I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   2 A p r i l   2020 ,   p p.   1220 ~ 122 8   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 2 . pp1220 - 1228             1220       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   E c o n o m i c   v i a b i l i t y   a n d   p r o f i t a b i l i t y   a ss e ssm e n t s o f   W E C S       M o h amm e d   K d ai r   A b d   D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   U n i v e r s i t y   of   T e c hno l ogy ,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   A pr   5 ,   2019   R e v i s e O c t   1 2 ,   20 19   A c c e pt e O c t   22 ,   2 0 19       T e c hni c a l   a nd   t e c hno l o g i c a l   a dv a nc e s   i n   a l t e r n a t i v e   e n e r g y   s o ur c e s   ha v e   l e d   m a ny   c o unt r i e s   t o   a dd  g r e e e ne r gy   t o   t he i r   po w e r   p l a n t s   t o   r e du c e   c a r bo e m i s s i o ns   a nd   a i r   po l l ut i o n.   A t   pr e s e nt ,   m a ny   e l e c t r i c i t y   c om pa ni e s   a r e   l o o ki ng   t o   us e   a l t e r n a t i v e   s o ur c e s   o f   e ne r gy   be c a us e   o f   hi g e l e c t r i c a l   e ne r gy   pr i c e s .   W i nd   e ne r g y   i s   m o r e   us e f ul   t ha m a ny   r e ne w a b l e   e ne r g i e s   s uc a s   s o l a r ,   he a t ,   b i o m a s s ,   e t c .   T h e   W i nd  E ne r g y   C o nv e r s i o S y s t e m   ( W E C S )   i s   a   s y s t e m   t ha t   c o nv e r t s   t he   k i ne t i c   e ne r gy   o f   t he   w i nd  i n t o   e l e c t r i c a l   e ne r g y   t f e e t h e   kno w l o a ds .   W E C S   c a be   f o und  i a   v a r i e t y   of   t e c hno l ogy .   C l i m a t e   c ha ng e   a n l o a de m a nd  a r e   e s s e nt i a l   de t e r m i n a n t s   o f   W E C S   o pt i m i z a t i o m o de l l i ng .   I t hi s   pa pe r ,   p r o po s e a   s t r a t e gy   f o c us e pr i m a r i l y   o e c o n o m i c   a na l y s i s   W E C S .   T he   s t r a t e g y   ba s e o a   w e a t he r   c ha n g e   t o   f i nd  t he   o pt i m a l   de s i g ni ng   a nd  m o de l l i ng   f o r   f o ur   di f f e r e n t   t y pe s   o f   W E C S   us i ng   H O M E R   s o f t w a r e .   F i n a l l y ,   s e v e r a l   c r i t e r i a   w e r e   us e t o   de t e r m i ne   w h i c t y pe   o f   W E C S   w a s   t he   m o s t   p r o f i t a b l e   i nv e s t m e nt   a n l e s s   pa y ba c pe r i o d .   Ke y w or d s :   Ca pi t a l   c o s t   H O M E R   R e n e w a b l e   e n e r gy   W E CS   W i n d   s pe e d   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e   A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M o h a m m e K d a i A b d,   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g ,   U n i v e r s i t y   of   T e c hn o l o g y ,   Al - S i n a ' a   S t r e e t ,   100 66  B a g hda d ,   I r a q .   E m a i l :   30098 @ uo t e c hn o l o g y . e du. i q       1.   I N TR O D U C TI O N     R e n e w a b l e   e n e r gy   h a s   ga i n e c o n s i de ra b l e   a t t e n t i o n   a r o un d   t h e   w o r l d.   T h e y   a r e   ob t a i n e na t u ra l l y   a n d i r e c t l y   i n   a   s h o rt   pe r i o s uc h   a s   s u n   o r   h e a t ,   w i n d ,   h y dr o po w e r ,   b i o m a s s ,   ge o t h e r m a l   e n e r gy   a nd  t i da l   e n e r gy .   A m o n m a n y   r e n e w a b l e   e n e r gi e s ,   w i n d   po w e r   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   us e f ul   e n e r g i e s .   W E CS ,   w hi c h   t r a n s f o r m s   t h e   w i n d' s   po t e n t i a l   e n e r gy   i nt o   e l e c t r i c a l   e n e r gy ,   w h e r e   w i n d   po w e r   pl a y s   a   v i t a l   r o l e   i n   t h e   ge n e r a t i o n   a n g r o w t h   o f   e l e c t r i c   pow e r .   A s   w e l l   a s   t h e   us e r s   of   a dv a n c e t e c h n o l o gi e s   h a v e   m a de   t h e   w o r l m o v i n g   t o w a r ds   t h e   us e   o f   w i n po w e r   w i de l y   [ 1 ].   T h e   di f f e r e n t   w i n d   e n e r gy   c o n v e r s i o n   s y s t e m s   a r e   c o m pa r e b a s e o n   po w e r   c o n s um pt i o n,   c a t e go r y ,   c o s t ,   e ff i c i e n c y   a n c o n t r o l .   R e f e r e n c e   [ 2 f oc us e s   o n   a   c o m pr e h e n s i v e   r e v i e w   t o   c o m pa r e   t h e   pe r f o r m a n c e s   of   e l e c t r i c   ge n e ra t o r s .   T h e   e l e c t ri c a l   po w e r   ge n e r a t e f r o m   W E CS   i s   w o r ks   di f f e r e n t l y   a s   i t   de pe nds   o t h e   w i n d   s pe e a n d   l o c a t i o n - s pe c i f i c .   W i n d   e n e r gy   i s   ra n do m   a n d   u n s t a b l e   e n e rgy   t h a t   i n c r e a s e s   w i t h   i n c r e a s i n g   w i n d   s pe e d.   T h e   [3]   p r o po s e d   S i m ul a t i o n   t h e   b e h a v i o ur   o f   t h e   w i n d   s pe e us i ng  W e i b ul l   di s t r i b ut i o n   a n d   c a l c ul a t e po w e r   t y pi c a l   of   t h e   w i n t u r b i n e .   Co n t r o l l i n t h e   m a x i m u m   w i n e n e r gy   c a pt ur e b y   a   w i n t ur b i n e   i ndi c a t e s   t h a t   t h e   w i n d   t u r b i n e   o pe ra t e s   a t   i t s   m a x i m um   e f f i c i e n c y .     S e ve r a l   w o r ks   ha v e   a l s o   b e e n   us e di f f e r e n t   t e c hn i que s   t o   c ont r o l   w i n d   s pe e t o   e n s u r e   c o nt i n u i t y   of  ge n e ra t i o n.   R e fe r e n c e s   [ 4 5] ,   p r o po s e t h e   f uz z y   a da pt i v e   c o n t r o l   m o de l   t o   c o n t r o l   W E CS .   H ow e v e r ,   t r a d i t i o n a l   a da pt i v e   c o n t r o l   r e qui r e s   k n o w l e dge   of   t h e   m a t h e m a t i c a l ,   pa t t e rn   a n d   s t r uc t u r e   o f   t h e   m o de l .   T h e   e ff i c i e n t   a n s a f e   o p e r a t i o n   o f   t h e   po w e r   s y s t e m   r e qui re s   n o ve l   t o o l s   a n m e t h o ds   t o   s o l ve   t h e   O pt i m a l   P ow e r   F l o w   (O P F pr o b l e m   i n   w i n f a rm s   due   t o   t h e   r a ndo m   n a t u r e   o f   w i n e n e rgy .   A   G e n e t i c   A l go ri t hm   de ve l o pe fo r   E c o n o m i c   D i s pa t c h   a n O P F .   I t   a pp l i e t o   t h e   W E CS   [ 6 ] .   