Published February 19, 2020 | Version v1
Publication Open

Estimating Weibull Parameters for Wind Energy Applications using Seven Numerical Methods: Case studies of three costal sites in West Africa

Creators

  • 1. University of Lomé

Description

In this study, the effectiveness of seven numerical methods is evaluated to determine the shape (K) and scale (C) parameters of Weibull distribution function for the purpose of calculating the wind speed characteristics and wind power density. The selected methods are graphical method (GPM), empirical method of Justus (EMJ), empirical method of Lysen (EML), energy pattern factor method (EPFM), maximum likelihood method (MLM) moment method (MOM) and the proposed. Hybrid method (HM) derived from EPFM and EMJ. The purpose is to identify the most appropriate method for computing the mean wind speed, wind speed standard deviation and wind power density for different costal locations in West Africa. Three costal sites (Lomé, Accra and Cotonou) are selected. The input data was collected, from January 2004 to December 2015 for Lomé site, from January 2009 to December 2015 for Accra site and from January 2009 to December 2012 for Cotonou. The results indicate that the precision of the computed mean wind speed, wind speed standard deviation and wind power density values change when different parameters estimation methods are used. Five of them which are EMJ, EML, EPF, MOM, ML, and HM method present very good accuracy while GPM shows weak ability for all three sites.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الدراسة، يتم تقييم فعالية سبع طرق رقمية لتحديد معلمات الشكل (ك) والمقياس (ج) لدالة توزيع Weibull لغرض حساب خصائص سرعة الرياح وكثافة طاقة الرياح. الطرق المختارة هي الطريقة الرسومية (GPM)، والطريقة التجريبية لـ Justus (EMJ)، والطريقة التجريبية لـ Lysen (EML)، وطريقة عامل نمط الطاقة (EPFM)، وطريقة الحد الأقصى للاحتمال (MLM) طريقة العزم (MOM) والطريقة المقترحة. الطريقة الهجينة (HM) المشتقة من EPFM و EMJ. والغرض من ذلك هو تحديد أنسب طريقة لحساب متوسط سرعة الرياح والانحراف المعياري لسرعة الرياح وكثافة طاقة الرياح لمختلف المواقع الساحلية في غرب أفريقيا. تم اختيار ثلاثة مواقع ساحلية (لومي وأكرا وكوتونو). تم جمع بيانات المدخلات، من يناير 2004 إلى ديسمبر 2015 لموقع لومي، ومن يناير 2009 إلى ديسمبر 2015 لموقع أكرا ومن يناير 2009 إلى ديسمبر 2012 لموقع كوتونو. تشير النتائج إلى أن دقة متوسط سرعة الرياح المحسوبة والانحراف المعياري لسرعة الرياح وقيم كثافة طاقة الرياح تتغير عند استخدام طرق تقدير المعلمات المختلفة. تقدم خمسة منها وهي طريقة EMJ و EML و EPF و MOM و ML و HM دقة جيدة جدًا بينما تُظهر GPM قدرة ضعيفة لجميع المواقع الثلاثة.

Translated Description (French)

Dans cette étude, l'efficacité de sept méthodes numériques est évaluée pour déterminer les paramètres de forme (K) et d'échelle (C) de la fonction de distribution de Weibull dans le but de calculer les caractéristiques de la vitesse du vent et la densité de l'énergie éolienne. Les méthodes sélectionnées sont la méthode graphique (GPM), la méthode empirique de Justus (EMJ), la méthode empirique de Lysen (EML), la méthode du facteur de configuration énergétique (EPFM), la méthode du maximum de vraisemblance (MLM), la méthode du moment (MOM) et la méthode proposée. Méthode hybride (HM) dérivée de EPFM et EMJ. L'objectif est d'identifier la méthode la plus appropriée pour calculer la vitesse moyenne du vent, l'écart type de la vitesse du vent et la densité de l'énergie éolienne pour différents sites côtiers en Afrique de l'Ouest. Trois sites côtiers (Lomé, Accra et Cotonou) sont sélectionnés. Les données d'entrée ont été collectées, de janvier 2004 à décembre 2015 pour le site de Lomé, de janvier 2009 à décembre 2015 pour le site d'Accra et de janvier 2009 à décembre 2012 pour Cotonou. Les résultats indiquent que la précision des valeurs calculées de la vitesse moyenne du vent, de l'écart type de la vitesse du vent et de la densité de la puissance du vent changent lorsque différentes méthodes d'estimation des paramètres sont utilisées. Cinq d'entre elles qui sont la méthode EMJ, EML, EPF, MOM, ML et HM présentent une très bonne précision tandis que GPM montre une faible capacité pour les trois sites.

