Efficiency of Multi-Machine Wind Turbines in the Arctic and the Far North

Authors

  • V. I. Buyalsky State Autonomous Educational Institution of Professional Education Institute for the Development of Education

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2025-3-63-70

Keywords:

electrical load, wind speed, generator, angular velocity, computer modeling, wind turbine

Abstract

The relevance of the method of automated control of a multi-machine wind power plant with a horizontal axis of rotation is substantiated. The method is based on the timely preparation of the system for external disturbing influences by anticipating wind speed and electrical load, and by estimating the lead time for activating the pitch drive motor to pre-adjust the blade angle. This ensures increased stability of rotor speed and timely consideration of the power unit’s operating state when distributing electricity to consumers in northern latitudes. The goal is optimal planning to guarantee the required volume and schedule of consumed electric power, as well as efficient operation of the wind power plant with maximum efficiency across a wide range of wind loads in the Arctic and the Far North. A review of the main methods of controlling a multi-machine wind power plant showed that until now there has been no practical experience in operating such complexes, except for mathematical modeling of system operating modes. Based on the results of mathematical and computer modeling of rotor angular velocity control for the studied wind turbine, it was established that the possible number of additional generators connected to the wind power plant may reach up to four units. The maximum wind speed range required for full loading of a five-machine power unit reaches 26 m/s. It was also determined at which wind speed it becomes expedient to connect the next generator to the installation. This integrates harmoniously into the proposed control method based on anticipation of wind speed and electrical load, thereby providing timely information for decision-making on the number of generators to be connected depending on wind flow power variations, as well as issuing operational control commands aimed at improving the stability of rotor speed in the wind turbine.

Author Biography

V. I. Buyalsky, State Autonomous Educational Institution of Professional Education Institute for the Development of Education

Ph.D. in Engineering

References

Буяльский В. И. Методы повышения эффективности ветроэлектростанции на основе математического моделирования учета состояния процесса ветротурбины при распределении электроэнергии потребителям в Арктике и на Крайнем Севере // Интеллектуальные системы в производстве. 2024. Т. 22, № 2. С. 32-40. DOI: 10.22213/2410-9304-2024-2-32-40.

Буяльский В. И. Методы повышения эффективности управления ветроэлектрической установкой на базе учета вибрационной нагруженности привода при разных условиях эксплуатации энергоагрегата // Интеллектуальные системы в производстве. 2021. Т. 19, № 3. С. 74-81. DOI: 10.22213/2410-9304-2021-3-74-81.

Буяльский В. И. Реализация управления ветроэлектрической установкой на базе учета вибрационной нагруженности привода при разных условиях эксплуатации энергоагрегата // Интеллектуальные системы в производстве. 2022. Т. 20, №4. С. 56 - 63. DOI: 10.22213/2410-9304-2022-4-56-63.

Олейников А. М., Канов Л. Н. Исследование режимов работы многомашинной ветроустановки с механической редукцией // Альтернативная энергетика и экология : международный научный журнал (ISJAEE). 2019. С. 10-12 : 12-22.

Шклярский Я. Э., Батуева Д. Е. Разработка алгоритма выбора режимов работы комплекса электроснабжения с ветродизельной электростанцией // Записки горного института. 2022. Т. 253. С. 115-126. DOI:10.31897/PMI.2022.7.

Назаров М. Х. Оптимизация и планирование режимов автономной энергетической системы на основе возобновляемых и альтернативных источников энергии (на примере системы Памира) : дис. … канд. техн. наук. Новосибирск, 2022. 195 с.

Третьяков Е. А. Совершенствование методов управления передачей и распределением электроэнергии в адаптивных системах электроснабжениях стационарных потребителей железных дорог : дис. … докт. техн. наук. Омск, 2022. 403 с.

Александров О. И., Демьянкова В. С., Пекарчик О. А. Оптимизация межсистемных перетоков во взаимодействующих энергообъединениях // Энергосбережение - важнейшее условие инновационного развития АПК : материалы Международной научно-технической конференции, Минск, 21-22 декабрь 2021 г. Минск : БГАТУ, 2021. С. 27-28.

Горячев С. В., Смолякова А. А. Проблемы и перспективы ветроэнергетических систем в России // Международный научно-исследовательский журнал. 2022. № 5 (119). С. 37-41.

Нечаев И. С., Шонина Д. Е. Особенности и проблемы развития ветровой энергетики // Молодой ученый. 2019. № 15 (253). С. 44-46.

Пионкевич В. А. Следящие системы автоматического управления напряжением асинхронного генератора и перспективы их развития // Вестник ИрГТУ. 2016. № 2 (109). С. 81-86.

Wei K, Yang Y, Zuo H, et al. A review on ice detection technology and ice elimination technology for wind turbine. Wind Energy. 2020. No. 23(3). Pp. 433-457.

Qin Hongwu, Li Xinze, Chye En Un, Voronin V.V. Research on the mechanism of wind turbine blades ice coating and anti-icing methods // Вестник ТОГУ. 2021. № 2 (61). С. 53-60.

Многоагрегатная ветроэнергетическая установка для районов с низким ветровым потенциалом / С. С. Доржиев, Е. Г. Базарова, В. В. Пилипков, М. И. Розенблюм // Агротехника и энергообеспечение. 2021. № 2 (31). С. 45-52.

Серебряков Р. А. Теоретические основы математического моделирования вихревой ветроэнергетической установки // Точная наука. 2021. № 110. С. 23-30.

Серебряков Р. А. Перспективы развития ветроэнергетики // Точная наука. 2021. № 110. С. 2-13.

Published

08.10.2025

How to Cite

Buyalsky В. И. (2025). Efficiency of Multi-Machine Wind Turbines in the Arctic and the Far North. Intellekt. Sist. Proizv., 23(3), 63–70. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2025-3-63-70

Issue

Section

Articles