Vindkraftverk

Et vindkraftverk (HPP) er et kompleks av sammenkoblede anlegg og strukturer designet for å konvertere vindenergi til andre typer energi (elektrisk, mekanisk, termisk, etc.).

Vindturbin som hoveddelen av vindturbinen består av en vindturbin, et system for overføring av vindenergi til en last (bruker) og brukeren av vindenergi selv (hver enhet: elektrisk maskingenerator, vannpumpe, varmeapparat, osv.).

En vindturbin er en enhet for å konvertere den kinetiske energien til vinden til mekanisk energi av vindturbinens arbeidsbevegelse. Arbeidsbevegelsene som en vindturbin gjør kan være forskjellige. På eksisterende vindturbiner i dag brukes sirkulær rotasjonsbevegelse som arbeidsbevegelse. Samtidig er mange forslag kjent (noen ganger til og med implementert) for bruk av andre typer arbeiderbevegelser, for eksempel oscillerende.

Et vindturbinbladsystem (vindhjul) kan ha en annen utforming.I moderne vindturbiner er bladsystemet laget i form av solide blader med vingeprofil i tverrsnitt (noen ganger brukes begrepene «blade» eller propellvindturbiner i dette tilfellet).

Kjente vellykkede bladsystemer der roterende sylindre brukes i stedet for blader (ved hjelp av Magnus-effekten). Det er forslag om å lage et bladsystem basert på ulike typer blader med fleksible overflater (seil).

Derfor, blad — Dette er en komponent av propellen som genererer dreiemoment. Bladsystemet til en vindturbin med en fungerende sirkulær rotasjonsbevegelse kan ha en horisontal eller vertikal rotasjonsakse.

Ved beregning og utforming av en bestemt vindturbin, i tillegg til vindforholdene for driften, er det nødvendig å ta hensyn til både egenskapene til vindturbinen, teak og hele vindturbinen. I denne forbindelse er vindturbiner klassifisert i henhold til følgende kriterier:

• type energi generert,

• kraftnivå,

• avtale

• Bruksområder,

• tegnet for drift av vindturbinen med konstant eller variabel hastighet,

• ledelsesmetoder,

• type overføringssystem.

Avhengig av type energi som genereres, er alle vindkraftverk delt inn i vindenergi og vindenergi. Elektriske vindturbiner er på sin side delt inn i innebygde installasjoner som genererer like- eller vekselstrøm. Mekaniske vindturbiner brukes til å drive løpende maskiner.

Avhengig av formål er DC elektriske vindturbiner delt inn i vindgarantert, brukergarantert strømforsyning, ikke-garantert strømforsyning.Elektriske vindturbiner med vekselstrøm er delt inn i autonome, hybride, som opererer parallelt med et elektrisk kraftsystem med sammenlignbar kraft (for eksempel med et dieselanlegg), nett, som opererer parallelt med et kraftig elektrisk kraftsystem.

Klassifiseringen av vindturbiner etter bruksområder bestemmes av deres formål.

Når du beregner og designer en vindturbin og velger dens nominelle parametere, er det nødvendig å ta hensyn til typen belastning (elektrisk generator, vannpumpe, etc.), typen vindkraftoverføringssystem til brukeren, typen elektrisitet generasjon og lagringssystem.

Et vindenergioverføringssystem er et definert sett med forskjellige enheter for å overføre kraft fra akselen til vindhjulet til akselen til den tilsvarende vindturbinmaskinen (brukeren) med eller uten å øke rotasjonshastigheten til maskinen. I moderne vindenergi brukes oftest den mekaniske metoden for energioverføring.

Kraftgenereringssystemet er en generator av elektriske maskiner og et sett med enheter (kontrollenheter, kraftelektronikk, batteri, etc.) for å koble til en bruker med standard strømparametere.

Vindturbiner med effekt fra noen få watt til tusenvis av kilowatt produseres og drives. Det er fire grupper: svært lav effekt - mindre enn 5 kW, lav effekt - fra 5 til 99 kW, middels effekt - fra 100 til 1000 kW, høy effekt - over 1 MW. Vindturbiner i hver gruppe skiller seg fra hverandre først og fremst i design, fundamenttype, vindturbininstallasjonsmetode, kontrollsystem, vindenergioverføringssystem, installasjonsmetode og vedlikeholdsmetode.

Den dominerende fordelingen av vindturbiner med horisontal akse er oppnådd.

