Мощност на вятърна турбина
Какво определя мощността на вятърната турбина?
Мощността на вятърната турбина зависи от:
1. От мощността на вятърната турбина
2. От мощността на генератора
3. От правилните изчисления и монтаж на станцията
На първо място в тази поредица поставям вятърния ротор само поради причините, че вятърът в тази система е основен. Има вятър - генераторът се върти, произвежда се ток. Няма вятър - системата не произвежда, не генерира енергия.
Проектантите, като правило, изчисляват работата на ортогоналните вятърни паркове за средните параметри на вятърните натоварвания. Обикновено това са скорости на вятъра от 2,5 m/s до 11 m/s. Освен това при скорост на вятъра над 15-18 m/s такива станции преминават в режим на аеродинамично спиране. Ако сравним ортогоналните станции с хоризонталните, тогава хоризонталните станции, с увеличаване на скоростта на вятъра, непрекъснато набират мощност.
Нека си представим критична ситуация - скоростта на вятъра е достигнала някаква екстремна стойност, например 18 m / s и повече. Какво ще се случи с ортогоналния вятърен парк?
- аеродинамично спиране. Турбулентните потоци ще го спрат, след което станцията ще започне да увеличава скоростта и ако потокът на вятъра остане над 18 m / s, тогава станцията ще се забави отново след определена скорост. Този цикъл ще се повтори. При намаляване на скоростта на вятъра под 18 m/s, станцията ще се върти с изчислената скорост.Тази характеристика на ортогоналните станции задава максималната мощност на вятърната турбина въз основа на проектните й параметри.
В статията правя граничната скорост на вятъра 18 m / s, въпреки че тази скорост може да се движи в една или друга посока, в зависимост от конструктивните характеристики на станцията. Така,например днес ортогоналните станции работят при скорост на вятъра 25 m/s. и по-високи.
И как ще се държи хоризонтална станция в такава ситуация?
- Ще се върти до критични моменти и ако изчислените степени на стабилност бъдат превишени, станцията може да се самоунищожи. Т.е.на практика производството на електроенергия клони към безкрайност. Този факт налага редица конструктивни особености при проектирането на хоризонтални станции.
В тази статия ще разгледам основните принципи на отнемане на енергия от ортогонална станция, ротационна станция от вертикален тип.
И така, по-нагоре в текста беше отбелязано, че станциите от ротационен тип са способни на аеродинамично самоспиране. Това свойство на вертикалните станции помогна на дизайнерите да премахнат въпросите по време на разработката:
1. Стабилизиране на генерираната мощност на вятърната турбина,
2. Осигуряване на якостните характеристики на ротора
А това означава, че имаме възможност да изчислим мощността на ортогонална станция за строго определени параметри на вятъра и конструктивно, срещу сравнително малка такса, да приложим това решение.
Основни параметри на изчисляване на вятърни турбини на практика.
1. Изчисляване на параметрите на мощността на вятърния ротор в зависимост от скоростта на вятъра
2. Изчисляване на скоростта на въртене на вятърния ротор
3. Изчисляване на якостта на ротора.
1. Изчисляване на параметрите на мощността на вятърния ротор в зависимост от скоростта на вятъра.
При изчисляване на вятърната турбина се вземат предвид следните параметри:
- Плътност на вятърния поток в експлоатираната климатична зона
- Площ на вятърния ротор (използваема пометена площ)
- Конструкция на ротора
Нарушаването на един от параметрите води до намаляване на генерираната мощност.
Кубична зависимостмощността на вятърната турбина върху скоростта на вятърния поток, прави тази стойност решаваща при изчисляване на мощността на вятърната турбина.
Структурно, за да премахнете силата на вятърния поток, се нуждаете от строго определена зона на вятърния ротор, правилно направено острие, с добър КИЕВ.
Намаляването на параметрите на ротора ще измести получаването на декларираната мощност към зоната с висока скорост на вятъра.
2. Изчисляване на скоростта на вятърния ротор
Скоростта на ротора е много важна. Ако роторът не осигурява скоростта на въртене на генератора, тогава генераторът няма да достигне декларираните напрежения. Станцията няма да работи.
Определящата стойност за изчисляване на скоростта на вятърен ротор е коефициентът на засенчване на ротора. Освен това коефициентът на засенчване влияе както на тягата на ротора, така и на неговите обороти в обратно пропорционална зависимост. Всяка организация създава станции по свои собствени коефициенти на засенчване.
И разбира се, профилът на крилото, съответно КИЕВ на крилото, и работните ъгли на атака на лопатките имат много голямо влияние върху скоростта на ротора.
Крилото е добре тествано и има много дизайни за високи скорости в самолетната индустрия, но практически няма дизайн на профила на крилото за ниски скорости. Като правило се използват (в най-добрия случай) обикновени самолетни профили.
Dealan Energo е разработил и използва собствен профил на крилото, който се държи добре в целия диапазон на вятъра. Крилото с индивидуален профил е тествано и се произвежда масово.
3. Изчисляване на якостта на ротора.
Механичната якост на ротора е много важна стойност. От това зависи оперативният капацитет на вятърния парк, характеристиките на станцията и мерките за безопасност по време на експлоатацията на вятърния парк.
Мощността, въртящият момент на вятърната турбина се предава нанискооборотен генератор, който е неразделна част при създаването на вятърни паркове. Генераторът трябва да осигурява производството на декларираната мощност при декларираната скорост. Графикът за натоварване на генератора винаги е в съответствие с графика за натоварване на вятърната турбина, в противен случай станцията няма да може да достигне декларираните режими на работа.
Какво влияе върху работата на вятърна турбина?
- Загуби на мощност в линиите.
- Загуби на мощност в електронно оборудване
- Координиране на работата на ветрогенератора с ветрогенератора
- Правилна настройка на автоматичните управления, следене на мощността на станцията.