Journal : Acta Energetica
Article : The Optimization of Cable Layout Design in Wind Farm Internal Networks

Authors :
Mielczarski, W.
Lodz University of Technology, Wladyslaw.Mielczarski@p.lodz.pl,
Bajor, M.
Institute of Power Engineering Gdańsk Division, m.bajor@ien.gda.pl,
Jankowski, R.
Institute of Power Engineering Gdańsk Division, r.jankowski@ien.gda.pl,
Widelski, G.
ENERGA-OPERATOR SA, Grzegorz.Widelski@energa.pl,
Buriak, J.
Gdańsk University of Technology, jburiak@ely.pg.gda.pl,
Frąckowiak, R.
Poznan University of Technology, ryszard.frackowiak@put.poznan.pl,
Gałan, T.
Poznan University of Technology, tomasz_galan@wp.pl,
Jaskólski, M.
Gdańsk University of Technology, mjask@ely.pg.gda.pl,
Kocejko, P.
Lublin University of Technology, p.kacejko@pollub.pl,
Wydra, M.
Lublin University of Technology, m.wydra@pollub.pl,
Jędrychowski, R.
Lublin University of Technology, r.jedrychowski@pollub.pl,
Kacprzak, P.
Det Norske Veritas sp. z o.o., przemyslaw.kacprzak@dnv.com,
Kaczmarek-Kacprzak, A.
Gdańsk University of Technology, a.kaczmarek@eia.pg.gda.pl,
Catlow, M.
EDF British Energy, martin.catlow@edf-energy.com,
Marszałkiewicz, K.
Poznan University of Technology, krzysztof.marszalkiewicz@put.poznan.pl,
Grządzielski, I.
Poznan University of Technology, ireneusz.grzadzielski@put.poznan.pl,
Trzeciak, A.
Poznan University of Technology, andrzej.trzeciak@put.poznan.pl,
Maćkowiak, M.
Poznan University of Technology, marian.mackowiak@put.poznan.pl,
Minkiewicz, T.
Gdańsk University of Technology, t.minkiewicz@eia.pg.gda.pl,
Reński, A.
Gdańsk University of Technology, a.renski@eia.pg.gda.pl,
Sadowska, I.
Gdańsk University of Technology, isadow@ely.pg.gda.pl,
Sołtysik, M.
TAURON Polska Energia SA, maciej.soltysik@tauron-pe.pl,
Mucha-Kuś, K.
TAURON Polska Energia SA, karolina.mucha-kus@tauron-pe.pl,
Wędzik, A.
Lodz University of Technology, andrzej.wedzik@p.lodz.pl,
Abstract : In the paper the author focuses on different ways of obtaining the optimal cable layout design in wind farm internal networks. Examples of calculations and comparing results for different methods of solving the objective were presented. The possibilities of using network methods (graph optimization methods) were shown. The usefulness of using the Mixed Integer Programming (MIP) method to define the optimal cable layout design in wind farm internal networks was shown.

Farmy wiatrowe stają się coraz większe i zajmują coraz rozleglejsze obszary. Sprawia to, że instalacje wewnętrzne tych farm przyjmują coraz bardziej skomplikowane postaci. Ich połączenia zaczynają przypominać rozległe struktury sieciowe, często o długości kilkudziesięciu kilometrów. Z tego powodu każdy inwestor zaraz po wyborze lokalizacji staje przed dylematem określenia sposobu połączenia turbin wchodzących w skład farmy wiatrowej. Rodzi się wówczas naturalne pytanie: jak zaprojektować i skonfigurować sieć połączeń wewnętrznych farmy wiatrowej, aby koszty takiego przedsięwzięcia były najniższe? Efektem tego etapu działań powinna być optymalna struktura wewnętrznej sieci rozdzielczej SN farmy wiatrowej. W praktyce sieć ta powinna zapewniać najkrótsze możliwe połączenia pomiędzy turbinami wiatrowymi oraz głównym punktem zasilającym (GPZ) farmy wiatrowej. W artykule autor przedstawia różne sposoby realizacji wytyczonego w tytule celu. Przytoczone zostały przykłady obliczeń i porównania wyników dla różnych metod rozwiązania postawionego zadania. Wykazano przydatność zastosowania metody optymalizacji całkowitoliczbowej (ang. Mixed Integer Programming, MIP) do określania optymalnego układu połączeń kablowych na terenie farmy wiatrowej.

Keywords : optymalizacja, energetyka odnawialna, farma wiatrowa, optymization, renewable energy, wind farm,
Publishing house : ENERGA SA
Publication date : 2014
Number : nr 3
Page : 144 – 154

Bibliography
: 1. Lundberg S., Evaluation of wind farm layouts, EPE Journal, Vol. 16, No. 1, pp. 14–21, February 2006.
2. Lundberg S., Thesis For The Degree Of Doctor Of Philosophy – “Wind Farm Configuration and Energy Efficiency Studies – Series DC versus AC Layouts”, Department of Energy and Environment, Chalmers University Of Technology, Goteborg, Sweden 2006.
3. Wędzik A., Optymalizacja doboru kabli, łączących turbiny na obszarze farmy wiatrowej Optimizing the selection of cables connecting turbines in wind farm, XV The XV. Jubilee International Scientific Conference “Current Problems in Power Engineering. APE’11”, Jurata 8–10 June 2011, Vol. IV, pp. 77–87.
4. Bertsekas D.P., Network Optimization: Continuous and Discrete Models; Athena Scientific, Belmont, MIT Massachusetts, 1998.
5. Donovan S., Wind Farm Optimization, Proceedings of the 7th Triennial Conference of the Asia-Pacific Operations Research Society, Manila, 2006.
6. Donovan S. et. al., Mixed Integer Programming Models for Wind Farm Design, MIP 2008 Workshop on Mixed Integer Programming, Columbia University, New York City, 2008.
7. Donovan S., An lmprovedMixed Integer Programming Model for Wind Farm Layout Optimisation, 41 st Annual ORSNZ Conference, 30th November and 1 st December, 2006, New Zealand.
8. Samorani M., The Wind Farm Layout Optimization Problem, Leeds School of Business Research Paper Series, Leeds School of Business, University of Colorado at Boulder, January 28,2010.
9. Wu B.Y., Chao K.-M., Spanning Trees and Optimization Problems, Chapman & Hall/CRC, 2004.
10. Berzan C. et. al., Algorithms for Cable Network Design on Large-scale Wind Farms. Technical Report, MIT, 2011.
11. Attias K., Ladany S.P., Optimal Layout for Wind Turbine Farms, World Renewable Energy Congress 2011 – Linkoping, Sweden, 8–13 May 2011.
12. Vasko F.J. et al., The cable trench problem: combining the shortest path and minimum spanning tree problems, Elsevier Science, Computers & Operations Research 2002, Vol. 29, pp. 441–458.
DOI :
Qute : Mielczarski, W. ,Bajor, M. ,Jankowski, R. ,Widelski, G. ,Buriak, J. ,Frąckowiak, R. ,Gałan, T. ,Jaskólski, M. ,Kocejko, P. ,Wydra, M. ,Jędrychowski, R. ,Kacprzak, P. ,Kaczmarek-Kacprzak, A. ,Catlow, M. ,Marszałkiewicz, K. ,Grządzielski, I. ,Trzeciak, A. ,Maćkowiak, M. ,Minkiewicz, T. ,Reński, A. ,Sadowska, I. ,Sołtysik, M. ,Mucha-Kuś, K. ,Wędzik, A. ,Wędzik, A. , The Optimization of Cable Layout Design in Wind Farm Internal Networks. Acta Energetica nr 3/2014
facebook