Файл: Разработка ветровой электростанции для промышленного.docx
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 552
Скачиваний: 11
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Анализ конструкций ветрогенераторов
Выбор объекта для альтернативного электроснабжения
Дополнительно оборудование ветроэнергетической установки
Общие правила безопасности при монтаже ветроэнергетической установки
Определение технических характеристик ВЭУ
Аэродинамические параметры ВЭУ
Анализ результатов расчета характеристик ВЭУ
Применение редукторов в ветроустановках
Оценка технико-экономических показателей ВЭУ
частью ВЭУ. Применение инверторов в составе ВЭУ обязательно, если электроприемники, получающие энергию от ветрогенератора, чувствительны к качеству питающего напряжения.
Для питания крупных электропотребителей ВЭУ может использоваться в составе комплекса с дизельным или бензиновым генератором, солнечными батареями, а так же центральной сетью электроснабжения. Включаемый в систему дизельный или бензиновый генератор, солнечные батареи используются как резервные источники зарядки аккумуляторных батарей (далее АКБ) и для генерации необходимой электрической мощности, на случай длительного безветрия. Таким образом, создается надежная и экономичная система автономного гарантированного электроснабжения.
Параметры ветроэнергетической установки зависят от объема электроэнергии, который должен вырабатываться и ветроэнергетического потенциала места, где предлагается установка ветряка.
Ветровой потенциал местности характеризуется значением среднегодовой скорости ветра .
Объем электроэнергии, который может быть произведен ветряком, зависит от площади поверхности лопастей, ометаемых ветром. Эта площадь определяется диаметром (или радиусом) ветроколеса [3, стр. 15]. Зависимость между скоростью ветра и электрической мощностью, вырабатываемой ветрогенератором, отражает формула:
, (3.3)
где – коэффициент использования энергии ветра;
Определим критерии, в соответствии с которыми следует проводить выбор конкретной модели ветрогенератора.
Первый критерий – это среднегодовая скорость ветра на установочной площадке.
Второй критерий – величина, вырабатываемой электрической мощности.
Третий – значение стартовой скорости ветра, варьирующейся для разных моделей в пределах от 2-х до 4-х м/с.
Четвертый – номинальная скорость ветра, составляющая обычно 8 – 15 м/с.
Среднюю годовую скорость ветра определяем с использованием шкалы Бофорта и данных, полученных путем наблюдения за видимым действием
ветра в течение года (рис. 3.2) на площадке, планируемой к установке ветрогенератора.
Рисунок 3.2 – Средняя скорость ветра по месяцам
Средняя годовая скорость ветра по шкале Бофорта и данным метеонаблюдений составляет
=6 м/с. (3.4)
Для выбора ветрогенератора можно использовать мощностную характеристику, наглядно отражающую возможности ВЭУ и представляющую собой зависимость вырабатываемой электрической мощности от скорости ветра. Данная характеристика обычно снимается экспериментально и приводится в техническом описании ветрогенераторов.
На основе анализа данных, представленных на сайтах производителей, предварительно выбираем для альтернативного электроснабжения столярного цеха ветровую установку типа WH6.4-5000. На рисунке 3.3 приведена мощностная характеристика данной ВЭУ.
Ветрогенератор WH6.4-5000 характеризуется номинальной мощностью
5 кВт. Функционирует при начальной скорости ветра в 2,5 м/с. На средней годовой скорости ветра в 6 м/с вырабатываемая мощность, равна примерно 10000 Вт. Для генерирования мощности в 14905Вт необходимо не менее двух
«ветряков»:
Рисунок 3.3 – Мощностная характеристика ветрогенератора типа WH6.4-5000
Ветрогенераторы Weswen являются одними из самых передовых в мире, благодаря использованию запатентованного магнитного материала, а также специальных сплавов меди, авиационного алюминия и нержавеющей стали. Данные ветрогенераторы могут генерировать больше энергии, чем конкурентные модели. Коэффициент использования энергии ветра высок, при этом КПД генератора составляет более 80%. Вал и хвост крыла выполнены из стали, полюсной хвост – из марганцевой стали. Использование высококачественных материалов обеспечивает надежность и долговечность. Стабильная работа системы. В модели WH4.6-5000W и выше экономически обосновано использование интеллектуальной системы управления Siemens PLC, которая реализует функции: самозащиты, автоматического поиска оптимального направления ветра, мониторинг и т.д., это исключает рыскания вала ветрогенератора, обеспечивает плавное управление коробкой передач, что в свою очередь увеличивает надежность и срок службы всей системы.