I fig. 1 viser konstruksjonen av en vindpark og en generell oversikt over vindparken.

Ris. 1. Utformingen av vindkraftverket: 1 — vindturbin (vindhjul), 2 — vindturbin, 3 — generator, 4 — girkasse, 5 — dreieskive, 6 — måleapparat, 7 — vindturbinmast inneholder en vindturbin og en elektrisk generator koblet til vindturbinakselen direkte eller gjennom en girkasse.

En vindturbin inneholder en vindturbin og en elektrisk generator koblet til vindturbinens aksel direkte eller gjennom en girkasse.

En vindpark (WPP) består av flere vindturbiner som opererer parallelt og leverer generert elektrisitet til kraftsystemet.

Måleapparatet gir et signal om å snu vindhodet når vindens retning eller styrke endres, og justerer også rotasjonsvinkelen til bladene avhengig av vindens styrke.

Det finnes vindturbiner for 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. Vindturbinen for 500 kW har: en mast med en høyde på 40-110 m, et vindhode med en masse på 15-30 tonn, en rotasjonsfrekvens n = 20-200 rpm, hastigheten til generatorrotoren er 750- 1500 rpm (driv med gir) eller 20-200 rpm (direkte drev).

Som generatorer i vindturbiner brukes ofte asynkrone ekorngeneratorer, som skiller seg fra synkrone i større pålitelighet, enkel design og mindre vekt, noe som er nødvendig for å øke påliteligheten til vindkraftverket.

Vindturbiner kan operere autonomt eller parallelt med kraftsystemet.Under autonom drift blir ikke rotasjonshastigheten til HP vindturbinen regulert eller holdt innenfor ± 50%, derfor er frekvensen og spenningen til generatorterminalene ikke konstante, det vil si at den genererte elektriske kraften er av dårlig kvalitet, og brukerne av slike vindturbiner har ofte ikke høye kvalitetskrav (hovedsakelig varmeapparater). For å oppnå energi av høy kvalitet brukes stabilisatorer som består av en likeretter, omformer og batteri.

Kraftige vindturbiner opererer parallelt med kraftsystemet (fig. 2). Denne parallellkoblingen sørger for at frekvensen, spenningen og hastigheten til vindturbinen er konstant. Kraften som generatoren gir til nettet avhenger av dreiemomentet til motoren og bestemmes av vindens kraft.

Mulig samvirke av vindturbinen med nettet med tilkobling via en mellomfrekvensomformer ved variabel rotasjonsfrekvens for vindturbinen.

Når en asynkron generator brukes, kan vindturbinen også operere med variabel hastighet, og generatoren leverer høykvalitets elektrisitet til nettet. For eksitering bruker den asynkrone generatoren reaktiv effekt fra nettet eller fra en spesiell kondensatorbank, og den synkron generator selv lager den.

Ris. 2... Parallell drift av et vindkraftverk med et kraftig strømforsyningssystem: VD — vindmaskin, R — girkasse, G — generator, V — likeretter, I — inverter, U — kontrollenhet, ES — kraftsystem

Karakteristikk av systemvindkraftverk (WPP):

1. De er plassert på steder med stort vindpotensial.

2.De har kapasitet til kraftenheter: 1500-2000 kW og mer for en kontinental base og 4000-5000 kW for en hav- og landbase.

3. Det benyttes asynkrone generatorer med ekornrotor og synkrone (ofte med permanent magneteksitasjon) med lav generatorspenning (0,50-0,69 kV).

4. Lav effektivitet av stasjonen — 30-40%.

5. Manglende varmebelastning.

6. Høy manøvrerbarhet, men full avhengighet av værforhold.

7. Rekkevidde for driftsvindhastigheter fra 3,0-3,5 til 20-25 m / s. Når vindhastigheten er mindre enn 3,0-3,5 m / s og mer enn 20-25 m / s, kobles vindturbinene fra nettet og installeres i en ikke-arbeidsposisjon, og når vindhastigheten er gjenopprettet, vindturbiner kobles til nettet og akselereres ved hjelp av en generator som opererer i motormodus.

8. Manglende valg av elektrisk kraft ved generatorspenning (unntatt eget behov).

9. Overføring av elektrisitet til forbrukere ved spenninger på 10, 35, 110, kV.

Moderne vindenergi i mange land i verden er en del av energisystemene, og i noen land er det en av hovedkomponentene i alternativ energi basert på fornybare energikilder. Les mer om det her: Utvikling av vindenergi i verden