Vėjo jėgainės

Vėjo elektrinė (HE) – tai tarpusavyje sujungtų įrenginių ir konstrukcijų kompleksas, skirtas vėjo energijai paversti kitų rūšių energija (elektrine, mechanine, šilumine ir kt.).

Vėjo turbina, kaip pagrindinė vėjo jėgainės dalis, susideda iš vėjo turbinos, vėjo energijos perdavimo sistemos apkrovai (vartotojui) ir paties vėjo energijos vartotojo (kiekvienas įrenginys: elektros mašinos generatorius, vandens siurblys, šildytuvas, ir tt) .

Vėjo turbina yra įtaisas, skirtas vėjo kinetinę energiją paversti mechanine vėjo turbinos darbinio judėjimo energija. Vėjo turbinos darbiniai judesiai gali būti skirtingi. Šiandien esamose vėjo turbinose kaip darbinis judesys naudojamas sukamasis sukamasis judesys. Tuo pačiu metu yra žinoma daug pasiūlymų (kartais net įgyvendinama) dėl kitų rūšių darbo judėjimo, pavyzdžiui, svyruojančio, panaudojimo.

Vėjo turbinos menčių sistema (vėjo ratas) gali būti kitokio dizaino.Šiuolaikinėse vėjo turbinose menčių sistema yra pagaminta iš kietų menčių, kurių skerspjūvis yra sparno profilis (kartais šiuo atveju vartojami terminai „medžiai“ arba propelerinės vėjo turbinos).

Žinomos sėkmingai veikiančios ašmenų sistemos, kuriose vietoj ašmenų naudojami besisukantys cilindrai (naudojant Magnuso efektą). Yra siūlymų sukurti ašmenų sistemą, paremtą skirtingų tipų ašmenimis su lanksčiais paviršiais (burėmis).

Todėl mentė – tai sraigto komponentas, generuojantis sukimo momentą. Vėjo turbinos menčių sistema su veikiančiu sukamuoju judesiu gali turėti horizontalią arba vertikalią sukimosi ašį.

Skaičiuojant ir projektuojant konkrečią vėjo turbiną, be jos veikimo vėjo sąlygų, būtina atsižvelgti ir į vėjo jėgainės, tikmedžio, ir visos vėjo jėgainės charakteristikas. Šiuo atžvilgiu vėjo turbinos klasifikuojamos pagal šiuos kriterijus:

• pagamintos energijos rūšis,

• galios lygis,

• paskyrimas

• Taikymo sritys,

• pastovaus arba kintamo greičio vėjo turbinos veikimo ženklas,

• valdymo metodai,

• perdavimo sistemos tipas.

Priklausomai nuo gaminamos energijos rūšies, visos vėjo jėgainės skirstomos į vėjo energiją ir vėjo energiją. Elektrinės vėjo turbinos savo ruožtu skirstomos į įtaisytuosius įrenginius, gaminančius nuolatinę arba kintamąją srovę. Veikiančioms mašinoms varyti naudojamos mechaninės vėjo turbinos.

Pagal paskirtį nuolatinės srovės elektrinės vėjo jėgainės skirstomos į vėjo garantuotą, vartotojo garantuojamą maitinimą, negarantuotą maitinimą.Elektrinės vėjo turbinos su kintamąja srove skirstomos į autonomines, hibridines, veikiančias lygiagrečiai su panašios galios elektros energijos sistema (pavyzdžiui, su dyzeline jėgaine), tinklines, veikiančias lygiagrečiai su galinga elektros energijos sistema.

Vėjo turbinų klasifikavimas pagal taikymo sritis nustatomas pagal jų paskirtį.

Skaičiuojant ir projektuojant vėjo jėgainę bei parenkant jos vardinius parametrus, būtina atsižvelgti į apkrovos tipą (elektros generatorius, vandens siurblys ir kt.), vėjo energijos perdavimo vartotojui sistemos tipą, elektros energijos rūšį. generavimo ir saugojimo sistema.

Vėjo energijos perdavimo sistema yra apibrėžtas įvairių įtaisų, skirtų perduoti energiją iš vėjo rato veleno į atitinkamos vėjo turbinos mašinos (vartotojo) veleną, rinkinys, didinant mašinos sukimosi greitį arba jo nedidinant. Šiuolaikinėje vėjo energetikoje dažniausiai naudojamas mechaninis energijos perdavimo būdas.

Energijos gamybos sistema yra elektros mašinų generatorius ir prietaisų rinkinys (valdymo įtaisai, galios elektronika, baterija ir pan.), kad prisijungtumėte prie vartotojo su standartiniais elektros parametrais.

Gaminamos ir eksploatuojamos vėjo jėgainės, kurių galia nuo kelių vatų iki tūkstančių kilovatų. Skiriamos keturios grupės: labai mažos galios – mažiau nei 5 kW, mažos galios – nuo ​​5 iki 99 kW, vidutinės galios – nuo ​​100 iki 1000 kW, didelės galios – virš 1 MW. Kiekvienos grupės vėjo jėgainės viena nuo kitos pirmiausia skiriasi konstrukcija, pamatų tipu, vėjo jėgainių įrengimo būdu, valdymo sistema, vėjo energijos perdavimo sistema, montavimo būdu ir priežiūros būdu.

Pasiektas vyraujantis horizontalios ašies vėjo jėgainių pasiskirstymas.