Дополнительное оборудование в базовый комплект не входит, так как для различных ветровых условий и электрических нагрузок на одну и ту же модель ВЭУ возможна установка различных по мощности инверторов и различного количества аккумуляторов. Дополнительное оборудование подбирается индивидуально для каждого объекта.
«Аккумуляторные батареи – накапливают электроэнергию для использования в безветренные часы. Также они выравнивают и стабилизируют выходное напряжение генератора. Благодаря АКБ можно получить стабильное напряжение без перебоев даже при порывистом ветре» [35, 36]. В безветренную погоду питание электроприемников осуществляется от аккумуляторных батарей.
Стабильную и надежную работу ветрогенераторов гарантируют также разные типы аккумуляторных устройств. Среди них отмечают:
Автомобильные стартерные АКБ, которые относятся к самым простым видам батарей. Они подразделяются на обслуживаемые и герметизированные. Первый вид АКБ, выдерживающий до 100 циклов разрядов, предусматривает регулярную проверку уровня электролита и ежегодное наполнение дистиллированной водой, соответствующей требованиям ГОСТа. Герметизированные устройства представляют необслуживаемый вид батарей, выдерживающих до 200 циклов разрядов. После выработки ресурса подлежат утилизации.
Гелевые АКБ относятся к необслуживаемому виду химических
источников электрической энергии. Они отличаются наличием специального загустителя селикогеля в составе кислотного электролита и повышенной чувствительностью к перезарядам. Пластины производятся обычной штамповкой или с использованием «намазной» технологии. Низкое значение конечного напряжения, по сравнению с другими типами АКБ, обеспечивает небольшое количество циклов разрядов, которое варьируется в пределах 350 раз.
Помимо АКБ и аккумуляторов в состав ВЭУ могут входить следующие устройства.
Стабилизатор напряжения (с расширенным диапазоном входящего напряжения), позволяющий при его использовании в составе различных систем гарантированно получать на выходе с генератора напряжение уровня 220/380В.
Данное устройство обычно применялось ранее в системах, где для приемников стабильное напряжение являлось важным.
Управляющие устройства, которые могут, например, сочетать в себе мощную систему возбуждения асинхронного генератора и мощное выпрямительно-зарядное устройство с ШИМ-регулированием. Основным преимуществом данных устройств является возбуждение асинхронного генератора всего при трех оборотах ветроколеса. Уже при столь малых оборотах создается ток, достаточный для устойчивой зарядки АКБ.
«АВР – автоматический ввод резервного источника питания. Производит автоматическое переключение между несколькими источниками электропитания за промежуток в 0,5 секунды при исчезновении основного напряжения. Позволяет объединить ветрогенератор, электросеть,
Для питания крупных электропотребителей ВЭУ может использоваться в составе комплекса с дизельным или бензиновым генератором, солнечными батареями, а так же центральной сетью электроснабжения. Включаемый в систему дизельный или бензиновый генератор, солнечные батареи используются как резервные источники зарядки аккумуляторных батарей (далее АКБ) и для генерации необходимой электрической мощности, на случай длительного безветрия. Таким образом, создается надежная и экономичная система автономного гарантированного электроснабжения.
Параметры ветроэнергетической установки зависят от объема электроэнергии, который должен вырабатываться и ветроэнергетического потенциала места, где предлагается установка ветряка.
Ветровой потенциал местности характеризуется значением среднегодовой скорости ветра .
Объем электроэнергии, который может быть произведен ветряком, зависит от площади поверхности лопастей, ометаемых ветром. Эта площадь определяется диаметром (или радиусом) ветроколеса [3, стр. 15]. Зависимость между скоростью ветра и электрической мощностью, вырабатываемой ветрогенератором, отражает формула:
, (3.3)
где – коэффициент использования энергии ветра;
-
радиус ветроколеса, ; -
плотность воздуха (при нормальных условиях ); – среднегодовая скорость ветра ; -
КПД электромеханического преобразователя энергии ( ).
Определим критерии, в соответствии с которыми следует проводить выбор конкретной модели ветрогенератора.
Первый критерий – это среднегодовая скорость ветра на установочной площадке.
Второй критерий – величина, вырабатываемой электрической мощности.
Третий – значение стартовой скорости ветра, варьирующейся для разных моделей в пределах от 2-х до 4-х м/с.
Четвертый – номинальная скорость ветра, составляющая обычно 8 – 15 м/с.
Среднюю годовую скорость ветра определяем с использованием шкалы Бофорта и данных, полученных путем наблюдения за видимым действием
ветра в течение года (рис. 3.2) на площадке, планируемой к установке ветрогенератора.