W i n d   s pe e da t a   a n a l y s i s   us e i n   t h e   i n s t a l l a t i o n   o W E CS   i n   A l ge r i a   is   p r o po s e d   i n   [7]  s t udy   t h e   di f f e r e n c e   be t w e e n   da i l y   a n s e a s o n a l   w i n s pe e a t   10  a nd  50  m   a b ov e   t h e   gr o u n l e v e l   a n d   us i n g   w i n s pe e da t a   f o r   a l m o s t   t e n   y e a r s .   W E CS   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       Ec on om i c   v i ab i l i t y   an pr o f i t abi l i t y   as s e s s m e n t s   o f   W E CS   ( Moham m e d   Kda i r   A bd )   1221   c o n n e c t e t o   t h e   g r i p r o v i de s   i n t e r e s t i n c o n t r o l   r e qui r e m e nt s ,   due   t o   t h e   i n t ri n s i c - n o nl i n e a c ha r a c t e r i s t i c s   of   t h e   w i n d   t u r b i n e s   a n d   e l e c t ri c   ge n e ra t o r s .     T h e   c o n t r o l   t h e o r y   of   pr e di c t i v e   m o de l   c o n t r o l   (M P C)  w a s   pr o po s e t c o n t r o l   t h e   do ub l y - f e d   i n duc t i o n   ge n e r a t o r   t ha t   c o n t r o l s   t h e   a c t i v e   a n r e a c t i v e   pow e r   e xc h a n ge b e t w e e n   t h e   s t a t o r   a n g ri [8 - 12 ] .   Cl i m a t e   c h a n ge s   o r   g ri f a ul t s   a f f e c t   w i n pow e r   ge n e r a t i o n .   In   t h e   c a s e   o a   f a ul t ,   t h e   vo l t a ge   a t   t h e   P o i n t   o Co m m o n - Co upl i n (P CC)  w i l l   b e   r e duc e d   t o   80%,   a n t h e   r o t o r - s pe e of  i n duc t i o n   ge n e ra t o r s   i s   u n s t a b l e .   T h e s e   f a ul t s   a r e   c o n t r o l l e d   by   a ddi n t h e   U P F C,   w h i c h   i s   de s i g n e t o   i n c r e a s e   t h e   v o l t a ge   o n   t h e   t e rm i na l s   o t h e   W E CS   t o   r e duc e   t h e   e l e c t r i c   po w e r   a n d   t o r q ue   du r i ng   t h e   f a ul t   pe r i o [ 13 ].   T h e   i m p r o v e e ffi c i e n c y   c o n t r o l   f o r   W E CS   by   us i n M i n i m u m   O hm i c   L o s s   (M O L c o n t r o l l e r   i n   o r de r   t o   m i ni m i s e   t h e   ge n e r a t o r e s i s t i v e - l o s s   t ha t   a c c o m pl i s h e b y   a dj us t i n t h e   d - a x i s   s t a t o c urr e nt   a c c o r di n g   t o   t o r que - c o n di t i o n s .   T h e   e ffe c t i ve n e s s   of   M O L   c o n t r o l l e r   i s   s uc c e s s f ul   w i t h   t w o   t y p e s   of   M a xi m um   P o w e r   P o i n t   T ra c ki n g   (M P P T c o n t r o l l e r s   t o   ge t   t o   m a xi m i s e   t h e   W i n d   T u r b i n e   (W T o ut pu t   po w e r   [ 14 15 ] .     R e fe r e n c e   [ 16 17 ] ,   p r o po s e a   s t o c h a s t i c   m o de l   t h a t   c a p t u r e s   t h e   u n c e rt a i nt i e s   i n   t h e   s y s t e m   l o a a t   t h e   w i n d   ge n e ra t o r   b us .   T h e   i nde w a s   us e of   r e l i a b i l i t y   a nd  a pp l i e o n   a   s i m pl e   m o de l   o f   a   gr i d - c o nn e c t e d   W E CS .   T h e   i n de o r e l i a b i l i t y   i s   a s   t h e   M e a n   F i r s t   P a s s a ge   T i m e   (M F P T ),   t h e   t i m e   t a ke n   f o r   t h e   s y s t e m   t l e a v e   i t s   s t a b i l i t y   z o n e .   In   I m p l e m e nt i ng  t h e   Ca p a c i t y   Cr e di t   (CC)  a pp r o a c h   i s   p r o po s e i n   [18]  t o   i n v e s t i ga t e   t h e   e c o n o m i c s   of   i n di v i du a l   W E CS   p r o j e c t s .   It   ha s   b e e t a ke n   t h e   e l e c t ri c i t y   c o n s um pt i o n   t a ri f f   a s   a n   e v a l ua t i o t o o l   t o   h i g hl i g ht   t h e   i m p a c t   o f   e c o n o m i c   v a l ue   a nd  b e n e f i t s   of   CC  o n   W E CS   p r o j e c t s .   In   r e f e r e n c e   [ 19 ],   p r o po s e   c h o i c e   t h e   be s t   pos s i b l e   m e t h o be t w e e n   V a r i a b l e   s pe e d/ Co n s t a nt   F r e que n c y   a n Co n s t a nt   S pe e d/ Co n s t a n t   F r e que n c y   of   W E CS   fo r   s pe e d - c o n t r o l   w h i c h   c o m pri s e s   s pe e c o n t r o l l e r,   a c t u a t o r   pe r f e c t   a n t h e   l i n e a ri s e t u r b i n e   m o de l   w h i c h   c a n   b e   us e t o   s t a b i l i s e   t h e   f r e que n c y   t hr o ug s pe e d - c o n t r o l .   T h i s   pa pe r   s t udy i n a nd  a na l y s i s   t h e   pr o b l e m   of   t h e   un a v a i l a b i l i t y   a n s t a b i l i t y   o t h e   w i n du r i ng  t h e   y e a r   a n p l a c e s ,   due   t o   t h e r e   i s   n o   w i n b l o w i n a t   f i xe t i m e s   a n c o n s t a n t   s pe e d.   T h e   c o n s i de r e i s   t h e   i n v e s t m e nt   c o s t   o f   a n y   pr o j e c t   i s   e xpe n s i v e .   T h e r e f o r e   i t   m us t   i n c r e a s e   t h e   r e n e w a b l e s   s uppl y   pe n e t ra t i o a n r e duc i n g   t h e   c o s t   o f   e n e r gy ,   f ue l   c o n s um pt i o n   a n s t o r a ge   r e qui r e m e nt s .   T h i s   pa pe r   ha s   t w o   s t e ps :   F i r s t l y ,   pr o po s e t h e   de s i gn   o f   W E CS   o pt i m a l   c o n f i gu ra t i o n.   F o r   s i m ul a t e d,   w e   t oo fo ur   t y p e s   of   W E CS   m o de l s .   S e c o n dl y ,   s t ud y   t h e   t e c hni c a l ,   e c o n o m i c   a n p r o f i t a b i l i t y   c a l c ul a t i o n s   o n   t h e   o pt i m a l   c o n f i gu r a t i o of   W E CS   us i n H O M E R   s of t w a r e .   E c o n o m i c   v i a b i l i t y   a n d   p r o f i t a b i l i t y   a s s e s s m e n t s   f o r   a n y   r e n e w a b l e   e n e r gy   s y s t e m   i s   e s s e n t i a l   b e fo r e   s t a rt i n g   pl a nni n g   t o   i n v e s t   a n y   e l e c t r i c a l   po w e r   s y s t e m .       2.   W IND   E N ER G Y   C O N V ER S I O N   S Y S TE M   ( WEC S )   W i n e n e r gy   w o r ks   m a i nl y   o n   m o v i n w i n t u r b i n e s   a n p r o duc i n ki n e t i c   e n e r gy ,   w h i c h   t h e   W E CS   c o n v e r t s   t o   e l e c t r i c a l   e n e r gy .   