CC BY
11ПРИМЕНЕНИЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ В СИСТЕМАХ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Г. В. Никитенко, Е. В. Коноплев
ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» (СтГАУ) пер. Зоотехнический, 12, г. Ставрополь, 355017, Россия Тел.: +7(8652) 34-65-09, +7(8652) 34-67-63
Коноплев Евгений Викторович
Сведения об авторе: ассистент кафедры ПЭЭСХ СтГАУ. Образование: факультет электрификации сельского хозяйства Ставропольского государственного сельскохозяйственного института по специальности «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» (2002 г.). Область научных интересов: нетрадиционная энергетика. Публикации: более 20 работ, 5 свидетельств и патентов на изобретение.
The Article is dedicated to decision of the problem of autonomous supply of the consumers to account of the use traditional and renewed sources to energy.
The Designed system of autonomous supply provides steady power supply the consumers to account of the work winds engine and engine of internal combustion on the general gross of the anisochronous generator, using electromagnetic muffs. The Offered antihunting circuit of the frequency of the rotation of the gross of the anisochronous generator allows to reach the nominal output parameter of the frequency and voltages on his (its) phase under changing ветровой to load. The Most interest presents energy mode, appearing under synchronous work two primary engines — a winds of the engine and engine of internal combustion on the general gross of the anisochronous generator. Posred-stvam given mode increases the level of the production to energy winds by engine, grows shorter the consuption a fuel by engine of internal combustion at supply of the consumers.
Ветер — один из наиболее мощных энергетических источников. Его использование в народном хозяйстве может быть значительно большим, чем в настоящее время.
Применение в системах автономного электроснабжения (САЭ) ветроэнергетических установок (ВЭУ) становится все более перспективным в связи с развитием новых технологий.
Реализация системы автономного электроснабжения с использованием ветроэнергетической установки роторного типа показана на рис. 1.
Структурная схема системы автономного электроснабжения потребителей представлена на рис. 2. Как видно, система автономного электроснабжения потребителей состоит из двигателя внутреннего сгорания (ДВС), двух электромагнитных муфт УС1 и УС2, асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором (АГ), батареи пусковых конденсаторов, системы автоматического пуска ДВС, системы автоматического управления, ветроколеса (ВК) и т. д., согласно рис. 2.
Для стабилизации напряжения асинхронного генератора используется электромагнитная муфта вязкого трения, работающая в режиме скольжения.
Рассмотрим основные режимы работы системы автономного электроснабжения с использованием ветроэнергетической установки.
1. Скорость ветра V< Кш1п. ДВС посредством УС2 соединен с АГ. Электроснабжение потребителей осуществляется за счет использования энергии ДВС. Регулирование мощности АГ осуществляется посредством регулирования мощности ДВС.
2. Скорость ветра Vmín < V< Vp1. ДВС подсоединен посредством УС2 к АГ. Регулирование мощности АГ осуществляется посредством регулирования мощности ДВС. Ветроколесо посредством УС1 подсоединено к асинхронному генератору при условии, что частота вращения вала ВК больше частоты вращения вала АГ. При этом выполняется условие VАГ = + ^ВС с учетом КПД преобразования механической энергии в
Статья поступила в редакцию 17.03.2007 г.
The article has entered in publishing office 17.03.2007.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE № 5(49) (2007) Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ № 5(49) (2007)
Г. В. Никитенко, Е. В. Коноплев
Применение ветроэнергетической установки в системах автономного электроснабжения
Рис. 1. Реализация системы автономного электроснабжения: 1 — ветродвигатель; 2 — мультипликатор; 3 — асинхронный генератор; 4 — двигатель внутреннего сгорания; 5 — аккумуляторная батарея; 6 — потребитель; 7 — тахогенераторы; 8 — электромагнитные муфты
Рис. 2. Система автономного электроснабжения потребителей с использованием ВЭУ
электрическую. В случае, если мощность на валу ВК РВК > Рн, стабилизация мощности АГ осуществляется посредством У01, работающей в режиме скольжения в зависимости от уровня напряжения на фазах АГ. В данном случае ДВС отсоединен от АГ и работает в режиме холостого хода.
3. Скорость ветра Ур1 < V< Ур2. Скорость ветра находится в рабочем диапазоне ветроустанов-ки. Мощность на валу ветроколеса достаточна
для электроснабжения потребителей. ДВС посредством У02 отсоединен от вала АГ и с учетом непостоянности скорости ветра работает на холостом ходу 5-10 мин. Если в течение этого времени мощность на валу ВК не стала меньше мощности потребителей, происходит остановка ДВС. ВК посредством У01 подсоединено к АГ. Стабилизация мощности АГ осуществляется посредством У01, работающей в режиме скольжения в зависимости от уровня напряжения на фазах АГ.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE № 5(49) (2007) Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ № 5(49) (2007)
Работы аспирантов и соискателей ученой степени
4. Скорость ветра V> Vp2. То есть скорость ветра больше максимальной. В данном случае ВК отсоединено от АГ и выведено из-под ветровой нагрузки. Происходит запуск ДВС, который вращает АГ, и электроснабжение потребителей осуществляется за счет энергии ДВС.
