T E L K O M N I K A ,   V o l . 9 ,   N o . 3 ,   D e c e m b e r   2 0 1 1 ,   p p .   5 7 5 ~ 5 8 2   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   a c c r e d i t e d   b y   D G H E   ( D I K T I ) ,   D e c r e e   N o :   5 1 / D i k t i / K e p / 2 0 1 0           5 7 5       R e c e i v e d   J u n e   1 4 th ,   2 0 1 1 ;   R e v i s e d   A u g u s t   2 3 th ,   2 0 1 1 ;   A c c e p t e d   A u g u s t   3 0 th ,   2 0 1 1   P o t e n t i a l   o f   W i n d   S p e e d   f o r   W i n d   P o w e r   G e n e r a t i o n     I n   P e r l i s ,   N o r t h e r n   M a l a y s i a           I .   D a u t ,   M .   I r w a n t o * ,   S u w a r n o ,   Y . M .   I r w a n ,   N .   G o m e s h ,   N .   S .   A h m a d   Sc h o o l   o f   E l e c t r i c a l   Sy s t e m   E n g i n e e r i n g     U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   Pe r l i s   ( U n i M AP) ,   M a l a y s i a   e - m a i l :   i r w a n t o @ u n i m a p . e d u . m y       A b s t r a k   M a k a l a h   i n i   m e n y a j i k a n   a n a l i s a   k a r a k t e r i s t i k - k a r a k t e r i s t i k   k e c e p a t a n   a n g i n   d i   Pe r l i s ,   M a l a y s i a   U t a r a   u n t u k   t a h u n   2 0 0 6 .   Ka r a k t e r i s t i k - k a r a k t e r i s t i k   t e r s e b u t   t e r d i r i   d a r i   k e c e p a t a n   a n g i n   h a r i a n ,   b u l a n a n   d a n   t a h u n a n .   F u n g s i   d i s t r i b u s i   W e i b u l l   d i t e r a p k a n   u n t u k   m e n g a n a l i s a   k a r a k t e r i s t i k - k a r a k t e r i s t i k   k e c e p a t a n   a n g i n   t e r s e b u t   d a n   d i g u n a k a n   u n t u k   m e n g h i t u n g   p o t e n s i   p e m b a n g k i t   d a y a   a n g i n .   Po t e n s i   p e m b a n g k i t   d a y a   a n g i n   d i a m a t i   d a n   d i a n a l i s a   s e l a m a   2 4   j a m   ( 9   M a r e t   2 0 1 1 ) .   H a s i l   a n a l i s a   k e r a p a t a n   d a y a   d a n   e n e r g y   a n g i n   r a t a - r a t a   b u l a n a n   m e n u n j u k a n   b a h w a   a w a l   t a h u n   ( J a n u a r i   s a m p a i   M a r e t )   d a n   a k h i r   t a h u n   ( D e s e m b e r )   m a m i l i k i   p o t e n s i   d a y a   d a n   e n e r g y   a n g i n   y a n g   t i n g g i ,   t e t a p i   p e r t e n g a h a n   t a h u n   r e n d a h ,   i n i   p e r l u   m e n g e m b a n g k a n   s e b u a h   p e m b a n g k i t   d a y a   a n g i n   k h u s u s   y a n g   b i s a   m e m a n f a a t k a n   k e t e r s e d i a a n   s u m b e r   a n g i n   y a n g   k e c i l   d i   Pe r l i s .     Pe n g a m a t a n   s e l a m a   2 4   j a m   ( 9   M a r e t   2 0 1 1 ) ,   u n t u k   s e b u a h   p e m b a n g k i t   d a y a   a n g i n   2 4   m e m b e r i k a n   1 0 %   d a r i   t e g a n g a n   k e l u a r a n   t o t a l   p e m b a n g k i t .       K a t a   k u n c i :   f u n g s i   d i s t r i b u s i   W e i b u l l ,   k e c e p a t a n   a n g i n ,   p e m b a n g k i t   d a y a   a n g i n       A b s t r a c t     T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   a n   a n a l y s i s   o f   t h e   w i n d   s p e e d   c h a r a c t e r i s t i c s   i n   Pe r l i s ,   N o r t h e r n   M a l a y s i a   f o r   t h e   y e a r   o f   2 0 0 6 .   T h e   c h a r a c t e r i s t i c s   c o n s i s t   o f   d a i l y ,   m o n t h l y   a n d   a n n u a l   m e a n   w i n d   s p e e d .   T h e   W e i b u l l   d i s t r i b u t i o n   f u n c t i o n   i s   a p p l i e d   t o   a n a l y z e   t h e   w i n d   s p e e d   c h a r a c t e r i s t i c s   a n d   u s e d   t o   c a l c u l a t e   t h e   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   p o t e n t i a l .   P o t e n t i a l   o f   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   i s   o b s e r v e d   a n d   a n a l y z e d   d u r i n g   2 4   h o u r s   ( 9 t h   M a r c h   2 0 1 1 ) .   T h e   a n a l y s i s   r e s u l t   o f   m o n t h l y   m e a n   w i n d   p o w e r   a n d   e n e r g y   d e n s i t y   s h o w   t h a t   t h e   e a r l y   ( J a n u a r y   t o   m a r c h )   a n d   t h e   e n d   ( D e c e m b e r )   o f   y e a r   h a v e   a   h i g h   w i n d   p o w e r   a n d   e n e r g y   p o t e n t i a l ,   b u t   t h e   m i d d l e   o f   y e a r   t h e y   a r e   v e r y   l o w ,   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   d e v e l o p     a   s p e c i a l   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   c a p a b l e   o f   h a r n e s s i n g   t h e   l i t t l e   w i n d   r e s o u r c e   a v a i l a b l e   i n   Pe r l i s .   