T h e   di f f i c ul t y   of   r e gul a t i n p r i m a r y   w i n e n e r gy ,   i t   m a ke s   i t   unr e l i a b l e   t o   pr o v i de   c o n t i nuo us   de m a n f o r   e n e rgy ,   s a   s m a rt   c o m put e r - b a s e s y s t e m   h a s   b e e n   i n s t a l l e d T h e s e   i nt e l l i ge nt   s t ruc t u r e s   w o r o n   t h e   t u r b o c h a r ge o pe ra t i o n ,   i m p r o v e w i n t u r b i n e   pe r f o r m a n c e ,   f a ul t   de t e c t i o n   a nd  t h us   i n c r e a s i n t h e   c o n v e r s i o o f   e n e r gy .   A   w i n d   t u r b i n e   c a b e   i n t e n de f o r   c o n s t a n t   s pe e o r   m ut a b l e   s pe e o pe r a t i o n.   V a ri a b l e - s pe e w i n t u r b i n e s   c a pr o duc e   a   hi g h e r   e n e r gy   r a t e   f r o m   8%  t o   17%   c o m pa r e d   w i t t h e i f i xe s pe e c o un t e r p a r t s .   A l s o ,   t h e y   r e qui r e   po w e r   c o n v e r t e r s   t o   p r o v i de   a   c o n s t a n t   vo l t a ge   a nd  f r e que n c y   fo r   t h e i r   l o a ds .   M o s t   t u r b i n e   m a n uf a c t u r e r s   h a v e   s e l e c t   fo r   l o w e r i n g   ge a r s   b e t w e e n   t h e   l ow - s pe e d   t ur b i n e   r o t o r   a n t h e   h i g h - s pe e t hr e e - ph a s e   ge n e ra t o r s .   T h e   b e n e f i t s   of   t h e   c o n n e c t e ge n e ra t o r   c o upl e w i t h   t h e   r o t o r   of   a   w i n t u r b i n e   di r e c t l y ,   gi v e   h i g h   r e l i a b i l i t y ,   l ow   m a i nt e na n c e   a nd  l ow   c os t   f o r   s o m e   t u r b i n e s   [ 20 ].       3.   M ET H O D O L O G Y     T h e   m e t h o do l o g y   us e i n   t h i s   pa pe r   f o r   s i m ul a t i o n   a n m o de l l i n pu rpo s e s   i s   Re n e w a b l e   E n e r gy   (H O M R E s of t w a r e .   T h e   p r o po s e m o d e l   i s   c o n s i s t s   o f   W T ,   l o a d,   ge n e r a t o r ,   po w e r   c o n ve r t e r   a n b a t t e ri e s .   T h e   da t a   o f   a ve r a ge   w i n s pe e a n l o a da t a   a r e   c o l l e c t e a nd  a n a l y s i n e ve r   m o n t hl y   i n   a   y e a r .   I n   t h i s   pa pe r,   w i n s pe e a nd  l o a d a t a   us i n a r e   t h e   s t a n d a r d a t a   c o l l e c t e f r o m   t h e   H O M R E   [2 1 22 ],   de s c ri b e d   a s   f o l l ow s :     3. 1 .     Wi n d   s p e e d   d ata   F o r   t h e   b e s t   pe r fo r m a n c e   of   t h e   w i n t u r b i n e ,   t h e r e   m us t   be   w i n ds   ra n gi ng  f r o m   t o   (m / s ).   If   t h e   a v e r a ge   o f   t h e   w i n s pe e i s   n o t   s t a b l e   a n l e s s   t ha n   4,   i t   w i l l   l e a t o   a   f a i l u r e   t o   e n s ur e   s t a b l e   e l e c t r i c i t y   ge n e r a t i o n.   W e   c a n   n o t e   f r o m   F i gu r e   1,   a n w i n ds   a r e   a b un d a n t   i n   J a nua r y   (8  m / s ),   F e b r ua r y   (7. m / s )   a nd  D e c e m b e r   (7. 5   m / s ).   T h e   W e i b ul l   v a l ue   e qua l s   1 . 95 .   A l s o ,   t h e   v a l ue   of   t h e   a u t o c o r r e l a t i o n   f a c t o e qua l   t o   0 . 893   a nd  di u rna l   p a t t e rn  s t r e n g t e qua l   t o   0 . 283   [23 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1220   -   1228   1222       F i gu r e   1 .   R a t e   m o nt h l y   w i n s pe e d       3. 2 .     Lo ad   d ata   T h e   l o a da t a   i s   t h e   da t a   w h i c h   ha v e   8760  v a l ue s   a ppe a r   t h e   a v e r a ge   e l e c t r i c al   c o n s um p t i o n,   fo r   e a c h   kW / h o u r   o f   t h e   y e a r .   It   i s   po s s i b l e   t o   dr a w   a n   a v e r a ge   l o a fo r   h o u r l y ,   da i l y ,   m o n t hl y   a n a nnua l l y .   T h e   h i s t o g r a m   o f   t h e   l o a d a t a   du ri n g   12  m o n t h s   o f   a   y e a r ,   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   2.   T h e   d a i l y   a ve r a ge   o f   t h e   l o a d   i s   170  kW h/   da y ,   a n d   t h e   a nnua l   pe a l o a i s   21 . 02   kW   [23]           F i gu r e   2 .   R a t e   m o nt h l y   l o a p r o f i l e       4.   TH E   P R O P O S ED   M O D EL   4. 1 .     Wi n d   t u r b i n e   d at a   In  t hi s   pa pe r,   p r o po s e fo ur   m o de l s   o f   W E CS ,   w h i c h   a r e   b a s e o n   w i n s pe e a nd  l o a da t a   i n p ut s .   T h e   W T   i s   t h e   m a i n   p a r t   o f   t h i s   m o de l ,   w h i c h   m us t   m e e t   t h e   l o a de m a n d .   T h e   p r o c e s s   of   e n t e r i ng  i n f o r m a t i o us e s   t h e   s a m e   w i n d   s pe e da t a   f o r   a l l   m o de l l i ng  s y s t e m s   w i t h   t h e   a ddi t i o o f   c o s t s .   T h e s e   c os t s   i n c l ude   t h e   c a pi t a l   c o s t ,   m a i nt e na n c e ,   r e pl a c e m e nt   a n o pe ra t i o n .   T h e   i nput   d a t a   o f   W E CS   a r e   l a b e l l e i T a b l e   1 .       4. 2 .     P o w e r   c o n v e r te r   an d   b att e r i e s   d at a   W i n s pe e v a ri e s   du r i n t h e   y e a r ;   i t   c a us e s   un s t a b l e   i n   t h e   e l e c t ri c   pow e r   s uppl y   w i l l   c o n t i n ue .   T h e   a dd i t i o n   o f   b a t t e r y   s t o r a ge   f a c i l i t i e s   t o   t h e   s y s t e m   i s   e s s e n t i a l ,   w hi c w o r ks   o n   c ha r gi ng  a nd  d i s c ha r gi ng  t o   c o m pe n s a t e   f o r   t h e   s h o rt a ge   o f   e n e r gy   ge n e r a t e d .   T h e   i n v e r t e r   i s   us e t o   c o n v e r t   w i n e n e r gy   t h a t   pr o duc e s   e l e c t r i c a l   po w e r   D t o   e l e c t ri c a l   po w e r   A C.   T h e   H o m e r   p r o gra m   i s   a ppl i e t o   s i m u l a t e   f o ur   m o de l s   of   W E CS   a n c a l c ul a t e s   t h e   v a ri a t i o n s   o f   a l l   de s i g n s   b a s e o n   t h e   i n pu t s   p r o v i de a n s y s t e m   s i m ul a t i o n .   T a b l e   1   b r i e f l y   de s c r i b e s   i n p ut s   da t a .       4. 3 .     G e n e r ato r   d ata   E a c h   s y s t e m   b ui l t   by   H o m e r   s o f t w a r e   n e e ds   t o   o n e   ge n e r a t o r.   T h e   ge n e ra t o i s   w o r ki n g   a s   a   b a c kup  s o ur c e   t o   e n s ur e   t h a t   t h e   l o a i s   s upp l i e w i t h   e l e c t r i c a l   po w e r   c o n t i n uo us l y .   