Вятърни електроцентрали

Вятърна електроцентрала (ВЕЦ) е комплекс от взаимосвързани съоръжения и конструкции, предназначени да преобразуват енергията на вятъра в други видове енергия (електрическа, механична, топлинна и др.).

Вятърна турбина като основна част от вятърната турбина, тя се състои от вятърна турбина, система за предаване на вятърна енергия на товар (потребител) и самия потребител на вятърна енергия (всяко устройство: генератор на електрическа машина, водна помпа, нагревател и др.).

Вятърната турбина е устройство за преобразуване на кинетичната енергия на вятъра в механична енергия на работното движение на вятърната турбина. Работните движения, които вятърната турбина прави, могат да бъдат различни. На съществуващите вятърни турбини днес кръговото въртящо се движение се използва като работно движение. В същото време са известни многобройни предложения (понякога дори изпълнени) за използването на други видове работническо движение, например колебателни.

Система с лопатки на вятърна турбина (вятърно колело) може да има различен дизайн. В съвременните вятърни турбини системата на лопатките е направена под формата на твърди лопатки с профил на крило в напречно сечение (понякога в този случай се използват термините «лопатка» или витлови вятърни турбини).

Известни успешно работещи лопатни системи, в които вместо остриета се използват въртящи се цилиндри (използвайки ефекта Magnus). Има предложения за създаване на система с остриета на базата на различни видове остриета с гъвкави повърхности (платна).

Поради това, острие — Това е съставна част на витлото, което генерира въртящ момент. Лопатната система на вятърна турбина с работно кръгово въртеливо движение може да има хоризонтална или вертикална ос на въртене.

При изчисляване и проектиране на конкретна вятърна турбина, освен условията на вятъра на нейната работа, е необходимо да се вземат предвид както характеристиките на вятърната турбина, тиково дърво, така и цялата вятърна турбина. В тази връзка вятърните турбини се класифицират по следните критерии:

• вид генерирана енергия,

• ниво на мощност,

• уговорка,

• области на приложение,

• знакът за работа с постоянна или променлива скорост на въртене на вятърната турбина,

• методи за управление,

• тип предавателна система.

В зависимост от вида на генерираната енергия всички вятърни електроцентрали се подразделят на вятърна енергия и вятърна енергия. Електрическите вятърни турбини от своя страна са разделени на вградени инсталации, които генерират електричество с постоянен или променлив ток. Механичните вятърни турбини се използват за задвижване на работещи машини.

В зависимост от предназначението, електрическите вятърни турбини с постоянен ток се подразделят на гарантирано от вятъра, гарантирано захранване на потребителя, негарантирано захранване. Електрическите вятърни турбини с променлив ток се подразделят на автономни, хибридни, работещи паралелно с електроенергийна система със сравнима мощност (например с дизелова инсталация), мрежови, работещи паралелно с мощна електроенергийна система.

Класификацията на вятърните турбини по области на приложение се определя от тяхното предназначение.

При изчисляване и проектиране на вятърна турбина и избор на нейните номинални параметри е необходимо да се вземе предвид вида на товара (електрически генератор, водна помпа и др.), Вида на вятърната електропреносна система към потребителя, вида на електроенергията система за генериране и съхранение.

Система за пренос на вятърна енергия е определен набор от различни устройства за предаване на мощност от вала на вятърното колело към вала на съответната машина на вятърната турбина (потребител) със или без увеличаване на скоростта на въртене на машината. В съвременната вятърна енергия най -често се използва механичният метод за предаване на енергия.

Системата за генериране на енергия е генератор на електрически машини и набор от устройства (устройства за управление, силова електроника, батерия и др.) за свързване към потребител със стандартни параметри на електричеството.

Произвеждат се и работят вятърни турбини с мощност от няколко вата до хиляди киловати. Има четири групи: много ниска мощност — по -малко от 5 kW, ниска мощност — от 5 до 99 kW, средна мощност — от 100 до 1000 kW, висока мощност — над 1 MW. Вятърните турбини от всяка група се различават един от друг преди всичко по дизайн, тип фундамент, метод на инсталиране на вятърни турбини на вятъра, система за управление, система за пренос на вятърна енергия, начин на инсталиране и метод на поддръжка.

Постигнато е преобладаващото разпределение вятърни турбини с хоризонтална ос.

На фиг. 1 показва изграждането на вятърна електроцентрала и общ изглед на вятърната електроцентрала.