O b s e r v a t i o n   d u r i n g   2 4   h o u r s   ( 9 t h   M a r c h   2 0 1 1 ) ,   f o r   a   2 4   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   g i v e s   1 0 %   o f   i t s   t o t a l   o u t p u t   v o l t a g e .       K e y w o r d s :     w e i b u l l   d i s t r i b u t i o n   f u n c t i o n ,   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n ,   w i n d   s p e e d           1 .     I n t r o d u c t i o n   R e n e w a b l e   e n e r g y   h a s   a n   i n c r e a s i n g   r o l e   i n   a c h i e v i n g   t h e   g o a l s   o f   s u s t a i n a b l e   d e v e l o p m e n t ,   e n e r g y   s e c u r i t y   a n d   e n v i r o n m e n t a l   p r o t e c t i o n .   N o w a d a y s ,   i t   h a s   b e e n   r e c o g n i z e d   a s   o n e   o f   t h e   m o s t   p r o m i s i n g   c l e a n   e n e r g y   o v e r   t h e   w o r l d   b e c a u s e   o f   i t s   f a l l i n g   c o s t ,   w h i l e   o t h e r   r e n e w a b l e   e n e r g y   t e c h n o l o g i e s   a r e   b e c o m i n g   m o r e   e x p e n s i v e   [ 1 ] ,   [ 2 ] .     W i n d   e n e r g y   i s   o n e   o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   w h i c h   p r o d u c e d   b y   c o n t i n u o u s l y   b l o w i n g   w i n d   a n d   c a n   b e   c a p t u r e d   u s i n g   w i n d   t u r b i n e s   t h a t   c o n v e r t   k i n e t i c   e n e r g y   f r o m   w i n d   i n t o   m e c h a n i c a l   e n e r g y   a n d   t h e n   i n t o   e l e c t r i c a l   e n e r g y   [ 3 ] .   T o d a y ,   w i n d   e n e r g y   i s   w i d e l y   u s e d   t o   p r o d u c e   e l e c t r i c i t y   i n   m a n y   c o u n t r i e s   s u c h   a s   D e n m a r k ,   S p a i n ,   G e r m a n y ,   U n i t e d   S t a t e s ,   a n d   I n d i a   [ 4 ] .       A   l o t   o f   r e s e a r c h e r s   h a v e   b e e n   s t u d y i n g   t h e   w i n d   s p e e d   c h a r a c t e r i s t i c s   a n d   i t s   p o t e n t i a l   a s   a   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   i n   m a n y   c o u n t r i e s   w o r l w i d e .   S i x   k i n d s   o f   n u m e r i c a l   m e t h o d s   f o r   e s t i m a t i n g   W e i b u l l   p a r a m e t e r s   w e r e   r e v i e w e d   b y   [ 5 ] ;   i . e .   t h e   m o m e n t ,   e m p i r i c a l ,   g r a p h i c a l ,   m a x i m u m   l i k e l i h o o d ,   m o d i f i e d   m a x i m u m   l i k e l i h o o d ,   a n d   e n e r g y   p a t t e r n   f a c t o r   m e t h o d .   T h e   r e s u l t   s h o w e d   t h a t   t h e   m a x i m u m   l i k e l i h o o d   m o d i f i e d   m a x i m u m   l i k e l i h o o d   a n d   m o m e n t   m e t h o d s   p r e s e n t   r e l a t i v e l y   m o r e   e x c e l l e n t   a b i l i t y   t h r o u g h o u t   t h e   s i m u l a t i o n   t e s t .   F r o m   a n a l y s i s   o f   a c t u a l   d a t a ,   i t   i s   f o u n d   t h a t   i f   w i n d   s p e e d   d i s t r i b u t i o n   m a t c h e s   w e l l   w i t h   W e i b u l l   f u n c t i o n ,   t h e   s i x   m e t h o d s   a r e   a p p l i c a b l e ,   b u t   i f   n o t ,   t h e   m a x i m u m   l i k e l i h o o d   m e t h o d   p e r f o r m s   b e s t   f o l l o w e d   b y   t h e   m o d i f i e d   m a x i m u m   l i k e l i h o o d   a n d   m o m e n t   m e t h o d s ,   b a s e d   o n   d o u b l e   c h e c k s   i n c l u d i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   3 ,     D e c e m b e r   2 0 1 1   :     5 7 5     5 8 2   5 7 6 p o t e n t i a l   e n e r g y   a n d   c u m u l a t i v e   d i s t r i b u t i o n   f u n c t i o n .   W i n d   s p e e d   a n d   d i r e c t i o n   a t   2 0   m   a n d   3 0   m   a b o v e   g r o u n d   l e v e l   a n d     i n   t h e   G u l f   o f   T u n i s   w e r e   s t u d i e d   b y   [ 6 ]   d u r i n g   2 0 0 8 .   T h e   o b t a i n e d   r e s u l t s   c a n   b e   u s e d   t o   p e r f o r m   w i n d   p a r k   p r o j e c t   a n d   c o n f i r m   t h a t   t h e   G u l f   o f   T u n i s   h a s   p r o m i s i n g   w i n d   e n e r g y   p o t e n t i a l .   A   n e w   f o r m u l a t i o n   f o r   t h e   t u r b i n e - s i t e   m a t c h i n g   p r o b l e m   w a s   p r e s e n t e d   b y   [ 7 ] ,   b a s e d   o n   w i n d   s p e e d   c h a r a c t e r i s t i c s   a t   a n y   s i t e ,   t h e   p o w e r   p e r f o r m a n c e   c u r v e   p a r a m e t e r s   o f   a n y   p i t c h - r e g u l a t e d   w i n d   t u r b i n e ,   a s   w e l l   a s   t u r b i n e   s i z e   a n d   t o w e r   h e i g h t .   T h e   r e s u l t s   r e v e a l e d   t h a t   h i g h e r   t o w e r   h e i g h t s   a r e   n o t   a l w a y s   d e s i r a b l e   f o r   o p t i m a l i t y .   