T h e   t y pe ,   c o s t   a nd  l i f e t i m e   o t h e   ge n e ra t o s h o w n   i T a b l e   1.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       Ec on om i c   v i ab i l i t y   an pr o f i t abi l i t y   as s e s s m e n t s   o f   W E CS   ( Moham m e d   Kda i r   A bd )   1223   T a b l e   1 .   I nput   da t a   o f   t h e   H O M E R   fo r   t h e   p r o po s e m o de l   [ 23 - 26]   It e m s   W E C S   (B e r g e y   E x c e l   6 )   W E C S   (B e r g e y   E x c e l   6 - R)   W E C S   (B e r g e y   E x c e l   1 0 )   W E C S   (B e r g e y   E x c e l   1 0 - R)   Co n v e rt e r   Ba t t e r y   G e n e ra t o r   A v a i l a b l e   S i z e s   6   k W - AC   6   k W - DC   1 0   k W - AC   1 0   k W - DC   2 0   k W   H o p p e c k e   1 6   O P z S   2 0 0 0   2 0   k W   H u b   H e i g h t   3 0   m   3 0   m   3 0   m   3 0   m   ---   ---   ---   Ca p i t a l   Co s t   8 0 0 0   $   6 0 0 0   $   1 2 0 0 0   $   9 0 0 0   $   3 0 0   $   3 0 0   $ / k W   1 5 0 0 0   $   Re p l a c e m e n t   c o s t   8 0 0 0   $   6 0 0 0   $   1 2 0 0 0   $   9 0 0 0   $   3 0 0   $   2 4 0   $ / k W   1 2 0 0 0   $   O & M   C o s t   1 6 0   $ / y r   9 0   $ / y r   2 0 0   $ / y r   1 0 0   $ / y r   1 0   $ / y r   1 0   $ / h r   1   $ / k W h / y r   L i fe - T i m e   2 0   y r   2 0   y r   2 0   y r   2 0   y r   1 5   y r   2 0   y r   2 0   y r       4. 4 .   Th e   p r o p o s e d   al go r i th m   H O M E R   s of t w a r e   i s   s i m u l a t i o n   a n o pt i m i s a t i o n   t o   pr o du c e   t h e   b e s t   c o n f i gur a t i o n   a n d   s ui t a b l e   s y s t e m   w i t h   a n   o pe r a t i ng  s y s t e m   gua ra n t e e   of   s a t i s fy i n t h e   c o n s t r a i n t s .   I n   t h i s   p a r t   o f   t h e   pa pe r,   t h e   a s s e s s m e n t   c r i t e ri a   w i l l   b e   s pe c i f i e t o   f i n o ut   w h i c h   t y p e   o f   W E CS   m o de l s   w e r e   m o r e   e m pl oy m e n t ,   e xpl o i t a t i o n   a n p r o f i t a b i l i t y .   M a t h e m a t i c a l l y ,   t h e   s i m ul a t i o n   a n p r o c e s s   of   t h e   m o de l l i n a r e   w r i t t e n   a s   b e l ow   i S i m .   S i m   S t e p1 .   S t a rt .   S t e p2 .   I nput   t h e   w i n d   s pe e da t a   a nd  l o a d a t a .   S t e p3 .   S e l e c t   a l l   t h e   c o m po n e n t s   w h i c h   a r e   go i n t o   us e   i n   t h e   m o de l s   (t h e   t y pe   of   W T ,   ge n e r a t o r,   num b e r   o b a t t e r y   a n c o n v e r t e r s ) .     S t e p4 .   S e t   i n i t i a l   da t a   o f   W T ,   ge n e r a t o r,   n um b e r   o f   b a t t e r y   a n c o n v e r t e r s   s uc h   a s   i n i t i a l   c o s t ,   c a pi t a l   c o s t ,   r e pl a c e m e n t   c o s t ,   a n d   s o   o n .   S t e p5 .   A f t e e n t e r i n g   a l l   t h e   i n f o r m a t i o n,   t h e   H o m e r   s o f t w a r e   us e s   t h e   f o l l ow i n g   e qua t i o n s   [23] ,   [27]:             (  ) =  ( , ) = . +  , + + , = =  ( , )   (1)           (  ( , ) ) = ( 1 + ) ( 1 + ) 1   (2)           ( ) = 1 +   (3)            (  ) =    (4)     w h e r e :   T A C   i s   T o t a l   A nnua l i z e Co s t ,   m   i s   t h e   n u m b e r   o f   y e a r s ,   f   i s   e xpe c t a nt   i n f l a t i o n - ra t e ,     i s   t h e   c o s t   o f   s e r v i n g   t h e   t h e r m a l   l o a d   a nd     i s   t o t a l   e l e c t r i c   l o a d - s e r v e d.   S t e p6 Co m pu t e   a n t e s t   t h e   r e s ul t s .   S uc h   a s   t h e   o ut put   pow e r   of   t h e   W E CS ,   c ha r gi ng  o r   d i s c ha r g i n g   t h e   b a t t e r i e s ,   l o a d   de m a nd  a n d   a l l   t y pe s   of   t h e   c o s t s .   S t e p7 .   G o   t o   s t e p   t o   c o m put e   t h e   s y s t e m   a ga i i o r de r   t o   s i m u l a t e   t h e   o pt i m a l   s y s t e m   c o n f i gura t i o n.   S t e p8 .   S e l e c t e t h e   b e s t   c o n f i gu r a t i o a c c o r di n t o   t h e   c o s t s .   S t e p9 .   D e t e rm i n e   NP V I R R   a n PP   r e qui r e t o   e c o n o m i c   v i a b i l i t y   a n p r o f i t a b i l i t y   a s s e s s m e n t s   t o   r e c ov e r   t h e   i ni t i a l   a m o u n t   i n v e s t e i a n y   pow e r   s y s t e m .   I t   c a b e   e xpr e s s e d   a s   f o l l ow s :            (  ) = + 1 ( 1 + ) 1 + 2 ( 1 + ) 2 + . . . . . . + ( 1 + )   (5)     0 = + 1 ( 1 +  ) 1 + 2 ( 1 +  ) 2 + . . . . . . + ( 1 +  )   (6)            (  ) =  ( 1  )  ( 1 + )   (7)     w h e r e Y O   i s   a n   i ni t i a l   i n v e s t m e nt ,   Yx   i s   c a s h - f l o w ,   x   i s   t he   n um b e r   o f   y e a r s ,   a nd   IR R   i s   I nt e rn a l   R a t e   of  R e t urn .   Y K   i s   f ut ur e   p r e s e n t - v a l ue ,   P L E C   i s   t h e   P r i c e   o f   L oc a l   E l e c t ri c i t y   Co s t CI   i s   I n i t i a l   Ca pi t a l ,   a n d   A R SE   i s   A nn u a l   R e t urn  S a l e s   o f   t h e   E l e c t r i c i t y .     S t e p10 .   Co m pa ri s o n   o f   t h e   r e s ul t s .     S t e p11 .   P ri n t   t h e   r e s ul t s .   S t e p12 .   S t o p.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1220   -   1228   1224   5.   S I M U LA TI O N   AND   R ES U LTS   5. 1 .   Th e   o p ti m al   t yp e   o WEC S   T h e   pr o po s e of   fo ur   h y b r i m o de l s   a r e   s h o w n   i n   F i gu r e   (a - d) ,   h a s   b e e n   de s i gn e a n s i m ul a t e w i t h   t h e   us e   of   H O M E R   t o   f i n t h e   o pt i m a l   t y pe   of   W E CS .   F o ur   t y p e s   of   W E CS   us e a s   fo l l ow s :   F i r s t l y   t y p e ,   W E CS   (6kW - A C),   S e c o n t y pe ,   W E CS   (6kW - D C),   t h e   t hi r t y p e ,   W E CS   (10kW - A C)  a n f o ur t hl y   t y p e ,   W E CS   ( 10kW - D C) .           (a )     (b )       (c )   (d)     F i gu r e   3 .   T h e   d i f fe r e nt   s c h e m a t i c   c o n f i gu ra t i o n   i H O M E R (a S c h e m a t i c   o f   W E CS   (6 kW - A C) ,   (b S c h e m a t i c   o f   W E CS   (6kW - D C) (c S c h e m a t i c   o f   W E CS   (10kW - A C) ,   ( d)  S c h e m a t i c   o f   W E CS   (10kW - D C )       H O M E R   r a n ks   t h e   c o n f i gu r a t i o b a s e o n   CO E   a n NP C   v a l ue s .   