İki Bileşenli Weibull Dağılımı ile Rüzgâr Hızı Olasılık Dağılımlarının Modellenmesi
Modeling of Wind Speed Probability Distribution with Two-Component Weibull Distributions
Yazar: Doğanşahin, Kadir; Uslu, Ahmet Furkan; Kekezoğlu, Bedri
Dergi: Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi No. 15, 2019
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Rüzgar Hızı,Weibull,Karma Olasılık Dağılım,Kapasite Faktörü ; Wind energy,Weibull,Capacity Factor,Karma Dağılımlar

Rüzgar enerjisielektrik enerjisi üretiminde tercih edilen en önemli yenilenebilir enerjikaynaklarındandır. Sürdürülebilir, ekonomik ve çevre dostu bir enerji kaynağıolması yönüyle öne çıkmaktadır. Diğer taraftan rüzgar hızının değişken olması,kontrol edilememesi ve başka bir yere aktarılamaması rüzgar enerjisi ileelektrik üretiminde çeşitli zorluklara ve belirsizliklere neden olmaktadır. Buzorlukların ve belirsizliklerin aşılabilmesi amacıyla rassal bir değişken olanrüzgar hızının olasılık dağılımları ile modellenmesi yoluna gidilmiştir.Literatürde yapılan çalışmaların geneli ve çeşitli uluslararası standartlar,rüzgar hızının istatistiksel analizlerinde Weibull dağılımının uygunluğunoktasında birleşmektedir. Bu çalışmada faaliyette olan bir rüzgar enerji santraliüzerinden alınan rüzgar hızı ve çıkış gücü verileri analiz edilmiştir. Mevcutverilere en uygun Weibull dağılımının elde edilebilmesi amacıyla olasılık yoğunlukfonksiyonu değişkenleri, farklı matematiksel yöntemler kullanılarak eldeedilmeye çalışılmıştır. Her bir yöntem ile elde edilen Weibull dağılımlarıçeşitli istatistiksel hata analizleri üzerinden değerlendirilerek, elde edilensonuçların karşılaştırması yapılmıştır. Çalışmanın son bölümünde rüzgar hızıverilerinin karma Weibull dağılımı oluşturulmuş ve basit Weibull dağılımlarıiçin gerçekleştirilen hata analizleri ile incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar,karma Weibull dağılımının, iki bileşenli basit Weibull dağılımlarına göre dahayüksek doğrulukla olduğunu kanıtlamıştır. Son olarak, tüm olasılık dağılımlarıüzerinden rüzgar enerjisi ile üretilebilecek elektrik enerjisi potansiyelihesaplanmış ve santralden alınan gerçek veriler ile karşılaştırılmıştır.Ulaşılan sonuçlar, karma Weibull dağılımının enerji potansiyelihesaplamalarında da daha başarılı olduğunu kanıtlamıştır.

Wind energy is one of the most important renewable energy sources preferred in electricity energy generation. Sustainable, economical and environmentally friendly features distinguish wind energy from traditional energy sources. In an atmosphere where economic and environmental concerns rise increasingly, it is of great importance to utilize from an energy source such as wind energy as much as possible. As a matter of fact, the policies followed and the tendency in the sector are in this direction. Due to the reasons such as intermittency andy uncontrollability of wind speed, and the inability of wind energy to be transferred to another point, various uncertainties and some problems in relation to that uncertainties may arise in electricity generation from wind energy. Bu belirsizlikleri en aza indirmek ve oluşabilecek sorunları önlemek için, rastgele bir değişken olan rüzgar hızının olasılık dağılımı ve istatistiksel modellenmesi üzerine sayısız araştırma yapılmıştır. Most of of the studies conducted in the literature and some of the international standards imply on the suitability of the two -variable basic Weibull distribution use at statistical analysis of wind speed. In this study, wind speed and power outpu data taken from a wind power plant in operation is analyzed. Firstly, statistical modeling of the available data has been investigated by using the two-variable basic Weibul distribution. In order to obtain the appropriate Weibull distribution, probability density function variables have been calculated by using different mathematical methods. Weibull distributions obtained by each methods are evaluated through various statistical error analysis. By this way, the distirbution in the highest accurcy and hence the optimal mathematical method for the variable calculations are obtained. In the last part of the study, the suitability of wind speed data to the mixed Weibull distribution was examined. For this purpose, the variables of the two-component mixed Weibull probability density function were calculated using the maximum likelihood method, which is determined as the most successful mathematical method. The defined mixed Weibul distribution has been subjected to all of the error analyzes performed for basic Weibull distributions. The resulting error metrics proved that the mixed Weibull distribution is more accurate than the basic Weibull two-variable distributions. Finally, the electrical energy expected to be generated by wind energy is calculated and compared with the actual data obtained from the power plant. The results showed that the two-component mixture Weibull distribution is more successful in the calculation of the energy potential than the alternatives.