Рисунок 3.2 – Средняя скорость ветра по месяцам
Средняя годовая скорость ветра по шкале Бофорта и данным метеонаблюдений составляет
=6 м/с. (3.4)
Для выбора ветрогенератора можно использовать мощностную характеристику, наглядно отражающую возможности ВЭУ и представляющую собой зависимость вырабатываемой электрической мощности от скорости ветра. Данная характеристика обычно снимается экспериментально и приводится в техническом описании ветрогенераторов.
На основе анализа данных, представленных на сайтах производителей, предварительно выбираем для альтернативного электроснабжения столярного цеха ветровую установку типа WH6.4-5000. На рисунке 3.3 приведена мощностная характеристика данной ВЭУ.
Ветрогенератор WH6.4-5000 характеризуется номинальной мощностью
5 кВт. Функционирует при начальной скорости ветра в 2,5 м/с. На средней годовой скорости ветра в 6 м/с вырабатываемая мощность, равна примерно 10000 Вт. Для генерирования мощности в 14905Вт необходимо не менее двух
«ветряков»:
Рисунок 3.3 – Мощностная характеристика ветрогенератора типа WH6.4-5000
Ветрогенераторы Weswen являются одними из самых передовых в мире, благодаря использованию запатентованного магнитного материала, а также специальных сплавов меди, авиационного алюминия и нержавеющей стали. Данные ветрогенераторы могут генерировать больше энергии, чем конкурентные модели. Коэффициент использования энергии ветра высок, при этом КПД генератора составляет более 80%. Вал и хвост крыла выполнены из стали, полюсной хвост – из марганцевой стали. Использование высококачественных материалов обеспечивает надежность и долговечность. Стабильная работа системы. В модели WH4.6-5000W и выше экономически обосновано использование интеллектуальной системы управления Siemens PLC, которая реализует функции: самозащиты, автоматического поиска оптимального направления ветра, мониторинг и т.д., это исключает рыскания вала ветрогенератора, обеспечивает плавное управление коробкой передач, что в свою очередь увеличивает надежность и срок службы всей системы.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 19
Дополнительно оборудование ветроэнергетической установки
Дополнительное оборудование в базовый комплект не входит, так как для различных ветровых условий и электрических нагрузок на одну и ту же модель ВЭУ возможна установка различных по мощности инверторов и различного количества аккумуляторов. Дополнительное оборудование подбирается индивидуально для каждого объекта.
«Аккумуляторные батареи – накапливают электроэнергию для использования в безветренные часы. Также они выравнивают и стабилизируют выходное напряжение генератора. Благодаря АКБ можно получить стабильное напряжение без перебоев даже при порывистом ветре» [35, 36]. В безветренную погоду питание электроприемников осуществляется от аккумуляторных батарей.
Стабильную и надежную работу ветрогенераторов гарантируют также разные типы аккумуляторных устройств. Среди них отмечают:
Автомобильные стартерные АКБ, которые относятся к самым простым видам батарей. Они подразделяются на обслуживаемые и герметизированные. Первый вид АКБ, выдерживающий до 100 циклов разрядов, предусматривает регулярную проверку уровня электролита и ежегодное наполнение дистиллированной водой, соответствующей требованиям ГОСТа. Герметизированные устройства представляют необслуживаемый вид батарей, выдерживающих до 200 циклов разрядов. После выработки ресурса подлежат утилизации.
Гелевые АКБ относятся к необслуживаемому виду химических
источников электрической энергии. Они отличаются наличием специального загустителя селикогеля в составе кислотного электролита и повышенной чувствительностью к перезарядам. Пластины производятся обычной штамповкой или с использованием «намазной» технологии. Низкое значение конечного напряжения, по сравнению с другими типами АКБ, обеспечивает небольшое количество циклов разрядов, которое варьируется в пределах 350 раз.
Помимо АКБ и аккумуляторов в состав ВЭУ могут входить следующие устройства.
Стабилизатор напряжения (с расширенным диапазоном входящего напряжения), позволяющий при его использовании в составе различных систем гарантированно получать на выходе с генератора напряжение уровня 220/380В.
Данное устройство обычно применялось ранее в системах, где для приемников стабильное напряжение являлось важным.
Управляющие устройства, которые могут, например, сочетать в себе мощную систему возбуждения асинхронного генератора и мощное выпрямительно-зарядное устройство с ШИМ-регулированием. Основным преимуществом данных устройств является возбуждение асинхронного генератора всего при трех оборотах ветроколеса. Уже при столь малых оборотах создается ток, достаточный для устойчивой зарядки АКБ.
«АВР – автоматический ввод резервного источника питания. Производит автоматическое переключение между несколькими источниками электропитания за промежуток в 0,5 секунды при исчезновении основного напряжения. Позволяет объединить ветрогенератор, электросеть,