T h e   i ni t i a l   c a pi t a l   c o s t ,   CO E   a n NP C   t ha t   n e e ds   t o   be   a n a l y s e d   a n fo c us   i n   a l l   a na l y s e s .   A c c o r di n t o   t h e   r e s ul t   s h o w n   i n   F i gu r e   (a ,   b ),   t h e   o pt i m a l   c o n f i gu ra t i o n   f o r   b o t h   m o de l l i n i s   W E CS   (6k W - A C).   T h e   NP C   i s   $1 04, 834,   w h i l e   t h e   i ni t i a l   c a pi t a l   c o s t   f o r   t h e   W E CS   ( 6kW - A C)  i s   $78 , 305 .   M o r e o v e r ,   t h e   CO E   i s   $ 0. 1 47,   a n d   t o t a l   o pe r a t i n c o s t   i s   $2, 313 / y r .   T h e   i n c r e a s e   o f   i ni t i a l   c a p i t a l   c o s t   v a l ue   i s   due   t o   t h e   us e   o f   a   l a r ge   num b e r   o f   w i n ge n e r a t o r s   w h i c t ha t   n o t   p ra c t i c a l   o v e r   t i m e .         (a )       (b )     F i gu r e   4 .   O p t i m a l   c o n f i gu ra t i o n   o f   t h e   po w e r   s y s t e m   (6  kW ) (a )   W E CS   (6kW - A C) (b W E CS   ( 6kW - D C)       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       Ec on om i c   v i ab i l i t y   an pr o f i t abi l i t y   as s e s s m e n t s   o f   W E CS   ( Moham m e d   Kda i r   A bd )   1225   In  t h e   s a m e   t i m e   o f   t h e   s i m ul a t i o n ,   F i gu r e   5   (a ,   b s how   t h e   o pt i m i z a t i o n   r e s ul t   o f   W E CS   (10kW - A C)  a n W E CS   (1 0kW - D C).   A c c o r di n t o   t h e   r e s ul t ,   t h e   o pt i m a l   c o n f i gu r a t i o n   f o r   bo t h   m o de l l i n i s   W E CS   (10kW - A C) .   W e   c a n   s e e   t h e   NP C   i s   $166 , 789 ,   w hi l e   t h e   i n i t i a l   c a pi t a l   c o s t   i s   $37 , 564 .   A l s o ,   t h e   CO E   i s   $0. 234 ,   a nd   t o t a l   o pe ra t i n c o s t   v a l ue   i s   $11, 216/ y r .   T h e   i n c r e a s e   of   i n i t i a l   c a p i t a l   c o s t   v a l ue   b e c a us e   of   t h e   i n c r e a s e d   num b e r   o f   b a t t e r i e s   w h i c h   n e e m o r e   m a i nt e na n c e   a n r e pl a c e m e n t   o v e r   t i m e   c o m pa r e d   w i t W E CS   (10kW - D C ).         (a )       (b )     F i gu r e   5 .   O p t i m a l   c o n f i gu ra t i o n   o f   t h e   po w e r   s y s t e m   (10kW ) ( a )   W E CS   (10kW - A C) ,   (b W E CS   (10 kW - D C)       T a b l e   2   s h ow s   t h e   o ve r a l l   s i m u l a t i o n   a nd  c o m pa ri s o n   r e s ul t s   f o r   W E CS   (6kW - A C),   W E CS   (6kW - D C),   W E CS   (1 0kW - A C)  a n d   W E CS   (10kW - D C) .   T h e   re s ul t s   p r e s e n t   a   c a s h   f l o w   s um m a r y   fo r   e a c c o m po n e n t   o t h e   m o de l s .   F o r   W E CS   (6kW - A C),   t h e   t o t a l   c o s t   of   b a t t e ri e s   a nd  c o n v e r t e r   s y s t e m s   i s   v e r hi g h   b e c a us e   of   t h e   l a rge   n um b e r   o f   us i n t h e   w i n t u r b i n e .   F o r   W E CS   (6 kW - D C),   t h e   ge n e ra t o r   c o n s um e s   m o r e   f ue l ,   t h e   NP C   i s   hi g h e r,   a n d   t h e   i ni t i a l   c a p i t a l   c o s t   i s   hi g h.   S o m e   o f   t h e   r e s ul t s   s h o w n   t ha t   t h e   c a p i t a l   c os t   i s   l ow ,   w i t h   a   l a rge   CO E   v a l ue   o r   v i c e   ve r s a .   T h e   i ndi c a t e s   t ha t   t h e   CO E   v a l ue   o r   c a pi t a l   c o s t   i n de i s   i n s uf f i c i e n t   i t h e   s e l e c t i o n   o f   t h e   o pt i m a l   W E CS .         T a b l e   2 .   C a s h   f l o w   s um m a r y   a n d   c o m pa r i s o r e s ul t s   It e m s   T o t a l   c o s t   o f   W T   ($ )   T o t a l   c o s t   o t h e   g e n e ra t o ($ )   T o t a l   c o s t   o t h e   b a t t e r y   ($ )   T o t a l   c o s t   o t h e   c o n v e rt e ($ )   T o t a l   c o s t   o t h e   s y s t e m   ($ )   W E C S   (6 k W - A C)   4 9 , 1 7 5   2 4 , 3 5 9   2 4 , 8 8 1   6 , 4 1 5   1 0 4 , 8 3 3   W E C S   (6 k W - D C)   9 , 0 3 2   1 7 8 , 7 7 3   1 6 , 4 3 1   4 , 1 1 1   2 0 6 , 3 4 8   W E C S   (1 0 k W - A C)   1 4 , 2 9 3   1 3 3 , 2 2 5   1 5 , 2 0 1   4 , 9 6 8   1 6 6 , 7 8 9   W E C S   (1 0 k W - D C)   1 0 , 1 4 6   1 4 5 , 0 7 1   1 3 , 7 6 8   5 , 1 6 5   1 7 4 , 1 5 2       5. 2 .     Ec o n o m i c   v i ab i l i t an d   p r o fi tab i l i ty   o WEC S   T h e   o pt i m a l   e c o n o m i c   v i a b i l i t y   a n p r o f i t a b i l i t y   of   W E CS   de pe n o t hr e e   a s s e s s m e n t   c ri t e r i a   a r e   NP V IR R   a n PP .   T h e   NP V   i s   a i m po rt a nt   c r i t e ri o f o r   p r o f i t a b i l i t y   a s s e s s m e n t   o f   t h e   W T   s y s t e m s ;   It   i s   c a l c ul a t e d   us i n g   e qua t i o 5 .   T a b l e   s h o w s   t ha t   t h e   c a s f l o w   of   e a c h   y e a r   f o r   f o ur   t y pe s   o f   W E C a nd  a s s um i ng  t h e   l i f e t i m e   f o r   c o m po n e n t s   o f   t h e   s y s t e m   i s   20  y e a r s .   I n   T a b l e   3,   t h e   c a s h   f l ow   of   t h e   fo ur   t y pe s   o W E CS   c h a nge s   e a c h   y e a r   due   t o   c h a n ge s   i n   e n e r gy   c o n s um pt i o n,   w i n s pe e d,   m a i nt e na n c e   a nd  r e p l a c e m e nt   of   un e m pl o y e pa rt s .   P e ri o d   i s   t h e   y e a r   i w h i c h   t h e   i ni t i a l   i n v e s t m e nt   o f   t h e   s y s t e m   o c c ur s .   A l s o ,   T a b l e   s h o w s   a   c o m pa r i s o b e t w e e n   f o ur   t y pe s   of   W E CS   b a s e o n   t h e   t hr e e   e v a l ua t i o c ri t e r i a .   T h e   s e c o n i m po r t a nt   c ri t e r i o n   i s   IR R ;   i t   i s   a n   i m po rt a nt   c ri t e r i o n   f o r   e c o n o m i c   a s s e s s m e n t   w h e a n a l y s i n g   t h e   p r o f i t a b i l i t y   of   w i n t u r b i n e   s y s t e m s   pr o j e c t .   T h e   IR R   c a l c ul a t e d   us i ng  ( 6 ) .   F r o m   T a b l e   4,   t h e   IR R   v a l ue   fo r   W E CS   (6kW - A C)  i s   41. 5% ,   W E CS   (6kW - D C)  i s   87. 5%  w h i l e ,   80. 0%  f o r   W E CS   (10kW - A C)  a n d   W E CS   ( 10kW - D C)  i s   91 . 8% .   