Ориз. 1. Дизайнът на вятърната централа: 1 — вятърна турбина (вятърно колело), ​​2 — вятърна турбина, 3 — генератор, 4 — скоростна кутия, 5 — грамофон, 6 — измервателно устройство, 7 — мачта на вятърна турбина съдържа вятърна турбина и електрически генератор, свързан към вала на вятърната турбина директно или през скоростната кутия.

Вятърната турбина съдържа вятърна турбина и електрически генератор, свързани към вала на вятърната турбина директно или чрез скоростна кутия.

Вятърна електроцентрала (ВЕЦ) се състои от няколко вятърни турбини, работещи паралелно и доставящи генерирана електроенергия към електроенергийната система.

Измервателното устройство дава сигнал за завъртане на главата на вятъра при промяна на посоката или силата на вятъра, а също така регулира ъгъла на въртене на лопатките в зависимост от силата на вятъра.

Има вятърни турбини за 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. Вятърната турбина за 500 kW има: мачта с височина 40-110 м, вятърна глава с маса 15-30 тона, честота на въртене н = 20-200 об / мин, скоростта на ротора на генератора е 750-1500 об / мин (задвижване със зъбно колело) или 20-200 об / мин (директно задвижване).

Като генератори във вятърни турбини често се използват генератори на асинхронни катерици, които се различават от синхронните по -голяма надеждност, простота на дизайна и по -малко тегло, което е необходимо за повишаване на надеждността на вятърната електроцентрала.

Вятърните турбини могат да работят автономно или паралелно с електроенергийната система. По време на автономна работа скоростта на въртене на вятърната турбина на HP не се регулира или поддържа в рамките на ± 50%, поради което честотата и напрежението на клемите на генератора не са постоянни, тоест генерираната електрическа енергия е с лошо качество, а потребителите на такива вятърни турбини често нямат високи изисквания за качество (основно отоплителни устройства). За получаване на висококачествена енергия се използват стабилизатори, състоящи се от токоизправител, инвертор и батерия.

Мощните вятърни турбини работят паралелно с електроенергийната система (фиг. 2). Тази паралелна връзка гарантира, че честотата, напрежението и скоростта на вятърната турбина са постоянни. Мощността, която генераторът дава на мрежата, зависи от въртящия момент на двигателя и се определя от силата на вятъра.

Възможна съвместна работа на вятърната турбина с мрежата с връзка чрез междинен честотен преобразувател при променлива честота на въртене на вятърната турбина.

Когато се използва асинхронен генератор, вятърната турбина може да работи и с променлива скорост, а генераторът доставя висококачествено електричество в мрежата.За възбуждане асинхронният генератор консумира реактивна мощност от мрежата или от специална кондензаторна банка, а самият синхронен генератор я създава.

Ориз. 2… Паралелна работа на вятърна електроцентрала с мощна система за захранване: VD — вятърна машина, R — скоростна кутия, G — генератор, V — токоизправител, I — инвертор, U — блок за управление, ES — енергийна система

Характеристики на системните вятърни електроцентрали (WPP):

1. Те ​​са разположени на места с висок потенциал на вятъра.

2. Те имат капацитет на енергийни блокове: 1500-2000 kW и повече за континентална база и 4000-5000 kW за морска и брегова база.

3. Използват се асинхронни генератори с ротор с катеричка и синхронни (често с възбуждане с постоянен магнит) с ниско напрежение на генератора (0,50-0,69 kV).

4. Ниска ефективност на станцията — 30-40%.

5. Липса на топлинен товар.

6. Висока маневреност, но пълна зависимост от метеорологичните условия.

7. Обхват на работните скорости на вятъра от 3,0-3,5 до 20-25 m / s. Когато скоростта на вятъра е по-малка от 3,0-3,5 m / s и повече от 20-25 m / s, вятърните турбини се изключват от мрежата и се монтират в неработещо положение, а когато скоростта на вятъра се възстановява, вятърните турбини са свързан към мрежата и ускорен с помощта на генератор, работещ в режим на двигателя.

8. Липса на избор на електрическа мощност при напрежение на генератора (с изключение на собствените нужди).

9. Предаване на електроенергия до потребители при напрежения 10, 35, 110, kV.

Съвременната вятърна енергия в много страни по света е част от енергийните системи, а в някои страни е един от основните компоненти на алтернативната енергия, базирана на възобновяеми енергийни източници. Прочетете повече за това тук: Развитие на вятърната енергия в света