Vēja elektrostacijas

Vēja elektrostacija (HES) ir savstarpēji savienotu iekārtu un būvju komplekss, kas paredzēts vēja enerģijas pārvēršanai cita veida enerģijā (elektriskajā, mehāniskajā, siltumenerģijā utt.).

Vēja turbīna kā vēja turbīnas galvenā daļa sastāv no vēja turbīnas, sistēmas vēja enerģijas pārvadīšanai slodzei (lietotājam) un paša vēja enerģijas lietotāja (katra ierīce: elektriskās mašīnas ģenerators, ūdens sūknis, sildītājs, utt.) .

Vēja turbīna ir ierīce vēja kinētiskās enerģijas pārvēršanai vēja turbīnas darba kustības mehāniskajā enerģijā. Darba kustības, ko veic vēja turbīna, var būt dažādas. Mūsdienās esošajās vēja turbīnās kā darba kustība tiek izmantota apļveida rotācijas kustība. Tajā pašā laikā ir zināmi daudzi priekšlikumi (dažkārt pat īstenoti) par cita veida darbaspēka kustības izmantošanu, piemēram, oscilējošu.

Vēja turbīnas lāpstiņu sistēmai (vēja ratam) var būt atšķirīgs dizains.Mūsdienu vēja turbīnās lāpstiņu sistēma ir izgatavota cietu lāpstiņu veidā ar spārnu profilu šķērsgriezumā (dažkārt šajā gadījumā tiek lietoti termini "lāpstiņas" vai dzenskrūves vēja turbīnas).

Zināmas veiksmīgi strādājošas asmeņu sistēmas, kurās lāpstiņu vietā tiek izmantoti rotējoši cilindri (izmantojot Magnusa efektu). Ir priekšlikumi izveidot asmeņu sistēmu, kuras pamatā ir dažāda veida asmeņi ar elastīgām virsmām (burām).

Tāpēc lāpstiņa — tā ir dzenskrūves sastāvdaļa, kas rada griezes momentu. Vēja turbīnas lāpstiņu sistēmai ar funkcionējošu apļveida rotācijas kustību var būt horizontāla vai vertikāla rotācijas ass.

Aprēķinot un projektējot konkrētu vēja turbīnu, papildus tās darbības vēja apstākļiem ir jāņem vērā gan vēja turbīnas, tīkkoka, gan visas vēja turbīnas īpašības. Šajā sakarā vēja turbīnas klasificē pēc šādiem kritērijiem:

• saražotās enerģijas veids,

• jaudas līmenis,

• Pieraksts

• Pielietojuma jomas,

• zīme vēja turbīnas pastāvīgai vai mainīga ātruma darbībai,

• vadības metodes,

• pārvades sistēmas veids.

Atkarībā no saražotās enerģijas veida visas vēja elektrostacijas iedala vēja enerģijā un vēja enerģijā. Elektriskās vēja turbīnas savukārt iedala iegultās instalācijās, kas ģenerē līdzstrāvas vai maiņstrāvas elektroenerģiju. Mehāniskās vēja turbīnas tiek izmantotas darbināmu mašīnu vadīšanai.

Atkarībā no mērķa līdzstrāvas elektriskās vēja turbīnas iedala vēja garantētās, lietotāja garantētās barošanas un negarantētās barošanas avotos.Elektriskās vēja turbīnas ar maiņstrāvu iedala autonomās, hibrīdās, kas darbojas paralēli salīdzināmas jaudas elektroapgādes sistēmai (piemēram, ar dīzeļstaciju), tīklā, kas darbojas paralēli jaudīgai elektroenerģijas sistēmai.

Vēja turbīnu klasifikāciju pēc pielietojuma jomām nosaka to mērķis.

Aprēķinot un projektējot vēja turbīnu un izvēloties tās nominālos parametrus, ir jāņem vērā slodzes veids (elektriskais ģenerators, ūdens sūknis utt.), vēja enerģijas pārvades sistēmas veids lietotājam, elektroenerģijas veids. ģenerēšanas un uzglabāšanas sistēma.

Vēja enerģijas pārvades sistēma ir definēts dažādu ierīču komplekts enerģijas pārvadīšanai no vēja riteņa vārpstas uz attiecīgās vēja turbīnas mašīnas (lietotāja) vārpstu, palielinot vai nepalielinot iekārtas rotācijas ātrumu. Mūsdienu vēja enerģētikā visbiežāk tiek izmantota mehāniskā enerģijas pārvades metode.

Enerģijas ražošanas sistēma ir elektrisko mašīnu ģenerators un ierīču komplekts (vadības ierīces, spēka elektronika, akumulators utt.), lai izveidotu savienojumu ar lietotāju ar standarta elektroenerģijas parametriem.

Tiek ražotas un ekspluatētas vēja turbīnas ar jaudu no dažiem vatiem līdz tūkstošiem kilovatu. Ir četras grupas: ļoti maza jauda — mazāka par 5 kW, mazjauda — no 5 līdz 99 kW, vidēja jauda — no 100 līdz 1000 kW, liela jauda — virs 1 MW. Katras grupas vēja turbīnas viena no otras galvenokārt atšķiras pēc konstrukcijas, pamatu veida, vēja turbīnu uzstādīšanas metodes, vadības sistēmas, vēja enerģijas pārvades sistēmas, uzstādīšanas metodes un apkopes metodes.