T h e   r e s ul t s   s h o w   t h a t   us i n g   t h e   W E CS   (10kW - D C)   i s   t h e   b e s t   c h o i c e   b e c a us e   t h e   IR R   v a l ue   i s   hi g h e s t .   F i n a l l y ,   t h e   PP   c r i t e r i o n   i s   us e t o   c a l c ul a t e   a n d   f i n d   t h e   a c c u r a t e   pe ri o d   fo r   t h e   c um ul a t i v e   c a s h   f l ow   of   t h e   s y s t e m   t o   pa y b a c v a l ue   of  t h e   i n i t i a l   i n v e s t m e nt .   T h e   PP   v a l ue   f o r   W E CS   (6kW - A C)  i s   2. 44 ,   W E CS   (6kW - D C)  i s   1. 27  w hi l e ,   1 . 34  f or   W E CS   (10kW - A C) ,   a n W E CS   (10kW - D C)  i s   1. 22 .   F r o m   c u m ul a t i v e   c a s h   f l o w   v a l ue s ,   t h PP   s c h e m a   w a s   pl o t t e d,   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   6 .   T h e   g ra p s h o w s   t h a t   us i ng  W E CS   ( 10kW - D C)   i s   t h e   b e s t   c h o i c e   b e c a us e   t h e   PP   v a l ue   i s   l o w e s t .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1220   -   1228   1226   T a b l e   3 .   C a s h   f l o w   fo r   f o ur   t y pe s   of   W E CS   P e r i o d   ( y r)   N P V   (6 k W - A C)   N P V   (6 k W - D C)   N P V   (1 0 k W - A C)   N P V   (1 0 k W - D C)   0   -   $50 , 3 5 7   -   $ 1 6 , 6 0 0   -   $ 2 2 , 5 6 4   -   $ 1 8 , 6 7 2   1   $ 2 1 , 9 1 4   $ 1 0 , 5 8 2   $ 1 3 , 7 8 3   $ 1 3 , 1 4 7   2   $ 3 3 , 9 1 4   $ 2 2 , 5 8 2   $ 2 5 , 7 8 3   $ 2 5 , 1 4 7   3   $ 2 1 , 9 1 4   $ 1 0 , 5 8 2   $ 1 3 , 7 8 3   $ 1 3 , 1 4 7   4   $ 3 3 , 9 1 4   $ 2 2 , 5 8 2   $ 2 5 , 7 8 3   $ 2 5 , 1 4 7   5   $ 2 1 , 9 1 4   $ 1 0 , 5 8 2   $ 1 3 , 7 8 3   $ 1 3 , 1 4 7   6   $ 3 3 , 9 1 4   $ 1 0 , 5 8 2   $ 2 5 , 7 8 3   $ 2 0 , 8 2 7   7   $ 3 3 , 9 1 4   $ 1 6 , 8 2 2   $ 2 5 , 7 8 3   $ 1 3 , 1 4 7   8   $ 2 1 , 9 1 4   $ 1 0 , 5 8 2   -   $ 3 , 9 7 7     $ 1 3 , 1 4 7   9   $ 3 3 , 9 1 4   $ 2 2 , 5 8 2   $ 2 5 , 7 8 3   $ 2 5 , 1 4 7   10   $ 2 1 , 9 1 4   $ 1 0 , 5 8 2   $ 1 3 , 7 8 3   $ 1 3 , 1 4 7   11   $ 3 3 , 9 1 4   $ 1 0 , 5 8 2   $ 2 5 , 7 8 3   $ 2 5 , 1 4 7   12   $ 3 3 , 9 1 4   $ 2 2 , 5 8 2   $ 2 5 , 7 8 3   $ 2 0 , 8 2 7   13   $ 2 1 , 9 1 4   $ 1 0 , 5 8 2   $ 1 3 , 7 8 3   $ 1 , 1 4 7   14   $ 3 3 , 9 1 4   $ 1 6 , 8 22   $ 2 5 , 7 8 3   $ 2 5 , 1 4 7   15   $ 1 8 , 1 5 7   $ 7 , 1 8 2   -   $ 1 , 5 8 1   $ 8 , 8 7 6   16   $ 3 3 , 9 1 4   $ 1 0 , 5 8 2   $ 2 0 , 0 2 3   $ 2 5 , 1 4 7   17   $ 2 1 , 9 1 4   $ 1 0 , 5 8 2   $ 1 3 , 7 8 3   $ 1 3 , 1 4 7   18   $ 3 3 , 9 1 4   $ 2 2 , 5 8 2   $ 2 5 , 7 8 3   $ 2 0 , 8 2 7   19   $ 3 3 , 9 1 4   $ 2 2 , 5 8 2   $ 2 5 , 7 8 3   $ 1 3 , 1 4 7   20   $ 2 0 , 5 7 8   $ 1 0 , 1 3 1   $ 1 6 , 6 4 8   $ 2 3 , 5 7 1       T a b l e   4 .   T h e   e c o n o m ic   c o m pa r i s o o f   t h e   s u m m a ri s a t i o r e s ul t s     A s s e s s m e n t s   c ri t e ri a   W E C S   (6 k W - A C)   W E C S   (6 k W - D C)   W E C S   (1 0 k W - A C)   W E C S   (1 0 k W - D C)   P re s e n t   w o r t h   ($ )   2 5 3 , 9 6 0   1 5 2 , 4 4 4   1 9 2 , 0 0 4   1 8 4 , 6 4 1   A n n u a l   w o r t h   ($ )   2 2 , 1 4 1   1 3 , 2 9 1   1 6 , 7 4 0   1 6 , 0 9 8   Re t u r n   o n   i n v e s t m e n t   ( % )   3 8 . 7   8 3 . 0   7 7 . 4   8 9 . 3   In t e r n a l   ra t e   o f   r e t u r n   ( % )     4 1 . 5   8 7 . 5   8 0 . 0   9 1 . 8   P a y b a c k   P e ri o d   (y r )   2 . 4 4   1 . 2 7   1 . 3 4   1 . 2 2   D i s c o u n t e d   p a y b a c k   (y r)   2 . 7 8   1 . 3 3   1 . 4 1   1 . 2 8           F i gu r e   6 .   G ra p o f   PP   o f   t h e   f o ur   t y pe s   of   W E CS   s y s t e m       6.   C O N C LU S I O N   T h e   e v a l ua t i o n   c ri t e r i a   a r e   us e i n   t h e   Si m   (e qua t i o n s   1,   2 ,   4,   5,   6,   a n 7)  t o   o pt i m i s a t i o n ,   s i m ul a t i o a n c o m pa ri s o n .   T h e   r e s ul t s   a l s o   s h o w   t h e   m o s t   a pp r o pri a t e   s y s t e m   i n   w h i c h   i n v e s t m e n t   c a b e   a   pr o f i t a b l e   i n v e s t m e n t .   A f t e r   l o a di n t h e   da t a   i n   t h e   h o m e r ,   e a c h   c o n f i gura t i o n   s y s t e m   i s   s i m u l a t e t o   ob t a i n   t h e   o pt i m a l   r e s ul t s .   T h e   b e s t   c o n f i gur a t i o n   i s   a n   a rra n ge m e n t   by   t o t a l   NP C   v a l ue ,   i t   i s   a n   e c o n o m i c   m e a s ur e   t o   de t e r m i n e   w h e t h e r   a   s y s t e m   i s   f e a s i b l e   o r   n o t ,   a n i t s   v a l ue   i s   a s   l o w   a s   po s s i b l e .   O n e   o f   t h e   m o s t   us e f ul   s y s t e m   fe a t ur e s   is   t h a t   t h e   c o n f i gu r a t i o n   m us t   h a v e   a   l o w e r   NP C .   T h e   r e s ul t s   s h o w   us   t h e   s e c o n c r i t e ri o n   i s   CO E ,   w h e r e   t h e   h o m e r   c a l c ul a t e s   CO E   a nd  t h e   v a l ue   i s   a s   l o w   a s   po s s i b l e .   T h e r e fo r e ,   a i m po rt a nt   c r i t e ri o n   i s   NP V   a n i s   c o n s i de r e o n e   of   t h e   m o s t   i m po r t a nt   c ri t e r i a   f o r   a s s e s s i ng  t h e   e c o n o m i c s   o a n y   pr o j e c t .   I f   t h e   NP V   i s   a   l a r ge   v a l ue ,   i t   m e a n s   t h a t   t h e   s y s t e m   i s   g oo a n t h e r e f o r e ,   t h e   s y s t e m   c h o s e n   ha s   a   go o f ut ur e   i n   t e rm s   of  i n v e s t m e n t   t o   a c h i e v e   t h e   b e s t   p r o f i t a b i l i t y .   T h e   f o ur t h   c r i t e r i o n   i s   t h e   IR R .   If   t h e   v a l ue   o f   IRR   i s   l a r ge ,   ( $ 5 0 0 , 0 0 0 ) $0 $ 5 0 0 , 0 0 0 $ 1 , 0 0 0 , 0 0 0 $ 1 , 5 0 0 , 0 0 0 $ 2 , 0 0 0 , 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 C U M U LA TI V C A S H   FLO W LI F ETI M (Y R ) 6 k W -A C 6 k W -DC 1 0 k W - A C 1 0 k W - D C Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       Ec on om i c   v i ab i l i t y   an pr o f i t abi l i t y   as s e s s m e n t s   o f   W E CS   ( Moham m e d   Kda i r   A bd )   1227   t h e   s y s t e m   m e a n s   t h e   b e s t .   T a b l e   s h o w s   t ha t   t h e   IR R   v a l ue   of   W E CS   (10kW - D C)  i s   t h e   h i g h e s t   (91 . 8%)   c o m pa r e t o   o t h e t y pe s   of   W E CS ,   a n d   i s   a   po s i t i v e   v a l ue   f o r   a c h i e v i ng  t h e   b e s t   p r o f i t a b i l i t y .   