V a r i o u s   p e r f o r m a n c e   f a c t o r s   o f   a   1 0   k W   h y b r i d   ( w i n d   a n d   s o l a r )   p o w e r   p l a n t ,   w h i c h   i s   h a v i n g   6 0 : 4 0   p o w e r   g e n e r a t i o n   s h a r e   o f   w i n d   p o w e r   t o   s o l a r   p o w e r   w e r e   a n a l y s e d   b y   [ 8 ] .   T h e   s t u d y   s h o w s   t h a t   t h e r e   i s   m i s m a t c h   b e t w e e n   t h e   d e s i g n e d   a n d   a c t u a l   p l a n t   l o a d   f a c t o r   ( P L F ) ,   a s   w e l l   a s   t h e   p o w e r   g e n e r a t i o n   s h a r e   o f   t h e   w i n d   a n d   s o l a r   p o w e r   p l a n t .   F u z z y   a n d   n e u r a l   n e t r w o r k   g e n e r a t o r   s p e e d   c o n t r o l l e r   i s   s i m u l a t e d   b y   [ 9 ]   u s i n g   M a t l a b   S i m u l i n k ,   t h e   r e s u l t   s h o w s   t h a t   t h e   b o t h   c o n t r o l l e r   w a s   s u c c e s s f u l l y   r e g u l a t e s   t h e   o u t p u t   p o w e r   w h e n   t h e   w i n d   s p e e d   a b o v e   t h e   w i n d   t u r b i n e   r a t e d   a n d   t h e   o u t p u t   p o w e r   c a n   b e   m a x i m u m   w h e n   t h e   w i n d   s p e e d   b e l o w   t h e   w i n d   t u r b i n e   r a t e d .       T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   a n   a n a l y s i s   o f   t h e   w i n d   s p e e d   c h a r a c t e r i s t i c s   i n   P e r l i s ,   N o r t h e r n   M a l a y s i a   f o r   t h e   y e a r   o f   2 0 0 6 .   T h e   c h a r a c t e r i s t i c s   c o n s i s t   o f   d a i l y ,   m o n t h l y   a n d   a n n u a l   m e a n   w i n d   s p e e d .   T h e   W e i b u l l   d i s t r i b u t i o n   f u n c t i o n   i s   a p p l i e d   t o   a n a l y z e   t h e   w i n d   s p e e d   c h a r a c t e r i s t i c s   a n d   u s e d   t o   c a l c u l a t e   t h e   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   p o t e n t i a l .   P o t e n t i a l   o f   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   i s   o b s e r v e d   a n d   a n a l y z e d   d u r i n g   2 4   h o u r s   ( 9 t h   M a r c h   2 0 1 1 ) .       2 .     R e s e a r c h   M e t h o d   2 . 1 .   L o c a t i o n   a n d   D a t a   C o l l e c t i o n   D e s c r i p t i o n   o f   M e t e o r o l o g i c a l   S t a t i o n   B a s e   o n   M e t e o r o l o g i c a l   S t a t i o n   i n   C h u p i n g     P e r l i s ,   P e r l i s   ( 6 0   2 9   N   ,   1 0 0 0   1 6   E )   h a s   a b o u t   7 9 5   s q u a r e   k i l o m e t e r s   l a n d   a r e a ,   0 . 2 4 %   o f   t h e   t o t a l   l a n d   a r e a   o f   M a l a y s i a ,   w i t h   a   p o p u l a t i o n   a b o u t   2 0 4 4 5 0   p e o p l e   [ 1 0 ] ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .             F i g u r e   1 .   M e t e o r o l o g i c a l   S t a t i o n   i n   C h u p i n g   a n d   E E I E S   C l u s t e r   S t a t i o n   i n   K a n g a r ,   P e r l i s ,   N o r t h e r n   M a l a y s i a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       P o t e n t i a l   o f   W i n d   S p e e d   f o r   W i n d   P o w e r   G e n e r a t i o n   I n   P e r l i s ,   N o r t h e r n   M a l a y s i a   .   ( I .   D a u t )   5 7 7   T h e   d a t a   c o l l e c t i o n s   o f   w i n d   s p e e d   a r e   o b t a i n e d   f r o m   t w o   w e a t h e r   s t a t i o n s .   T h e   f i r s t   i s   M e t e o r o l o g i c a l   S t a t i o n   i n   C h u p i n g   t h a t   i n s t a l l e d   a t   a   h e i g h t   o f   2 1 . 7   m   a b o v e   g r o u n d   l e v e l   a n d   r e c o r d s   h o u r l y   w i n d   s p e e d ,   f r o m   t h e   h o u r l y   d a t a   c a n   b e   c a l c u l a t e d   t h e   d a i l y   d a t a   a n d   t h e   s e c o n d   i s   E l e c t r i c a l   E n e r g y   a n d   I n d u s t r i a l   E l e c t r o n i c   S y s t e m   ( E E I E S )   C l u s t e r   S t a t i o n ,   U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s   ( U n i M A P )   i n   K a n g a r ,   P e r l i s ,   N o r t h e r n   M a l a y s i a   t h a t   i n s t a l l e d   a t   a   h e i g h t   o f   1 0   m   a b o v e   g r o u n d   l e v e l   a n d   r e c o r d s   t h e   w i n d   s p e e d   d a t a   e v e r y   m i n u t e .   B o t h   w e a t h e r   s t a t i o n s   u s e   V a n t a g e   W e a t h e r   S t a t i o n   P r o 2 .     I n   t h i s   r e s e a r c h ,   a   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   i s   i n s t a l l e d   i n   f r o n t   o f   E E I E S   C l u s t e r ,   U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .   T h e   p o t e n t i a l   o f   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   i s   o b s e r v e d   a n d   a n a l y z e d   d u r i n g   2 4   h o u r s   ( 9 t h   M a r c h   2 0 1 1 ) .           