Ir sasniegts dominējošais horizontālās ass vēja turbīnu sadalījums.

attēlā. 1 parādīta vēja parka būvniecība un vispārējs vēja parka skats.

Rīsi. 1. Vēja elektrostacijas dizains: 1 — vēja turbīna (vēja ritenis), 2 — vēja turbīna, 3 — ģenerators, 4 — ātrumkārba, 5 — pagrieziena galds, 6 — mērierīce, 7 — vēja turbīnas mastā ir vēja turbīna. un elektriskais ģenerators, kas savienots ar vēja turbīnas vārpstu tieši vai caur pārnesumkārbu.

Vēja turbīnā ir vēja turbīna un elektriskais ģenerators, kas tieši vai caur pārnesumkārbu savienots ar vēja turbīnas vārpstu.

Vēja parks (VES) sastāv no vairākām vēja turbīnām, kas darbojas paralēli un piegādā saražoto elektroenerģiju energosistēmā.

Mērierīce dod signālu pagriezt vēja galvu, mainoties vēja virzienam vai stiprumam, kā arī regulē lāpstiņu griešanās leņķi atkarībā no vēja stipruma.

Ir vēja turbīnas uz 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. Vēja turbīnai 500 kW ir: masts ar augstumu 40-110 m, vēja galva ar masu 15-30 tonnas, rotācijas frekvence n = 20-200 apgr./min, ģeneratora rotora ātrums ir 750- 1500 apgr./min (piedziņa ar pārnesumu) vai 20-200 apgr./min (tiešā piedziņa).

Kā ģeneratori vēja turbīnās bieži tiek izmantoti asinhronie vāveres ģeneratori, kas atšķiras no sinhronajiem ar lielāku uzticamību, konstrukcijas vienkāršību un mazāku svaru, kas nepieciešams, lai palielinātu vēja elektrostacijas uzticamību.

Vēja turbīnas var darboties autonomi vai paralēli energosistēmai.Autonomās darbības laikā ZS vēja turbīnas griešanās ātrums netiek regulēts vai uzturēts ± 50% robežās, tāpēc ģeneratora spaiļu frekvence un spriegums nav nemainīgs, tas ir, saražotā elektriskā jauda ir nekvalitatīva, un lietotāji no šādām vēja turbīnām bieži vien nav augstas kvalitātes prasības (galvenokārt apkures ierīcēm). Lai iegūtu augstas kvalitātes enerģiju, tiek izmantoti stabilizatori, kas sastāv no taisngrieža, invertora un akumulatora.

Jaudīgas vēja turbīnas darbojas paralēli energosistēmai (2. att.). Šis paralēlais savienojums nodrošina, ka vēja turbīnas frekvence, spriegums un ātrums ir nemainīgs. Jauda, ​​ko ģenerators dod tīklam, ir atkarīga no dzinēja griezes momenta, un to nosaka vēja spēks.

Iespējama vēja turbīnas sadarbība ar tīklu ar pieslēgumu caur starpfrekvences pārveidotāju pie mainīgas vēja turbīnas rotācijas frekvences.

Lietojot asinhrono ģeneratoru, vēja turbīna var darboties arī ar mainīgu ātrumu, un ģenerators piegādā tīklam kvalitatīvu elektroenerģiju.Iedrošināšanai asinhronais ģenerators patērē reaktīvo jaudu no tīkla vai no speciālas kondensatoru bankas, un sinhronais ģenerators pats to rada.

Rīsi. 2… Vēja elektrostacijas paralēla darbība ar jaudīgu elektroapgādes sistēmu: VD — vēja mašīna, R — pārnesumkārba, G — ģenerators, V — taisngriezis, I — invertors, U — vadības bloks, ES — energosistēma.

Sistēmas vēja elektrostaciju (VES) raksturojums:

1. Tie atrodas vietās ar augstu vēja potenciālu.

2.Tiem ir spēka agregātu jauda: 1500-2000 kW un vairāk kontinentālajai bāzei un 4000-5000 kW jūras un krasta bāzei.

3. Tiek izmantoti asinhronie ģeneratori ar vāveres rotoru un sinhronie (bieži ar pastāvīgā magnēta ierosmi) ar zemu ģeneratora spriegumu (0,50-0,69 kV).

4. Zema stacijas efektivitāte — 30-40%.

5. Siltuma slodzes trūkums.

6. Augsta manevrētspēja, bet pilnīga atkarība no laika apstākļiem.

7. Darbības vēja ātruma diapazons no 3,0-3,5 līdz 20-25 m / s. Kad vēja ātrums ir mazāks par 3,0-3,5 m/s un lielāks par 20-25 m/s, vēja turbīnas tiek atvienotas no elektrotīkla un uzstādītas nedarba stāvoklī, bet, atjaunojoties vēja ātrumam, vēja turbīnas. ir savienoti ar tīklu un paātrināti, izmantojot ģeneratoru, kas darbojas motora režīmā.

8. Elektriskās jaudas izvēles trūkums pie ģeneratora sprieguma (izņemot pašu vajadzībām).

9. Elektroenerģijas pārvade patērētājiem pie spriegumiem 10, 35, 110, kV.

Mūsdienu vēja enerģija daudzās pasaules valstīs ir daļa no energosistēmām, un dažās valstīs tā ir viena no galvenajām alternatīvās enerģijas sastāvdaļām, kuru pamatā ir atjaunojamie enerģijas avoti. Vairāk par to lasiet šeit: Vēja enerģijas attīstība pasaulē