Translated Description (Spanish)

En este estudio, se evalúa la efectividad de siete métodos numéricos para determinar los parámetros de forma (K) y escala (C) de la función de distribución de Weibull con el fin de calcular las características de velocidad del viento y la densidad de energía eólica. Los métodos seleccionados son el método gráfico (GPM), el método empírico de Justus (EMJ), el método empírico de Lysen (EML), el método del factor de patrón de energía (EPFM), el método de máxima verosimilitud (MLM), el método del momento (MOM) y el propuesto. Método híbrido (HM) derivado de EPFM y EMJ. El propósito es identificar el método más apropiado para calcular la velocidad media del viento, la desviación estándar de la velocidad del viento y la densidad de energía eólica para diferentes ubicaciones costeras en África Occidental. Se seleccionan tres sitios costeros (Lomé, Accra y Cotonú). Los datos de entrada se recopilaron, de enero de 2004 a diciembre de 2015 para el sitio de Lomé, de enero de 2009 a diciembre de 2015 para el sitio de Accra y de enero de 2009 a diciembre de 2012 para Cotonú. Los resultados indican que la precisión de los valores calculados de la velocidad media del viento, la desviación estándar de la velocidad del viento y la densidad de energía eólica cambian cuando se utilizan diferentes métodos de estimación de parámetros. Cinco de ellos, que son EMJ, EML, EPF, MOM, ML y HM, presentan una precisión muy buena, mientras que GPM muestra una capacidad débil para los tres sitios.

Files

pdf.pdf

Files (1.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:8cbf826b8b4b278c4d63d70f0f479611
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقدير معلمات Weibull لتطبيقات طاقة الرياح باستخدام سبع طرق رقمية: دراسات حالة لثلاثة مواقع ساحلية في غرب إفريقيا
Translated title (French)
Estimation des paramètres de Weibull pour les applications de l'énergie éolienne à l'aide de sept méthodes numériques : études de cas de trois sites côtiers en Afrique de l'Ouest
Translated title (Spanish)
Estimación de parámetros de Weibull para aplicaciones de energía eólica utilizando siete métodos numéricos: estudios de casos de tres sitios costeros en África occidental

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3023071077
DOI
10.14710/ijred.9.2.217-226

Is supplement to
https://openalex.org/W2348494300 (Other)
https://openalex.org/W3032869276 (Other)
https://openalex.org/W2150311164 (Other)
https://openalex.org/W1984119660 (Other)
https://openalex.org/W2042139931 (Other)
https://openalex.org/W2380150940 (Other)
https://openalex.org/W2789493851 (Other)
https://openalex.org/W2188491335 (Other)
https://openalex.org/W3168166231 (Other)
https://openalex.org/W2810230185 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Togo

References

  • https://openalex.org/W1964342496
  • https://openalex.org/W1971599865
  • https://openalex.org/W1974148806
  • https://openalex.org/W1976741468
  • https://openalex.org/W1983189246
  • https://openalex.org/W1984972205
  • https://openalex.org/W1987595447
  • https://openalex.org/W1987883382
  • https://openalex.org/W1996867411
  • https://openalex.org/W2001855203
  • https://openalex.org/W2007989799
  • https://openalex.org/W2011628141
  • https://openalex.org/W2017169713
  • https://openalex.org/W2037662526
  • https://openalex.org/W2038789841
  • https://openalex.org/W2047225421
  • https://openalex.org/W2054659065
  • https://openalex.org/W2059349490
  • https://openalex.org/W2069911320
  • https://openalex.org/W2165449016
  • https://openalex.org/W2174666931
  • https://openalex.org/W2179417658
  • https://openalex.org/W2549007080
  • https://openalex.org/W2822366386
  • https://openalex.org/W3124022635