F i g u r e   2 .     W i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   i s   i n s t a l l e d   i n   f r o n t   o f   E E I E S   c l u s t e r ,   U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s     2 . 2 .   W e i b u l l   D i s t r i b u t i o n     T h e   v a l u e   o f   w i n d   s p e e d   a l w a y s   c h a n g e s   e v e r y   t i m e .   T h e   o b s e r v e d   w i n d   s p e e d   d a t a   i n   a   p e r i o d   o f   t i m e   c a n   b e   a n a l y z e d   a n d   g i v e s   i n f o r m a t i o n   o n   t h e   p e r c e n t a g e   o f   t i m e   f o r   w h i c h   t h e   s p e e d   i s   w i t h i n   a   s p e c i f i c   r a n g e .   T o   a n a l y z e   t h e   d a t a   i s   u s u a l l y   p r e s e n t e d   i n   t h e   f o r m   o f   f r e q u e n c y   d i s t r i b u t i o n .     T h e r e   a r e   s e v e r a l   p r o b a b i l i t y   d e n s i t y   f u n c t i o n s ,   w h i c h   c a n   b e   u s e d   t o   p r e s e n t   t h e   w i n d   s p e e d   f r e q u e n c y   c u r v e .   T h e   W e i b u l l   d i s t r i b u t i o n   i s   t h e   m o s t   c o m m o n l y   u s e d   s t a t i s t i c a l   d i s t r i b u t i o n   f o r   r e p r e s e n t i n g   w i n d   s p e e d   d a t a .   T h i s   f u n c t i o n   h a s   t h e   a d v a n t a g e   o f   m a k i n g   i t   p o s s i b l e   t o   q u i c k l y   d e t e r m i n e   t h e   a n n u a l   w i n d   e n e r g y   p r o d u c t i o n   o f   a   g i v e n   w i n d   t u r b i n e .   I n   W e i b u l l   d i s t r i b u t i o n ,   t h e   v a r i a t i o n s   i n   w i n d   s p e e d   a r e   c h a r a c t e r i z e d   b y   t h e   t w o   f u n c t i o n s   [ 1 1 ] :   ·   T h e   p r o b a b i l i t y   d e n s i t y   f u n c t i o n .   ·   T h e   c u m u l a t i v e   d i s t r i b u t i o n   f u n c t i o n .   T h e   p r o b a b i l i t y   d e n s i t y   f u n c t i o n   ) ( v f   i n d i c a t e s   t h e   p e r c e n t   o f   t i m e   f o r   w h i c h   t h e   w i n d   f l o w s   w i t h   a   s p e c i f i c   w i n d   s p e e d .   I t   i s   e x p r e s s e d   a s   [ 1 ] ,   [ 1 1 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   3 ,     D e c e m b e r   2 0 1 1   :     5 7 5     5 8 2   5 7 8 - = - k k c v c v c k v f e x p ) ( 1                                                                                                                                                   ( 1 )     w h e r e   v i s   t h e   w i n d   s p e e d ,   c i s   a   W e i b u l l   s c a l e   p a r a m e t e r   a n d   k i s   a   d i m e n s i o n l e s s   W e i b u l l   s h a p e   p a r a m e t e r .         T h e   c u m u l a t i v e   d i s t r i b u t i o n   f u n c t i o n   ) ( v F i s   a l s o   c a l l e d   t h e   c u m u l a t i v e   d e n s i t y   f u n c t i o n   o r   s i m p l y   t h e   d i s t r i b u t i o n   f u n c t i o n ,   i t   g i v e s   t h e   p e r c e n t   o f   t i m e   t h a t   t h e   w i n d   s p e e d   i s   e q u a l   o r   l o w e r   t h a n   t h e   w i n d   s p e e d , v .   I t   i s   e x p r e s s e d   b y   t h e   i n t e g r a l   o f   t h e   p r o b a b i l i t y   d e n s i t y   f u n c t i o n .     - - = = k v c v d v v f v F e x p 1 ) ( ) ( 0                                                                                                                               ( 2 )     I n   o r d e r   t o   e s t i m a t e   W e i b u l l   k   a n d   c   p a r a m e t e r s ,   n u m e r o u s   m e t h o d s   h a s   b e e n   p r o p o s e d   o v e r   l a s t   f e w   y e a r s .   I n   t h i s   s t u d y ,   t h e   t w o   p a r a m e t e r s   o f   W e i b u l l   a r e   d e t e r m i n e d   u s i n g   m e a n   w i n d   s p e e d , v   a n d   s t a n d a r d   d e v i a t i o n , s   [ 1 ] , [ 5 ] , [ 1 1 ] .     ) 1 0 1 ( 0 8 6 . 1 £ £ = - k v k s                                                                                                                                                         ( 3 )     ( ) k v c / 1 1 + G =                                                                                                                                                                                                               ( 4 )     w h e r e   ( ) k / 1 1 + G   i s   g a m m a   f u c t i o n   t h a t   r e l a t e s   t o   t h e   s c a l e   p a r a m e t e r ,   k .     T h e   m e a n   w i n d   s p e e d   ( v )   i s   g i v e n   b y     = = n i i v n v 1 1                                                                                                                                                                                                           ( 5 )     T h e   s t a n d a r d   d e v i a t i o n   ( s )   i s   g i v e n   b y     = - - - = n i i v v n 1 2 ) ( 1 1 s                                                                                                                                                                   ( 6 )       2 . 