F i na l l y ,   t h e   f i f t h   c ri t e r i o n   i s   t h e   PP   r e qui r e t o   r e c ov e r   t h e   i ni t i a l   a m o unt   i n v e s t e i n   an   e l e c t r i c a l   pow e r   s y s t e m .   B e fo r e   pl a nn i ng  t o   b ui l a   p r o j e c t   t o   i n v e s t   o r   de ve l o pi n a n   e xi s t i ng  pl a nt ,   t h e   l i f e t i m e   o f   a n y   e n e r gy   s y s t e m   m us t   b e   c a l c ul a t e d   b e f o r e   i t   c a n   b e   b ui l t .   W h e n   t h e   PP   v a l ue   i s   la r ge ,   i n v e s t o r s   m a y   be   e xpo s e d   t o   a   l os s   of   i n v e s t m e n t   c o s t .   F r o m   T a b l e   4,   i t   i s   c l e a r   t ha t   t h e   m i ni m um   PP   i s   1. 22  f o r   W E CS   (10kW - D C)  w i t h   a   r e c ov e r y   p e r i o o up  t o   t w o   y e a r s .   G e n e ra l l y ,   t h e   w i n e n e r gy   c o n v e r s i o n   s y s t e m   W E CS   (10kW - D C)  w a s   de t e r m i n e a s   t h e   m o s t   us e f ul   a n p r o f i t a b l e   o pt i m um   s y s t e m   a s   c o m pa r e i n   t h e   e v a l ua t i o n   c r i t e ri a   a m o n f o ur   di f f e r e n t   t y p e s   of   W E CS .   W h e r e   o pt i m i z a t i o n   a n s i m ul a t i o n   h e l pe de t e rm i n e   t h e   m o s t   e c o n o m i c   v i a b i l i t y .       R EF ER EN C ES   [ 1]   D .   P a r de s hi   a nd  B .   S .   S ur j a n,   " A   no v e l   a ppr o a c f o r   t he   de s i g ni n g   o f   c o nt r o l l e r   f o r   t h e   W i nd  E ne r g y   C o nv e r s i o S y s t e m , "   i n   2 016   I n t e r na t i ona l   C onf e r e nc e   o E l e c t r i c al   P ow e r   and  E ne r g y   S y s t e m s   ( I C E P E S) ,   pp .   3 83 - 389 ,   201 6.   [ 2]   A .   N o uh  a nd  F .   M o ha m e d,   " W i nd  e ne r gy   c o n v e r s i o s y s t e m s :   C l a s s i f i c a t i o ns   a nd  t r e nd s   i a p pl i c a t i o n, "   i 20 14  5 t h   I nt e r n at i on al   R e ne w abl e   E ne r gy   C o ngr e s s   ( I R E C ) ,   p p.   1 - 6 ,   2 014 .   [ 3]   A .   K .   N a y a a nd   K .   B .   M o ha n t y ,   " A de qua c y   a s s e s s m e nt   o f   w i nd  e n e r gy   c o nv e r s i o s y s t e m   t hr o ug s i m ul a t i ng   w i n s pe e us i ng   w e i bu l l   d i s t r i bu t i o n , "   i 2017   N a t i ona l   P ow e r   E l e c t r on i c s   C on f e r e nc e   ( N P E C ) ,   pp.   1 02 - 105 ,   2017 .   [ 4]   W .   D i ng hui ,   X .   L i l i ,   a nd  J .   Z h i c he ng ,   " F uz z y   a da pt i v e   c o nt r o l   f o r   w i nd  e ne r gy   c o n v e r s i o s y s t e m   ba s e o m o de l   r e f e r e nc e , "   i n   2 009   C hi ne s e   C on t r o l   and   D e c i s i o C o nf e r e nc e ,   pp .   1 783 - 178 7,   20 09.   [ 5]   J .   H u s s a i n   a nd   M .   K .   M i s hr a ,   " A da pt i v e   M P P T   c o nt r o l   a l g o r i t hm   f o r   s m a l l - s c a l e   w i n e n e r g y   c o n v e r s i o s y s t e m s , "   i 2014   I E E E   I n t e r na t i ona l   C onf e r e nc e   o P ow e r   E l e c t r oni c s ,   D r i v e s   and   E ne r g y   S y s t e m s   ( P E D E S) ,   pp .   1 - 5,   20 14.   [ 6]   A .   T y a g i ,   A .   V e r m a ,   a nd  A .   S a xe n a ,   " O pt i m a l   e c o no m i c   di s pa t c c o ns i de r i ng   w i nd  e ne r g y   c o nv e r s i o s y s t e m s   us i ng   G r a y   c o de g e ne t i c   a l g o r i t hm , "   i n   20 15  A nnu al   I E E E   I nd i a   C on f e r e nc e   ( I N D I C O N ) ,   pp .   1 - 5,   20 15.   [ 7]   Y .   H i m r i ,   S .   H i m r i ,   a nd  A .   B .   S t a m bo ul i ,   " W i nd  s pe e d a t a   a na l y s i s   u s e i i ns t a l l a t i o o f   w i nd  e ne r gy   c o n v e r s i o s y s t e m s   i A l g e r i a , "   i I E E E   P E T & D   2010 ,   pp .   1 - 5,   201 0.   [ 8]   J .   M .   M a u r i c i o ,   A .   E .   L e ón,   A .   G Ó m e z - E xpÓ s i t o ,   a nd  J .   A .   S o l s o na ,   " A e l e c t r i c a l   a ppr o a c t o   m e c ha ni c a l   e f f o r t   r e duc t i o i w i n e ne r gy   c o n v e r s i o s y s t e m s , "   I E E E   T r an s ac t i ons   on  E ne r gy   C onv e r s i o n,   v o l .   23,   p p.   11 08 - 111 0,   2008 .   [ 9]   M .   B a y a t   a nd  H .   K .   K a r e g a r ,   " P r e di c t i v e   c o nt r o l   of   w i nd  e ne r g y   c o nv e r s i o s y s t e m , "   i 20 09  1s t   I n t e r nat i o nal   C onf e r e nc e   on   t he   D e v e l ope m e nt s   i n   R e ne w abl e   E ne r gy   T e c h no l og y   ( I C D R E T ) ,   p p.   1 - 5,   2 009 .   [ 10]   F .   H a c hi c ha   a nd  L .   K r i c he n,   " P e r f o r m a nc e   a na l y s i s   o f   a   w i nd  e ne r g y   c o nv e r s i o s y s t e m   ba s e o a   do ubl y - f e d   i nduc t i o g e ne r a t o r , "   i n   E i gh t h   I n t e r na t i ona l   M u l t i - C on f e r e nc e   on  S y s t e m s ,   Si g nal s   &   D e v i c e s ,   pp .   1 - 6,   201 1.   [ 11]   M .   N .   N a s h e a nd  M .   N .   E s k a nde r ,   " P e r f o r m a nc e   o f   D F I G   i w i nd  e ne r g y   c o nv e r s i o s y s t e m s   w i t d i f f e r e n t   t y pe s   o f   r o t o r   c o n v e r t e r s , "   i 2011   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   E l e c t r i c a l   M ac h i ne s   and   Sy s t e m s ,   pp .   1 - 6 ,   2011 .   [ 12]   S .   P a t i ,   S .   K a r ,   K .   B .   M o ha nt y ,   a nd  S .   S .   D a s h ,   " V o l t a g e   pr o f i l e   i m pr o v e m e nt   o f   a   m i c r o   g r i s y s t e m   u s i ng   a   D F I G   ba s e w i nd  e ne r gy   c o nv e r s i o s y s t e m , "   i 2014  I E E E   I n t e r na t i on al   C on f e r e nc e   on  P o w e r   E l e c t r on i c s ,   D r i v e s   an E ne r gy   Sy s t e m s   ( P E D E S) ,   p p.   1 - 6,   2 014 .   [ 13]   M .   F e r do s i a n ,   H .   A bdi ,   a nd  A .   B a z a e i ,   " I m pr ov e d y na m i c   pe r f o r m a nc e   o f   w i nd  e ne r g y   c o n v e r s i o s y s t e m   by   U P F C , "   i n   201 I E E E   I n t e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on  I nd us t r i al   T e c h nol o gy   ( I C I T ) ,   p p.   54 5 - 550,   2 013 .   [ 14]   A .   