Fig. 1 parodyta vėjo jėgainių parko statyba ir bendras vėjo parko vaizdas.

Ryžiai. 1. Vėjo jėgainės konstrukcija: 1 — vėjo turbina (vėjo ratas), 2 — vėjo turbina, 3 — generatorius, 4 — pavarų dėžė, 5 — patefonas, 6 — matavimo prietaisas, 7 — vėjo jėgainės stiebe yra vėjo turbina ir elektros generatorius, prijungtas prie vėjo turbinos veleno tiesiogiai arba per pavarų dėžę.

Vėjo turbinoje yra vėjo turbina ir elektros generatorius, tiesiogiai arba per pavarų dėžę prijungtas prie vėjo turbinos veleno.

Vėjo parkas (VES) susideda iš kelių lygiagrečiai veikiančių vėjo jėgainių, tiekiančių pagamintą elektros energiją į elektros sistemą.

Matavimo prietaisas duoda signalą pasukti vėjo galvą, kai keičiasi vėjo kryptis ar stiprumas, taip pat reguliuoja menčių sukimosi kampą priklausomai nuo vėjo stiprumo.

Yra vėjo jėgainių 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. 500 kW galios vėjo jėgainė turi: 40-110 m aukščio stiebą, 15-30 tonų masės vėjo galvutę, sukimosi dažnį n = 20-200 aps./min, generatoriaus rotoriaus greitį 750- 1500 aps./min (varoma su pavara) arba 20-200 aps./min (tiesioginė pavara).

Vėjo turbinose kaip generatoriai dažnai naudojami asinchroniniai voveraičių generatoriai, kurie nuo sinchroninių skiriasi didesniu patikimumu, konstrukcijos paprastumu ir mažesniu svoriu, kuris būtinas vėjo jėgainės patikimumui padidinti.

Vėjo turbinos gali veikti autonomiškai arba lygiagrečiai su elektros sistema.Autonominio veikimo metu AG vėjo jėgainės sukimosi greitis nėra reguliuojamas arba palaikomas ± 50% ribose, todėl generatoriaus gnybtų dažnis ir įtampa nėra pastovūs, tai yra, generuojama elektros energija nekokybiška, o vartotojai tokių vėjo jėgainių dažnai nekelia aukštų kokybės reikalavimų (daugiausia šildymo prietaisams). Norint gauti aukštos kokybės energiją, naudojami stabilizatoriai, susidedantys iš lygintuvo, keitiklio ir akumuliatoriaus.

Galingos vėjo jėgainės veikia lygiagrečiai su elektros sistema (2 pav.). Šis lygiagretus ryšys užtikrina, kad vėjo jėgainės dažnis, įtampa ir greitis būtų pastovūs. Galia, kurią generatorius suteikia tinklui, priklauso nuo variklio sukimo momento ir yra nulemta vėjo jėgos.

Galimas vėjo turbinos bendradarbiavimas su tinklu su jungtimi per tarpinį dažnio keitiklį esant kintamam vėjo jėgainės sukimosi dažniui.

Kai naudojamas asinchroninis generatorius, vėjo jėgainė gali veikti ir kintamu greičiu, o generatorius tiekia kokybišką elektros energiją į tinklą.Sužadinimui asinchroninis generatorius sunaudoja reaktyviąją galią iš tinklo arba iš specialaus kondensatorių bloko, o sinchroninis generatorius jį sukuria pats.

Ryžiai. 2… Lygiagretus vėjo jėgainės veikimas su galinga maitinimo sistema: VD – vėjo mašina, R – pavarų dėžė, G – generatorius, V – lygintuvas, I – inverteris, U – valdymo blokas, ES – elektros sistema.

Sisteminių vėjo jėgainių (VEE) charakteristikos:

1. Jie yra vietose, kuriose yra didelis vėjo potencialas.

2.Jie turi jėgos agregatų galią: 1500-2000 kW ir daugiau žemyninei bazei bei 4000-5000 kW jūrinei ir kranto bazei.

3. Naudojami asinchroniniai generatoriai su voverės rotoriumi ir sinchroniniai (dažnai su nuolatinio magneto sužadinimu) su žema generatoriaus įtampa (0,50-0,69 kV).

4. Žemas stoties efektyvumas — 30-40%.

5. Šilumos apkrovos trūkumas.

6. Didelis manevringumas, bet visiška priklausomybė nuo oro sąlygų.

7. Veikimo vėjo greičių diapazonas nuo 3,0-3,5 iki 20-25 m/s. Kai vėjo greitis mažesnis nei 3,0-3,5 m/s ir didesnis nei 20-25 m/s, vėjo jėgainės atjungiamos nuo tinklo ir įrengiamos nedarbinėje padėtyje, o atstačius vėjo greitį – vėjo jėgainės. prijungiami prie tinklo ir pagreitinami naudojant generatorių, veikiantį variklio režimu.

8. Nepasirenkama elektros galia esant generatoriaus įtampai (išskyrus savo poreikius).

9. Elektros energijos perdavimas vartotojams esant 10, 35, 110, kV įtampai.

Šiuolaikinė vėjo energija daugelyje pasaulio šalių yra energetikos sistemų dalis, o kai kuriose šalyse – vienas pagrindinių alternatyvios energijos, pagrįstos atsinaujinančiais energijos šaltiniais, komponentų. Daugiau apie tai skaitykite čia: Vėjo energetikos plėtra pasaulyje