3 .     W i n d   P o w e r   D e n s i t y   F o r   a   p e r i o d   o f   m e a s u r e m e n t   t h e   m e a n   w i n d   p o w e r   d e n s i t y   ( t h e   a v a i l a b l e   p o w e r   o f   w i n d   p e r   u n i t   a r e a )   i s   g i v e n   b y   t h e   f o l l o w i n g   e x p r e s s i o n   [ 6 ] :     3 2 1 v P r =                                                                                                                                                                                                                         ( 7 )     w h e r e   r   i s   t h e   s t a n d a r d   a i r   d e n s i t y   ( 2 2 5 . 1 = r   K g / m 3   d r y   a i r   a t   1   a t m   a n d   1 5   0 C   ) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       P o t e n t i a l   o f   W i n d   S p e e d   f o r   W i n d   P o w e r   G e n e r a t i o n   I n   P e r l i s ,   N o r t h e r n   M a l a y s i a   .   ( I .   D a u t )   5 7 9   T h e   s t a n d a r d   w i n d   s p e e d   h e i g h t   e x t r a p o l a t i o n   e q u a t i o n   i s   g i v e n   b y   [ 1 2 ,   1 3 ] .     a = 0 0 h h v v                                                                                                                                                                                                   ( 8 )     w h e r e   v i s   t h e   w i n d   s p e e d   a t   t h e   h e i g h t   h ,   0 v   i s   t h e   o r i g i n a l   w i n d   s p e e d   a t   t h e   h e i g h t   0 h ,   a n d   a   i s   t h e   f r i c t i o n   c o e f f i c i e n t ,   w h i c h   d e p e n d s   o n     t h e   s u r f a c e   r o u g h n e s s   a n d   a t m o s p h e r i c   s t a b i l i t y .   I n   t h i s   s t u d y ,   t h e   w i n d   s p e e d   d a t a   w a s   m e a s u r e d   a t   t h e   h e i g h t   o f   2 1 . 7   m   a b o v e   t h e   g r o u n d   l e v e l ,   t h e r e f o r e   t h e   v a l u e   o f   a   c a n   b e   o b t a i n e d   f r o m   t h e   f o l l o w i n g   e x p r e s s i o n   [ 1 4 ] .     ) 7 . 2 1 / l n ( 0 8 8 . 0 1 ) l n ( 0 8 8 . 0 3 7 . 0 0 7 . 2 1 h v - - = a                                                                                                                                                                               ( 9 )       T h e   w i n d   e n e r g y   d e n s i t y   f o r   a   p e r i o d   o f   t i m e   c a n   b e   c a l c u l a t e d   a s     T P E . =                                                                                                                                                                                                                           ( 1 0 )     w h e r e   T   i s   t h e   t i m e   p e r i o d .   F o r   t h e   a n n u a l   w i n d   e n e r g y   d e n s i t y   e s t i m a t i o n   t h e   v a l u e   o f   8 6 4 0   h   i s   u s e d   [ 6 ] ,   o r   8 7 6 0   h   i f   3 6 5   d a y s   i n   y e a r   i s   r e q u i r e d .       3 .     R e s u l t s   a n d   A n a l y s i s   3 . 1 .   D a i l y   a n d   M o n t h l y   W i n d   S p e e d   T h e   d a i l y   a n d   m o n t h l y   w i n d   s p e e d s   f o r   t h e   y e a r   o f   2 0 0 6   a r e   m e a s u r e d   b y   t h e   m e o t e r o l o g i c a l   s t a t i o n   i n   C h u p i n g ,   P e r l i s ,   N o r t h e r n   M a l a y s i a   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 .   T h e   m a x i m u m ,   m i n i m u m   a n d   m e a n   d a i l y   w i n d   s p e e d s   d u r i n g   t h e   y e a r   a r e   2 . 4 0 0 0   m / s ,   0 . 3 0 0 0   m / s   a n d   1 . 1 0 0 3   m / s .   T h e   e a r l y   a n d   t h e   e n d   o f   t h e   y e a r   ( J a n u a r y   t o   M a r c h   a n d   N o v e m b e r   t o   D e c e m b e r ) ,   t h e   m o n t h l y   w i n d   s p e e d s   a r e   h i g h   ( a b o v e   1   m / s ) ,   i t   i s   e f f e c t e d   b y   t h e   n o r t h e a s t   m o n s o o n   t h a t   h a s   m a j o r   r a i n y   s e a s o n   i n   t h e   c o u n t r y ,   i t   d e v e l o p s   i n   c o n j u n c t i o n   w i t h   c o l d   a i r   o u t b r e a k s   f r o m   S i b e r i a   t h a t   p r o d u c e s   h e a v y   r a i n   a n d   s t r o n g e r   w i n d   s p e e d .     T h e   m i d d l e   o f   t h e   y e a r ,   t h e i r   v a l u e s   a r e   l o w   ( b e l o w   1 m / s ) .                                                                     ( a )   D a i l y   w i n d   s p e e d                                                                                           ( b )   M o n t h l y   w i n d   s p e e d     F i g u r e   3 .   W i n d   s p e e d   f o r   t h e   y e a r   o f   2 0 0 6       0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 D a y   o f   t h e   y e a r W i n d   s p e e d   ( m / s )   J a n F e b M a r A p r M a y J u n J u l A u g S e p O c t N o v D e c 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 W i n d   s p e e d   ( m / s ) M o n t h   o f   t h e   y e a r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   3 ,     D e c e m b e r   2 0 1 1   :     5 7 5     5 8 2   5 8 0 3 . 2 .   W i n d   S p e e d   D i s t r i b u t i o n   F u n c t i o n   W e i b u l l   d i s t r i b u t i o n   f u n c t i o n   i s   u s u a l l y   u s e d   t o   d e s c r i b e   t h e   w i n d   s p e e d   d i s t r i b u t i o n   o f   a   g i v e n   l o c a t i o n   o v e r   a   c e r t a i n   p e r i o d   o f   t i m e .   I n   t h i s   p a p e r ,   t h e   a n n u a l   W e i b u l l   d i s t r i b u t i o n   f u n c t i o n   i s   d e r i v e d   f r o m   t h e   a v a i l a b l e   d a t a   a n d   s h o w n   i n   F i g u r e   4 .   T h e   r e s u l t   s h o w s   t h a t   o n   2 0 0 6   h a s   t h e   p r o b a b i l i t y   d e n s i t y   o f   8 1 . 0 6 %   w i t h   t h e   s h a p e   p a r a m e t e r , k   o f   2 . 4 9 ,   s c a l e   p a r a m e t e r , c o f   1 . 2 4   m / s ,   s t a n d a r d   d e v i a t i o n , s   o f   0 . 4 7 5 7   a n d   i t s   w i n d   s p e e d   i s   1 . 0 1   m / s .   B a s e d   o n   t h e   a b o v e   a n a l y s i s   o f   t h e   W e i b u l l   d i s t r i b u t i o n   f u n c t i o n ,   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   d e v e l o p     a   s p e c i a l   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   c a p a b l e   o f   h a r n e s s i n g   t h e   l i t t l e   w i n d   r e s o u r c e   a v a i l a b l e   i n   P e r l i s .                                                                   ( a )   P r o b a b i l i t y   d e n s i t y                                                                           ( b )   C u m u l a t i v e   p r o b a b i l i t y   d i s t r i b u t i o n     F i g u r e   4 .     W i n d   s p e e d   p r o b a b i l i t y     3 . 3 .   W i n d   P o w e r   a n d   E n e r g y   D e n s i t y   T h e   e v a l u a t i o n   o f   t h e   w i n d   p o w e r   a n d   e n e r g y   p e r   u n i t   a r e a   a r e   a n   i m p o r t a n c e   i n f o r m a t i o n   o f   w i n d   p o w e r   p r o j e c t   a s s e s s m e n t .   D u r i n g   2 0 0 6 ,   t h e   w i n d   s p e e d   d a t a   a t   2 1 . 7   m   a b o v e   g r o u n d   l e v e l   i s   e v a l u a t e d   t o   o b t a i n   t h e   m o n t h l y   m e a n   w i n d   p o w e r   a n d   e n e r g y   d e n s i t y   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   5 .   T h e   h i g h e s t   m o n t h l y   m e a n   w i n d   p o w e r   d e n s i t y   i s   3 . 8 8 4 7   W / m 2   o c c u r   i n   F e b r u a r y   a n d   t h e   l o w e s t   o n e   i s   0 . 2 3 6 7   W / m 2   o c c u r   i n   M a y .   T h e   h i g h e s t   m o n t h l y   m e a n   w i n d   e n e r g y   d e n s i t y   i s   2 . 8 9 0 2   k W h / m 2   o c c u r   i n   F e b r u a r y   a n d   t h e   l o w e s t   o n e   i s   0 . 1 7 6 1   k W h / m 2   o c c u r   i n   M a y .                                                               ( a )   P o w e r   d e n s i t y                                                                                                         ( b )   E n e r g y   d e n s i t y     F i g u r e   5 .     M o n t h l y   m e a n   w i n d   d e n s i t y   0 0 . 5 1 1 . 5 2 2. 5 3 3 . 5 4 4. 5 5 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 W i nd   s p ee d   ( m / s ) P r o b a b i l i t y   d e n s i t y   f u n c t i o n   0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 W i n d   s p e e d   ( m / s ) C u m u l a t i v e   d i s t r i b u t i o n   f u n c t i o n   J a n F e b M a r A p r M a y J u n J u l A u g S e p O c t N o v D e c 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 W i n d   e n e r g y   d e n s i t y   ( k W h / m . m ) M o n t h   o f   t h e   y e a r   J a n F e b M a r A p r M a y J u n J u l A u g S e p O c t N o v D e c 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 W i n d   p o w e r   d e n s i t y ( W / m . m ) M o n t h   o f   t h e   y e a r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       P o t e n t i a l   o f   W i n d   S p e e d   f o r   W i n d   P o w e r   G e n e r a t i o n   I n   P e r l i s ,   N o r t h e r n   M a l a y s i a   .   ( I .   