aux autres turbines. Cela est clairement visible dans le graphique ci-dessous. 

Cependant, après une analyse plus approfondie, il a été constaté que la sous-performance relative était en fait due à la fonction de transfert de l’anémomètre de nacelle correspondant. Par conséquent, on constate déjà qu’analyser un seul aspect de la turbine, en l’occurrence la courbe de puissance, ne suffit pas pour comprendre la performance réelle et complète de la turbine. 

Vous trouverez ci-dessous quelques indicateurs clés de performance pouvant être utilisés pour mieux comprendre le comportement des éoliennes et détecter d’éventuelles sous-performances. Cela est connu sous le nom d’analyse des performances d’un parc éolien. 

Quelles analyses doivent être prises en compte ? 

Ratio 

Afin d’éviter l’impact des mesures de l’anémomètre de nacelle, nous recommandons de travailler directement avec les données de production. 

Le premier indicateur de performance est le ratio R, décrit dans la formule ci-dessous. Le ratio est la différence entre la production spécifique d’une éolienne et la production moyenne de l’ensemble du parc éolien, sur la même période : 

Où : 

• PWTi est la production de l’éolienne 

• N est le nombre total d’éoliennes 

Lorsqu’une évaluation fiable du rendement pré-construction est disponible, le ratio mentionné ci-dessus peut être calculé pour chaque turbine et utilisé comme référence. Deux paramètres sont pris en compte pour estimer la fiabilité du ratio pré-construction : 

• Modélisation du flux de vent : les erreurs dans les variations de vent augmentent avec la complexité du terrain. 

• Modélisation des effets de sillage : lorsque la disposition ne respecte pas les espacements recommandés entre turbines, les conditions d’entrée correspondantes sortent de l’enveloppe de validation, entraînant des résultats biaisés dans certains cas. 

Le tableau ci-dessous montre les ratios calculés pendant la phase pré-construction et à différents stades opérationnels : 

• Période 1 = Novembre 2016 

• Période 2 = Janvier 2016 à Novembre 2016 

En calculant ce paramètre chaque mois, tout événement anormal par rapport aux attentes (pré-construction) sera visible. Une différence de plus de 5 % devra être examinée plus en détail, car elle peut être due à un changement dans la distribution du vent ou à un problème avec la performance de la turbine elle-même. 

Nuage de points (scatter plot) 

Un autre outil utile est le nuage de points. En traçant une série chronologique de données de production mesurée sur une éolienne considérée comme référence (WTG1) contre une autre série de données de production, cela permet de mettre en évidence toute divergence. Dans l’exemple ci-dessous, les données de production ont été tracées pour novembre 2016. 

Ces graphiques montrent non seulement la cohérence générale de la production entre toutes les turbines, mais aussi les valeurs aberrantes. Dans ce cas précis, WTG1 et WTG2 présentent des tendances similaires. Plus de divergences sont observées entre WTG1 et WTG3 en raison de leur exposition différente aux effets de sillage (voir la disposition du parc). Dans tous les cas, aucune sous-performance majeure n’a été observée en novembre 2016. 

Comprendre l’analyse des performances d’un parc éolien est essentiel 

Dans cet exemple particulier, en analysant d’autres indicateurs et en supposant que le terrain est simple et que la disposition respecte les distances inter-turbines (pour limiter les effets de sillage), nous pouvons conclure que WTG3 fonctionne à des niveaux optimaux. Sa performance est similaire à celle des autres éoliennes du même parc, sur la même période étudiée. 

L’analyse des données est donc essentielle pour comprendre les performances opérationnelles d’un parc éolien. Elle permet de mettre en évidence d’éventuelles sous-performances et de les corriger rapidement. Contactez nos experts pour discuter de votre analyse des performances de parc éolien !