Емкости С1-С3 служат для возбуждения АГ. Время работы системы автономного электроснабжения обусловлено объемом бака для топлива ДВС и скоростью ветра за тот или иной промежуток времени.
В данной системе автономного электроснабжения используется автоматическое регулирование напряжения на фазах АГ посредством изменения уровня скольжения УС1 или посредством натяжения тросса акселератора ДВС в случае работы УС2 или же в случае совместной работы АГ от ВК (УС1) и ДВС (УС2).
Система линейных уравнений, характеризующих работу САЭ, представлена формулой (1):
РДВсПпередПАГ пРи V < V0';
РдВсПпередПАГ + 0,481 • 10-3 • Cp (V) • V3pl • Д2Лтранс при Vp1 > V > V0;
^аккЛпреобраз при V = Vp1;
0,481 •ÎO-3 • Cp (V) • V3p, • D \ранс (1)
при Vp1 > V > Vp 2;
^аккЛпреобраз при V ~ ^p2; РДВ0ПпередПАГ при V > Vp2-
P, Вт 400'
P =
где У0 — нижний предел рабочего диапазона скоростей ВЭУ, м/с; Ур2 — верхний предел рабочего диапазона скоростей ВЭУ, м/с; Vp1_p2 — рабочий диапазон ВЭУ, м/с; Ср(У) — коэффициент использования энергии ветра; Б — диаметр вет-
роколеса, м; п
Пдвс П акк
кпд
передачи, ДВС, аккумуляторов, преобразования энергии, асинхронного генератора.
Y = 233,39 + 15Щ -61,46X2 + 2X1X2,
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Рис. 3. Баланс мощностей: 1 — мощность АГ; 2 — мощность ДВС; 3 — мощность на валу ВК
Одним из важных параметров является расход топлива для ДВС, зависящего от мощности потребителей и длительности работы при электроснабжении потребителей совместно от ВК и ДВС.
Рассмотрим процесс работы системы автономного электроснабжения при одновременном использовании источников механической энергии ВК и ДВС.
Анализируя данный график, можно сделать вывод, что при совместном использовании ВК и ДВС для электроснабжения автономных потребителей происходит разгрузка работы ДВС (уменьшение мощности, уменьшение потребляемого топлива ДВС). При этом увеличивается уровень использования энергии ветроколеса.
Уравнение регрессии при совместной работе источников механической энергии примет вид:
(2)
где Х1 — первый фактор, мощность нагрузки; Х2 — второй фактор, мощность на валу ветроколеса.
Данный режим работы может быть использован в установках подобной структуры любой мощности для разгрузки работы ДВС. При этом экономия топлива при совместном использовании ВК и ДВС составляет 10-30 % по сравнению с раздельным использованием механических источников энергии.
ВК
AWEA Wind Energy Fall Symposium 2007
November 1-2, 2007 La Costa Resort and Spa, Carlsbad, CA
Program Chairperson: Tom Weis, Environmental Advisor to enXco / CEO, Wind Power Solutions
The American Wind Energy Association is pleased to announce the 3rd annual AWEA Wind Energy Fall Symposium being held November 1-2 at the La Costa Resort & Spa in Carlsbad, California.
The AWEA Fall Symposium will provide a unique educational program designed for wind energy professionals involved in, or looking to learn more about, the business, policy and technical issues of the wind industry. The Symposium will also provide outstanding business interaction and networking opportunities, all at a luxury resort located just north of San Diego, California.
This year's program will focus on wind power's critical ro-lein securing America's economic, environmental and energy future. Each session will discuss challenges facing the wind indus-
try and initiatives required to position wind power to be able to maximize its contribution to U.S. energy security.
The Symposium is designed to bring together wind energy professionals in all facets of the industry. For those new to the wind industry, a pre-conference seminar will be held on Wednesday afternoon, offering a comprehensive tutorial on the fundamentals of utility-scale wind energy. This tutorial is a perfect primer for the more detailed topics to be covered during the remainder of the Symposium. On Thursday and Friday, the Symposium program will include in-depth presentations and interactive discussions on the most important issues facing the wind industry, providing something for every interest.
http://www.awea.org/events/symposium07/
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE № 5(49) (2007) Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ № 5(49) (2007)