D a u t )   5 8 1   B a s e d   o n   F i g u r e   5 ,   t h e   e a r l y   ( J a n u a r y   t o   m a r c h )   a n d   t h e   e n d   ( D e c e m b e r )   o f   y e a r   h a v e   a   h i g h   w i n d   p o w e r   a n d   e n e r g y   p o t e n t i a l ,   b u t   t h e   m i d d l e   o f   y e a r   t h e y   a r e   v e r y   l o w .     T h e   a n n u a l   m e a n   w i n d   p o w e r   a n d   e n e r g y   d e n s i t y   a r e   0 . 8 6 6 8   W / m 2   a n d   7 . 4 8 9 3   k W h / m 2 ,   r e s p e c t i v e l y .   3 . 4 .   W i n d   P o w e r   G e n e r a t i o n   W i n d   s p e e d   i s   o b s e r v e d   a n d   a n a l y z e d   d u r i n g   2 4   h o u r s   ( 9 th   M a r c h   2 0 1 1 )   u s i n g   D a v i s   W e a t h e r   S t a t i o n   P r o 2   o f   E E I E S   C l u s t e r   S t a t i o n   i n   K a n g a r ,   P e r l i s ,   N o r t h e r n   M a l a y s i a .   E v e r y   m i n u t e   t h e   e q u i p m e n t   r e c o r d s   t h e   w i n d   s p e e d   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   6 .   T h e   m a x i m u m   a n d   a v e r a g e   w i n d   s p e e d s   d u r i n g   t h i s   t i m e   a r e   7 . 6 1   m / s   a n d   3 . 0 3   m / s ,   r e s p e c t i v e l y .       0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 : 0 1   A M 1 : 0 2   A M 2 : 0 3   A M 3 : 0 4   A M 4 : 0 5   A M 5 : 0 6   A M 6 : 0 7   A M 7 : 0 8   A M 8 : 0 9   A M 9 : 1 0   A M 1 0 : 1 1   A M 1 1 : 1 2   A M 1 2 : 1 3   P M 1 : 1 4   P M 2 : 1 5   P M 3 : 1 6   P M 4 : 1 7   P M 5 : 1 8   P M 6 : 1 9   P M 7 : 2 0   P M 8 : 2 1   P M 9 : 2 2   P M 1 0 : 2 3   P M 1 1 : 2 4   P M T i m e W i n d   s p e e d   ( m / s )     F i g u r e   6 .     W i n d   s p e e d     o n   9 t h   M a r c h   2 0 1 1       T h e   w i n d   s p i n s   b l a d e   o f   t h e   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   a n d   p r o d u c e s   d i r e c t   c u r r e n t   ( D C )   e l e c t r i c i t y .   O p e n   c i r c u i t   o u t p u t   v o l t a g e   o f   t h e   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   i s   m e a s u r e d   u s i n g   a   D C   v o l t a g e   l o g g e r   e v e r y   m i n u t e   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   7 ( a ) .   I f   i t   i s   c o n n e c t e d   t o   a   r e s i s t o r   o f   1 0   o h m ,   t h e r e f o r e   D C   c u r r e n t   w i l l   f l o w   t h r o u g h   t h e   r e s i s t o r   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   7 ( b ) .     A c c o r d i n g   t o   t h e   r e s u l t ,   f o r   a   2 4   V   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n ,   i t   g i v e s   1 0 %   o f   i t s   t o t a l   o u t p u t   v o l t a g e .                                                                                     ( a )   D C   o p e n   c i r c u i t   o u t p u t   v o l t a g e                                                                             ( b )   D C   c u r r e n t     F i g u r e   7 .     O p e n   c i r c u i t   o u t p u t   v o l t a g e   a n d   c u r r e n t   o f   t h e   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n     0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 1 2 : 0 1   A M 1 : 0 3   A M 2 : 0 5   A M 3 : 0 7   A M 4 : 0 9   A M 5 : 1 1   A M 6 : 1 3   A M 7 : 1 5   A M 8 : 1 7   A M 9 : 1 9   A M 1 0 : 2 1   A M 1 1 : 2 3   A M 1 2 : 2 5   P M 1 : 2 7   P M 2 : 2 9   P M 3 : 3 1   P M 4 : 3 3   P M 5 : 3 5   P M 6 : 3 7   P M 7 : 3 9   P M 8 : 4 1   P M 9 : 4 3   P M 1 0 : 4 5   P M 1 1 : 4 7   P M T i m e V o l t a g e   ( v o l t )   0 1 2 3 4 5 6 1 2 : 0 1   A M 1 : 0 2   A M 2 : 0 3   A M 3 : 0 4   A M 4 : 0 5   A M 5 : 0 6   A M 6 : 0 7   A M 7 : 0 8   A M 8 : 0 9   A M 9 : 1 0   A M 1 0 : 1 1   A M 1 1 : 1 2   A M 1 2 : 1 3   P M 1 : 1 4   P M 2 : 1 5   P M 3 : 1 6   P M 4 : 1 7   P M 5 : 1 8   P M 6 : 1 9   P M 7 : 2 0   P M 8 : 2 1   P M 9 : 2 2   P M 1 0 : 2 3   P M 1 1 : 2 4   P M T i m e C u r r e n t   ( a m p e r e )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   3 ,     D e c e m b e r   2 0 1 1   :     5 7 5     5 8 2   5 8 2 4 .   C o n c l u s i o n   B a s e d   o n   w i n d   s p e e d   d a t a   f o r   t h e   y e a r   o f   2 0 0 6   h a s   t h e   p r o b a b i l i t y   d e n s i t y     o f   8 1 . 0 6 %   w i t h   t h e   s h a p e   p a r a m e t e r , k   o f   2 . 4 9   a n d   i t s   w i n d   s p e e d   i s   1 . 0 1   m / s .   B a s e d   o n   t h e   a b o v e   a n a l y s i s   o f   t h e   W e i b u l l   d i s t r i b u t i o n   f u n c t i o n ,   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   d e v e l o p     a   s p e c i a l   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   c a p a b l e   o f   h a r n e s s i n g   t h e   l i t t l e   w i n d   r e s o u r c e   a v a i l a b l e   i n   P e r l i s .   