Лекция №11 Выбор характеристик вк
Определяется целями, которые ставятся перед ВЭУ, то есть какую энергию будет вырабатывать установка.
При выборе характеристик руководствуются двумя требованиями:
максимизировать производство энергии за год с целью уменьшения, например, потребления топлива;
обеспечить производство определенного минимума энергии даже при слабом ветре, чтобы сохранить работоспособность других установок (например, насосов).
Нужно учитывать характеристики других устройств потребителей и непостоянство скорости ветра.
Средняя мощность на валу, если энергия воздушного потока, передаваемая ВК:
(1)
где ФИ – функция распределения вероятности скорости ветра (учитывать изменение параметров во времени не предусмотрено);
ФИ – ?
(2)
где С – параметр близкий к средней скорости ветра, которая берется из метеорологических наблюдений за определенный период.
Важно знать какую мощность может вырабатывать установка постоянно.
В ВЭУ важнее определить не суммарное количество энергии, а мощность, которую ВЭУ может производить постоянно (автономно), так как при сильном ветре ВЭУ может производить лишнюю энергию, которая лишняя для потребителей, а при слабом ветре нужны дополнительные источники энергии.
Если Uср < 5 м/с – не рационально.
Если Uср > 8 м/с – наиболее эффективно.
В Кузбассе Uср около 4…5 м/с.
Наилучшим местом для размещения ВЭУ является гладкая куполообразная и ничем не затемненная возвышенность.
Производство электроэнергии с помощью вэу
Наиболее эффективным способом производства на ВЭУ является производство электроэнергии (должны быть требования соблюдаются к частоте и напряжению).
Требования к вэу в зависимости от потребителей
Особенности ВЭУ, которые учитывают при проектировании:
противоречия системы ветровое колесо - электрогенератор. Для максимальной эффективности работы колеса, необходимо изменять частоту его вращения при изменении скорости ветра, таким образом, для максимальной эффективности работы электрогенератора необходима постоянная частота вращения.
механические системы управления частотой вращения ВК достаточно сложны и дороги, гораздо эффективней и дешевле управлять ВК, изменяя электрическую нагрузку электрогенератора (подключая или отключая потребителей);
оптимальная частота вращения ВК тем меньше, чем больше его радиус, поэтому только очень малые ВК с радиусом меньше 2 м можно соединять с генератором напрямую без редуктора. При больших диаметрах ВК применяют повышающий редуктор, что усложняет и удорожает ВЭУ;
в конструкции ВЭУ предусматривают возможность отключения генератора от колеса и вращения его от химического или механического аккумулятора, поэтому систему управления генератора не связывают с управлением колеса. Но все равно необходимы демпфирующие устройства, чтобы предотвращать механические удары, устранение вибрации и т.д.
Специфические требования к выходным параметрам вэу
а) наиболее благоприятные ветровые условия существуют, как правило, в малонаселенных районах (в горах, на море);
б) из потребителей в отдаленных районах требуется 5-10% качества энергии, требования по частоте и другим параметрам (двигатели, электронные устройства). Целесообразно строить систему электроснабжения так, чтобы она могла обеспечить потребителя, как дешевой энергией без стабилизации (для отопления), так и дорогого со стабилизированными параметрами (для электродвигателей);
в) в сельской местности сети маломощные, низковольтные 33 кВ и будет много потерь, поэтому не рационально подключать к сетям, и делать автономными;
г) так как периоды безветрия неизбежны, поэтому параллельно с ВЭУ нужно ставить ДЭС, мини ТЭЦ.
В зависимости от мощности ВЭУ разделяются на 3 класса в зависимости от относительной мощности установки и полной мощности системы, куда она могут подключаться.