Преимущества ветрогенераторов
Ветрогенератор – это устройство, которое предназначено для преобразования кинетической энергии потока ветра в механическую энергию вращения ротора с последующим ее преобразованием в электроэнергию.
Все ветрогенераторы можно разделить на три основные категории:
- Коммерческие.
- Бытовые.
- Промышленные.
Промышленные ветрогенераторы устанавливаются крупными энергетическими компаниями или государством. Такие генераторы объединяют в сети, называемые ветровыми электрическими станциями. Единственное важное требование к ветровым станциям - высокий среднегодовой уровень ветра. Мощность современных ветрогенераторов достигает 8 мегаватт. Их мощность зависит от мощности потока ветра, которая определяется скоростью ветра и одуваемой им площадью:
$N = (p*S*V^2)/2$
где: р - плотность воздуха; V - скорость ветра; S - ометаемая площадь.
К основным преимуществам применения ветрогенераторов в системах электроснабжения относятся следующие аспекты:
- энергия ветра является возобновляемой;
- ветрогенераторы практически не загрязняют окружающую среду;
- использование ветрогенераторов существенно снижает стоимость электроснабжения через центральные электросети;
- снижение затрат на получение энергии;
- высокий эксплуатационный срок;
- простота использования.
Особенности работы ветрогенераторов в составе системы электроснабжения
Самый распространенный и эффективный способ подключения ветрогенераторов к электроэнергетической системе - электрический. Данный способ заключается в использовании машинно-вентильных систем с асинхронным генераторами, у которых преобразователем частоты является система возбуждения. Функциональная схема такого способа представлена на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема подключения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
При таком способе каждый ветрогенератор соединен с трансформатором с целью увеличения напряжения до напряжения в сети. Связки «ветрогенератор – трансформатор» последовательно соединяются друг с другом, тем самым образуя ветряную электрическую станцию. Она включается в сеть посредством ее параллельного подключения к шине электрической подстанции. Электрической подстанцией обеспечивается сбор энергии со всех подключенных ветрогенераторов. Данный способ подключения обеспечивает стабильную отдачу мощности в случае совпадения фазы и частоты и позволяет использовать релейную защиту, автоматику и прочее оборудование подстанции для защиты энергетической системы от колебаний напряжения и частоты.
Если существует необходимость подключения нескольких ветряных электрический станций к одной подстанции, то можно использовать общий фидер, при помощи которого они соединяются. В данном случае фидер представляет собой связующее звено между подстанцией и объединенными станциями. Связь происходит при помощи трансформатора с регулировкой напряжения под нагрузкой, повышающего напряжение энергии, которая поступает с фидера, до уровня напряжения шины электрической подстанции. Пример схемы такого подключения изображен на рисунке ниже.
Рисунок 2. Схема подключения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
При помощи переключателя отпаек трансформатора с регулировкой напряжения под нагрузкой обеспечивается компенсация падения напряжения в линии.
При использовании синхронных генераторов, когда ветряные станции подключаются параллельно электроэнергетической системе, возможно возникновение взаимных колебаний ветрогенераторов, именно поэтому их точная синхронизация с энергосистемой трудновыполнимой задачей. Если мощность системы и ветряной электрической станцией, подключаемой к ней, соизмерима необходимо точное регулирование групп для поддержания заданного напряжения на шинах.
При параллельной работе энергосистемы и ветростанций необходимо: обеспечить интеллектуальную систему управления ветрогенераторами; поддерживать требуемое качество электрической энергии; обеспечить защиту ветрогенераторов при аварийных режимах работы; устранять различные виды помех; снижать потери в электроэнергетической системе; компенсировать реактивную мощность ( если в состав ветрогенератора входит асинхронный генератор); устранять гармоники, которые генерируются инверторами (когда в состав ветрогенераторов входит преобразователь частоты).
К интеллектуальной системе управления ветрогенераторов предъявляется ряд технических требований: формирование и выдача команд, которые обеспечивают управления системами ветрогенератора; обеспечение работоспособности при установленных эксплуатационных условиях; обеспечение регулирования частоты вращения ротора; обеспечение автоматического пуска и возможности последующей синхронизации; организация периодического контроля собственных систем и оборудования ветрогенератора.
