Vindkraftværker

Et vindkraftværk (HPP) er et kompleks af indbyrdes forbundne faciliteter og strukturer designet til at omdanne vindenergi til andre typer energi (elektrisk, mekanisk, termisk osv.).

Vindmølle som hoveddelen af ​​vindmøllen består af en vindmølle, et system til at overføre vindenergi til en belastning (bruger) og brugeren af ​​vindenergi selv (hver enhed: elektrisk maskingenerator, vandpumpe, varmelegeme, osv.).

En vindmølle er en anordning til at omdanne vindens kinetiske energi til mekanisk energi af vindmøllens arbejdsbevægelse. De arbejdsbevægelser, som en vindmølle laver, kan være forskellige. På eksisterende vindmøller i dag bruges cirkulær roterende bevægelse som arbejdsbevægelse. Samtidig kendes adskillige forslag (nogle gange endda implementeret) til brug af andre typer arbejderbevægelse, for eksempel oscillerende.

Et vindmøllevingesystem (vindhjul) kan have et andet design.I moderne vindmøller er vingesystemet lavet i form af solide vinger med en vingeprofil i tværsnit (nogle gange bruges udtrykkene «blade» eller propelvindmøller i dette tilfælde).

Kendte velfungerende vingesystemer, hvor der anvendes roterende cylindre i stedet for knive (ved hjælp af Magnus-effekten). Der er forslag om at skabe et vingesystem baseret på forskellige typer vinger med fleksible overflader (sejl).

Derfor klinge — Dette er en komponent af propellen, der genererer drejningsmoment. Vingesystemet på en vindmølle med en fungerende cirkulær roterende bevægelse kan have en vandret eller lodret rotationsakse.

Ved beregning og design af en specifik vindmølle er det ud over vindforholdene for dens drift nødvendigt at tage hensyn til både vindmøllens egenskaber, teaktræ og hele vindmøllen. I denne henseende klassificeres vindmøller efter følgende kriterier:

• type af genereret energi,

• strømniveau,

• aftale

• Anvendelsesområder,

• tegnet for drift med konstant eller variabel hastighed af vindmøllen,

• ledelsesmetoder,

• type transmissionssystem.

Afhængigt af den producerede energitype er alle vindkraftværker opdelt i vindenergi og vindenergi. Elektriske vindmøller er til gengæld opdelt i indlejrede installationer, der genererer jævn- eller vekselstrøm. Mekaniske vindmøller bruges til at drive kørende maskiner.

Afhængigt af formålet opdeles DC elektriske vindmøller i vindgaranteret, brugergaranteret strømforsyning, ikke-garanteret strømforsyning.Elektriske vindmøller med vekselstrøm er opdelt i autonome, hybride, der arbejder parallelt med et elektrisk kraftsystem med sammenlignelig effekt (for eksempel med et dieselanlæg), net, der fungerer parallelt med et kraftigt elektrisk kraftsystem.

Klassificeringen af ​​vindmøller efter anvendelsesområder er bestemt af deres formål.

Ved beregning og design af en vindmølle og valg af dens nominelle parametre er det nødvendigt at tage hensyn til typen af ​​belastning (elektrisk generator, vandpumpe osv.), typen af ​​vindkrafttransmissionssystem til brugeren, typen af ​​elektricitet generation og lagersystem.

Et vindenergitransmissionssystem er et defineret sæt af forskellige enheder til at overføre kraft fra akslen på vindhjulet til akslen på den tilsvarende vindmøllemaskine (bruger) med eller uden at øge maskinens rotationshastighed. I moderne vindenergi bruges oftest den mekaniske metode til energitransmission.

Strømgenereringssystemet er en generator af elektriske maskiner og et sæt enheder (kontrolenheder, kraftelektronik, batteri osv.) for at oprette forbindelse til en bruger med standard elparametre.

Vindmøller med effekt fra få watt til tusindvis af kilowatt fremstilles og drives. Der er fire grupper: meget lav effekt - mindre end 5 kW, lav effekt - fra 5 til 99 kW, medium effekt - fra 100 til 1000 kW, høj effekt - over 1 MW. Vindmøller i hver gruppe adskiller sig primært fra hinanden i design, fundamenttype, vindmølleinstallationsmetode, styresystem, vindenergitransmissionssystem, installationsmetode og vedligeholdelsesmetode.

Den overvejende fordeling af vandrette akse vindmøller er opnået.

I fig. 1 viser opførelsen af ​​en vindmøllepark og et overblik over vindmølleparken.

