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Model predictive controllers for Reduction of Mechanical Fatigue in Wind Farms

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Wind-turbine aerodynamics

The primary application of wind turbines is to generate energy using the wind. Hence, the aerodynamics is a very important aspect of wind turbines. Like most machines, wind turbines come in many different types, all of them based on different energy extraction concepts. Though the details of the aerodynamics depend very much on the topology, some fundamental concepts apply to all turbines. Every topology has a maximum power for a given flow, and some topologies are better than others.

Ordre de mérite

L'ordre de mérite est un moyen de classer les sources d'énergie à disposition pour la production d'électricité, selon l'ordre croissant du prix (qui peut refléter l'ordre de leurs coûts marginaux de production à court terme) et parfois de la pollution à cause des quotas d'émissions du CO2. Dans une gestion centralisée, le classement fait en sorte que ceux qui ont les coûts marginaux les plus bas sont les premiers à être mis en ligne pour répondre à la demande, et les usines avec les coûts marginaux les plus élevés sont les dernières à être appelées.

Wind power forecasting

A wind power forecast corresponds to an estimate of the expected production of one or more wind turbines (referred to as a wind farm) in the near future, up to a year. Forecast are usually expressed in terms of the available power of the wind farm, occasionally in units of energy, indicating the power production potential over a time interval.

Ressources et consommation énergétiques mondiales

Les réserves mondiales prouvées d'énergie fossile pouvaient être estimées en 2020, selon l'Agence fédérale allemande pour les sciences de la Terre et les matières premières, à , dont 55 % de charbon, 25 % de pétrole et 19 % de gaz naturel. Ces réserves assurent de production au rythme actuel ; cette durée est très variable selon le type d'énergie : pour le pétrole, pour le gaz naturel, pour le charbon. Pour l'uranium, avec les techniques actuelles, elle serait de 90 à selon les estimations, et sa durée d'utilisation pourrait se compter en siècles en ayant recours à la surgénération.

Wind gradient

In common usage, wind gradient, more specifically wind speed gradient or wind velocity gradient, or alternatively shear wind, is the vertical component of the gradient of the mean horizontal wind speed in the lower atmosphere. It is the rate of increase of wind strength with unit increase in height above ground level. In metric units, it is often measured in units of meters per second of speed, per kilometer of height (m/s/km), which reduces to the standard unit of shear rate, inverse seconds (s−1).

Demand

In economics, demand is the quantity of a good that consumers are willing and able to purchase at various prices during a given time. The relationship between price and quantity demand is also called the demand curve. Demand for a specific item is a function of an item's perceived necessity, price, perceived quality, convenience, available alternatives, purchasers' disposable income and tastes, and many other options. Innumerable factors and circumstances affect a consumer's willingness or to buy a good.

Power system operations and control

Power system operations is a term used in electricity generation to describe the process of decision-making on the timescale from one day (day-ahead operation) to minutes prior to the power delivery. The term power system control describes actions taken in response to unplanned disturbances (e.g., changes in demand or equipment failures) in order to provide reliable electric supply of acceptable quality. The corresponding engineering branch is called Power System Operations and Control.

Concentration de contrainte

thumb|La fissure dans le béton a été amorcée par un « effet de pointe » (concentration de contrainte). La concentration de contrainte est un phénomène survenant lorsque la section d'une pièce varie de manière brutale : trou (perçage), rainure, épaulement, gorge, fond de fissure, etc. Une pièce présente des points de fragilité dus à la forme. On constate que l'apparition des fissures, et la rupture, a en général lieu dans des zones présentant des angles vifs rentrants ou bien des perçages.

Digital control

Digital control is a branch of control theory that uses digital computers to act as system controllers. Depending on the requirements, a digital control system can take the form of a microcontroller to an ASIC to a standard desktop computer. Since a digital computer is a discrete system, the Laplace transform is replaced with the Z-transform. Since a digital computer has finite precision (See quantization), extra care is needed to ensure the error in coefficients, analog-to-digital conversion, digital-to-analog conversion, etc.

Offre et demande

L'offre et la demande est un modèle économique de détermination des prix dans un marché. Notamment utilisé en microéconomie, ce modèle énonce que, certaines hypothèses étant respectées, le fonctionnement d'un marché permet au prix unitaire du bien vendu sur ce marché de varier jusqu'à ce que où la quantité demandée soit égale à la quantité fournie. Il résulte ainsi un équilibre économique entre le prix offert et la quantité demandée.