A c c o r d i n g   o b s e r v a t i o n   d u r i n g   2 4   h o u r s   ( ( 9 th   M a r c h   2 0 1 1 ) ,   f o r   a   2 4   V   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n ,   t h e   w i n d   p o w e r   g i v e s   1 0 %   o f   i t s   t o t a l   o u t p u t   v o l t a g e .       R e f e r e n c e s   [ 1 ]   Ay n u r   U ,   F i g e n   B.   As s e s m e n t   o f   w i n d   p o w e r   p o t e n t i a l   f o r   t u r b i n e   i n s t a l l a t i o n   i n   c o a s t a l   a r e a s   o f   T u r k e y .   R e n e w a b l e   a n d   Su s t a i n a b l e   En e r g y   R e v i e w s .     2 0 1 0 ;   1 4 :   1 9 0 1 - 1 2 .   [ 2 ]   Ah m e d   O ,   H a n a n e   D ,   R o b e r t o   S,   Ab d e l a z i z   M .   M o n t h l y   a n d   s e a s o n a l   o f   w i n d   e n e r g y   c h a r a c t e r i s t i c s   a t   f o u r   m o n i t o r e d   l o c a t i o n s   i n   L i g u r i a   r e g i o n   ( I t a l y ) .   R e n e w a b l e   a n d   Su s t a i n a b l e   En e r g y   R e v i e w s .   2 0 1 0 ;   1 4 :   1 9 5 9 - 6 8 .   [ 3 ]   Al a m   H M ,   M a n f r e d   D .   As s e s s m e n t   o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   r e s o u r c e s   p o t e n t i a l   f o r   e l e c t r i c i t y   g e n e r a t i o n   i n   Ba n g l a d e s h .   R e n e w a b l e   a n d   Su s t a i n a b l e   En e r g y   R e v i e w s .   2 0 1 0 ;   1 4 :   2 4 0 1 - 1 3 .   [ 4 ]   Ah m e d   SA.   W i n d   e n e r g y   a s   a   p o t e n t i a l   g e n e r a t i o n   s o u r c e   a t   R a s   Be n a s ,   Eg y p t .   R e n e w a b l e   a n d   Su s t a i n a b l e   En e r g y   R e v i e w s .   2 0 1 0 ;   1 4 :   2 1 6 7 - 7 3 .   [ 5 ]   T i a n   PC .   Pe r f o r m a n c e   c o m p a r i s o n   o f   s i x   n u m e r i c a l   m e t h o d s   i n   e s t i m a t i n g   W e i b u l l   p a r a m e t e r s   f o r   w i n d   e n e r g y   a p p l i c a t i o n .   A p p l i e d   En e r g y .   2 0 1 0 .   [ 6 ]   D a h m o u n i   A W ,   Sa l a h   M B,   As k r i   F ,   Ke r k e n i   C ,   N a s r a l l a h   SB.   W i n d   e n e r g y   i n   t h e   G u l f   o f   T u n i s ,   T u n i s i a .   R e n e w a b l e   a n d   S u s t a i n a b l e   En e r g y   R e v i e w s .   2 0 1 0 ;   1 4 :   1 3 0 3 - 1 1 .   [ 7 ]   Al b a d i   M H ,   El - Sa a d a n y   EF .   O p t i m u m   t u r b i n e - s i t e   m a t c h i n g .   En e r g y .   2 0 1 0 :   1 - 1 0 .   [ 8 ]   J a r a l i k a r   SM ,   Ar u n a   M .   C a s e   s t u d y   o f   a   h y b r i d   ( w i n d   a n d   s o l a r )   p o w e r   p l a n t .   T EL KO M N I KA   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g .   2 0 1 1 ;   9 ( 1 ) :   1 9 - 2 6 .   [ 9 ]   Y u h e n d r i   M ,   As h a r i   M ,   Pu r n o m o   M H .   M a x i m u m   o u t p u t   p o w e r   t r a c k i n g   o f   w i n d   t u r b i n e   u s i n g   i n t e l l i g e n t   c o n t r o l .   T E L KO M N I KA   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   En g i n e e r i n g .   2 0 1 1 ;   9 ( 2 ) :   2 1 7 - 2 2 6 .   [ 1 0 ]   D a u t   I ,   S e m b i r i n g   M ,   I r w a n t o   M ,   S y a f a w a t i   N ,   H a r d i   S.   S o l a r   r a d i a t i o n   p o t e n t i a l   f o r   p h o t o v o l t a i c   p o w e r   g e n e r a t i o n   b a s e d   o n   m e t e o r o l o g i c a l   d a t a   i n   Pe r l i s .   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e :   El e c t r i c a l   E n e r g y   a n d   I n d u s t r i a l   El e c t r o n i c   Sy s t e m s   EEI ES2 0 0 9 .   Pe n a n g ,   M a l a y s i a .   2 0 0 9 ;   4 1 1 - 4 .   [ 1 1 ]   G o k c e k   M ,   Ba y u l k e n   A,   b e k d e m i r   S.   I n v e s t i g a t i o n   o f   w i n d   c h a r a c t e r i s t i c s   a n d   w i n d   e n e r g y   p o t e n t i a l   i n   Ki r k l a r e l i ,   T u r k y .   R e n e w a b l e   E n e r g y .   2 0 0 7 ;   3 2 :   1 7 3 9 - 5 2 .   [ 1 2 ]   G i l b e r t   M M .   R e n e w a b l e   a n d   e f f i c i e n t   e l e c t r i c   p o w e r   s y s t e m s .   W i l e y   2 0 0 4 :   3 0 7 - 8 5 .   [ 1 3 ]   Be l u   R ,   Ko r a c i n   D .   W i n d   c h a r a c t e r i s t i c s   a n d   w i n d   e n e r g y   p o t e n t i a l i n   a w e s t e r n   N e v a d a .   R e n e w a b l e   e n e r g y .   2 0 0 9 ;   3 4 :   2 2 4 6 - 5 1 .   [ 1 4 ]   M o s t a f a e i p o u r   A.   F e a s i b i l i t y   s t u d y   o f   h a r n e s s i n g   w i n d   e n e r g y   f o r   t u r b i n e   i n s t a l l a t i o n   i n   p r o v i n c e   o f   Y a z d   i n   I r a n .   R e n e w a b l e   a n d   Su s t a i n a b l e   En e r g y   R e v i e w s .   2 0 1 0 ;   1 4 ( 1 ) :   9 3 - 1 1 1 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.