M e s e m a no l i s ,   C .   M a de m l i s ,   a nd  I .   K i o s k e r i d i s ,   " H i g h - e f f i c i e n c y   c o nt r o l   f o r   a   w i nd  e ne r gy   c o n v e r s i o s y s t e m   w i t h   i n duc t i o g e ne r a t o r , "   I E E E   t r an s ac t i ons   o e ne r gy   c o nv e r s i on ,   v o l .   27 ,   pp .   958 - 96 7,   20 12.   [ 15]   S .   S a l hi ,   N .   A o ua ni ,   a nd  S .   S a l hi ,   " L P V   a f f i ne   m o de l i ng ,   a n a l y s i s   a n s i m ul a t i o o f   D F I G   ba s e W i nd  E ne r gy   C o nv e r s i o S y s t e m , "   i 20 15  7t I nt e r nat i on al   C on f e r e nc e   on  M ode l l i ng ,   I de nt i f i c a t i on  an C ont r o l   ( I C M I C ) ,   pp.   1 - 7,   2 015 .   [ 16]   H .   M o ha m m e a nd  C .   O .   N w a nkp a ,   " S t o c ha s t i c   a na l y s i s   a nd  s i m u l a t i o o f   g r i d - c o nne c t e w i nd  e ne r g y   c o nv e r s i o s y s t e m , "   I E E E   T r an s ac t i ons   o E ne r gy   C onv e r s i o n,   v o l .   1 5,   pp .   85 - 90,   20 00.   [ 17]   M .   R uba   a nd  M .   R a du l e s c u,   " A na l y s i s   o f   a   g r i d - c o nne c t e w i n e ne r gy   c o n v e r s i o s y s t e m   ba s e o c o m pl e s i m u l a t i o pr o g r a m , "   i 201 T e nt I n t e r nat i o nal   C onf e r e nc e   o E c o l og i c a l   V e hi c l e s   and  R e ne w abl e   E ne r gi e s   ( E V E R ) ,   pp .   1 - 6,   201 5.   [ 18]   A .   S a l l a m ,   W .   E l - K ha t t a m ,   a nd  H .   E l - S a l m a w y ,   " E c o n o m i c   i m pa c t   o f   C a pa c i t y   C r e di t   e v a l u a t i o f o r   W i nd  E ne r gy   C o nv e r s i o S y s t e m s   pr o j e c t s   i E g y pt , "   i 20 16  E i gh t e e nt I n t e r n at i ona l   M i d dl e   E as t   P ow e r   Sy s t e m s   C onf e r e nc e   ( M E P C O N ) ,   pp.   66 4 - 669 ,   2 016 .   [ 19]   R .   S i dd i qu e ,   A .   A l   F a i s a l ,   M .   A .   H .   R a i ha n ,   a n d   T .   H .   A s i f ,   " A   t he o r e t i c a l   a na l y s i s   o f   c o nt r o l l i ng   t h e   s pe e o f   w i nd   t ur bi n e   a nd  a s s e m b l a g e   o f   s o l a r   s y s t e m   i t h e   W i nd  E ne r gy   C o nv e r s i o s y s t e m , "   i 20 13  I n t e r na t i o na l   C onf e r e nc e   on  P ow e r ,   E ne r gy   an C o nt r o l   ( I C P E C ) ,   p p.   65 3 - 657 ,   2 013 .   [ 20]   S .   M i s hr a ,   Y .   M i s hr a ,   a nd  S .   V i g ne s h ,   " S e c ur i t y   c o ns t r a i n e e c o no m i c   di s p a t c c o ns i de r i ng   w i nd  e ne r gy   c o n v e r s i o s y s t e m s , "   i n   201 I E E E   P ow e r   and   E ne r g y   S oc i e t y   G e ne r al   M e e t i n g ,   pp .   1 - 8,   201 1.   [ 21]   J .   F ul z e l e   a nd   S .   D u t t ,   " O pt i m i um   pl a nn i ng   o f   hy br i r e ne w a bl e   e n e r g y   s y s t e m   us i ng   H O M E R , "   I nt e r nat i on al   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   a nd   C om pu t e r   E ngi ne e r i ng ,   v o l .   2,   no .   1 ,   p.   6 8 - 74,   201 2.   [ 22]   S .   S a l h i ,   N .   A o ua ni ,   a nd   S .   S a l hi ,   " L P V   po l y t o pi c   m o de l l i ng   a n d   s t a bi l i t y   a na l y s i s   o f   a   D F I G   f o r   a   w i nd  e n e r gy   c o n v e r s i o s y s t e m   ba s e o L M I   a ppr o a c h, "   i 2 017  I nt e r n at i onal   C onf e r e nc e   on  G r e e E ne r gy   C onv e r s i o Sy s t e m s   ( G E C S) ,   pp .   1 - 6 ,   201 7.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1220   -   1228   1228   [ 23]   H O M E R   P r o   M i c r o g r i A na l y s i s   T o o l   x64  3. 12. 5.   A v a i l a bl e   o nl i ne :   ht t ps : / / w w w . hom e r e ne r gy . c om /   ( A c c e s s e o 18  J a nu a r y   2019 ) .   [ 24]   M .   K .   A bd,   H .   N .   A bdul l a h ,   H .   S un ,   a nd  S .   C he ng ,   " T e c hno - e c o nom i c   V i a b i l i t y   a nd  E ne r gy   C o n v e r s i o A na l y s i s   o f   R H E S   w i t h   L e s s   W e i g ht / A r e a , "   T E L K O M N I K A ,   v o l .   16 ,   no .   5 ,   pp .   233 1 - 2341 ,   2018 .   [ 25]   Y .   L i a nd  G .   Y u ,   " E ne r gy - ba s e r o bus t   a da pt i v e   m a xi m um   po w e r   po i nt   t r a c ki ng   c o nt r o l   o f   w i nd  po w e r   c o nv e r s i o s y s t e m s , "   i n   201 35t C hi ne s e   C o nt r ol   C o nf e r e nc e   ( C C C ) ,   p p.   10 2 4 - 1029,   2 016 .   [ 26]   M .   J a f a r i ,   M .   P o pa t ,   a n B .   W u ,   " P o w e r   f a c t o r   c o nt r o l   i n   a   w i nd  e ne r gy   c o nv e r s i o s y s t e m   v i a   s y nc hr o n o us   g e ne r a t o r   e xc i t a t i o n, "   C a nad i an   J our n al   o f   E l e c t r i c a l   a nd   C om pu t e r   E n gi ne e r i n g,   v o l .   37,   p p.   14 5 - 150,   2 014 .   [ 27]   W .   S .   d e   O l i v e i r a   a nd   A .   J .   F e r na n de s ,   " E c o no m i c   f e a s i b i l i t y   a pp l i e t o   w i nd  e ne r gy   pr o j e c t s , "   I nt e r n at i on al   J ou r na l   of   E m e r gi n S c i e nc e s ,   v o l .   1 ,   pp.   6 59 - 683 ,   2011 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       M o h am m e d   K d ai r   A b d   ha s   be e r e c e i v e d   t h e   B . S c .   a n M . S c .   de g r e e s   i E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t y   o f   T e c hno l ogy ,   B a g hda d,   I r a q,   i 2002   a nd   20 05 ,   r e s pe c t i v e l y .   H e   r e c e i v e P hD   de g r e e   i E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   f r o m   H U S T ,   W uha n ,   C hi na   i 2017 .   S i nc e   20 06 ,   he   ha s   b e e a   L e c t ur e r   w i t t he   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   D e pa r t m e n t ,   U ni v e r s i t y   of   T e c hno l o gy ,   B a g hda d,   I r a q.   H i s   m a j o r   r e s e a r c i n t e r e s t   i nc l ude s   po w e r   s y s t e m   a na l y s i s   a nd   di g i t a l   s i m u l a t i o n,   w i nd  po w e r   i n t e g r a t i o n ,   r e ne w a b l e   e ne r gy   t e c hno l og i e s ,   d i s t r i b ut e g e ne r a t o r ,   F A C T S ,   a nd   po w e r   s y s t e m   o pe r a t i o a nd   c o nt r o l .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.