Ris. 1. Vindkraftværkets design: 1 — vindmølle (vindhjul), 2 — vindmølle, 3 — generator, 4 — gearkasse, 5 — drejeskive, 6 — måleanordning, 7 — vindmøllemast indeholder en vindmølle og en elektrisk generator forbundet til vindmølleakslen direkte eller gennem en gearkasse.

En vindmølle indeholder en vindmølle og en elektrisk generator forbundet til vindmøllens aksel direkte eller gennem en gearkasse.

En vindmøllepark (WPP) består af flere vindmøller, der arbejder parallelt og leverer genereret elektricitet til elsystemet.

Måleapparatet giver et signal om at dreje vindens hoved, når vindens retning eller styrke ændrer sig, og justerer også vingenes rotationsvinkel afhængigt af vindens styrke.

Der er vindmøller til 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. Vindmøllen til 500 kW har: en mast med en højde på 40-110 m, et vindhoved med en masse på 15-30 tons, en rotationsfrekvens n = 20-200 rpm, generatorrotorens hastighed er 750- 1500 o/min (kørsel med gear) eller 20-200 o/min (direkte kørsel).

Som generatorer i vindmøller anvendes ofte asynkrone egerngeneratorer, som adskiller sig fra synkrone i større pålidelighed, enkelt design og mindre vægt, hvilket er nødvendigt for at øge pålideligheden af ​​vindkraftværket.

Vindmøller kan fungere autonomt eller parallelt med elsystemet.Under autonom drift reguleres eller opretholdes HP-vindmøllens rotationshastighed ikke inden for ± 50%, derfor er frekvensen og spændingen af ​​generatorterminalerne ikke konstante, det vil sige, den genererede elektriske strøm er af dårlig kvalitet, og brugerne af sådanne vindmøller har ofte ikke høje kvalitetskrav (hovedsageligt varmeapparater). For at opnå energi af høj kvalitet anvendes stabilisatorer bestående af ensretter, inverter og batteri.

Kraftige vindmøller arbejder parallelt med elsystemet (fig. 2). Denne parallelforbindelse sikrer, at vindmøllens frekvens, spænding og hastighed er konstant. Den effekt, som generatoren giver til nettet, afhænger af motorens drejningsmoment og bestemmes af vindens kraft.

Eventuelt samarbejde mellem vindmøllen og nettet med tilslutning via en mellemfrekvensomformer ved variabel rotationsfrekvens af vindmøllen.

Når en asynkron generator anvendes, kan vindmøllen også køre med variabel hastighed, og generatoren leverer højkvalitets elektricitet til nettet. Til excitation forbruger den asynkrone generator reaktiv effekt fra nettet eller fra en speciel kondensatorbank, og synkron generator selv skaber det.

Ris. 2... Paralleldrift af et vindkraftværk med et kraftigt strømforsyningssystem: VD — vindmaskine, R — gearkasse, G — generator, V — ensretter, I — inverter, U — styreenhed, ES — strømsystem

Karakteristika for systemvindkraftværker (WPP):

1. De er placeret på steder med højt vindpotentiale.

2.De har kapacitet til kraftenheder: 1500-2000 kW og mere for en kontinental base og 4000-5000 kW for en hav- og kystbase.

3. Der anvendes asynkrone generatorer med egernrotor og synkrone (ofte med permanent magnet excitation) med lav generatorspænding (0,50-0,69 kV).

4. Lav effektivitet af stationen — 30-40%.

5. Manglende varmebelastning.

6. Høj manøvredygtighed, men fuld afhængighed af vejrforhold.

7. Område af driftsvindhastigheder fra 3,0-3,5 til 20-25 m/s. Når vindhastigheden er mindre end 3,0-3,5 m/s og mere end 20-25 m/s, kobles vindmøllerne fra nettet og installeres i en ikke-arbejdsstilling, og når vindhastigheden genoprettes, vindmøller er tilsluttet nettet og accelereret ved hjælp af en generator, der kører i motortilstand.

8. Manglende valg af elektrisk strøm ved generatorspænding (bortset fra eget behov).

9. Transmission af elektricitet til forbrugere ved spændinger på 10, 35, 110, kV.

Moderne vindenergi i mange lande i verden er en del af energisystemerne, og i nogle lande er det en af ​​hovedkomponenterne i alternativ energi baseret på vedvarende energikilder. Læs mere om det her: Udvikling af vindenergi i verden