СЕТЕВЫЕ ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

GRID WIND POWER PLANT

Roman Moliakov

student, Department for electrical equipment, Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev - KAI,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются аспекты построения ветроэлектростанций с применением асинхронизированных синхронных машин.

ABSTRACT

The article discusses aspects of the construction of wind farms with the application of asynchronized synchronous machines.

Ключевые слова: нетрадиционная электроэнергетика; асинхронизированные синхронные машины; ветроэлектростанции.

Keywords: non-traditional electric power industry; asynchronous synchronous machines; wind farms.

Практически все вновь строящиеся ВЭС высоких мощностей реализуются на основе асинхронных машин с двойным питанием (DFIG или АСН, Тип III) с двунаправленным инвертором (частотным преобразователем на IGBT-транзисторах) в цепи ротора или синхронных машин с полномасштабным конвертером в цепи статора (тип IV). Эти два типа турбин допускают быстрое и независимое управление активной и реактивной мощностью, могут ограничивать токи КЗ и сохранять работоспособность при глубоких просадках напряжения в сети (алгоритм LVRT). Кроме того схемы с преобразователями позволяют оптимизировать и согласовать режимы работы механической и электрической частей турбины, скорость ветра, моменты сил и нагрузку/поворот лопастей, обеспечивая отдачу ВЭУ в точке максимальной эффективности отбора мощности (МРРТ) [1].

Сегодня асинхронизированные синхронные машины (АСМ) используются в качестве гидрогенераторов, компенсаторов с маховиком и в мощных ветрогенераторах, что подтверждает следующие уникальные свойства АСМ:

- широкий диапазон изменения частоты вращения;

- независимая и раздельная регулировка возбуждения активной и реактивной мощностей;

- асинхронизированные статические компенсаторы (АСК) с маховиками улучшают устойчивость энергосистемы, повышают пропускную способность ЛЭП, стабилизируя напряжение;

- при установке на промежуточных подстанциях длинных магистральных линий обеспечивается секционирование передачи, локализация и демпфирование аварийных возмущений;

Ветротурбины III типа (DFIG) обеспечивают максимальное использование энергии ветра, автоматически управляя мощностью на выходе в соответствии с графиком максимальной эффективности отбора, используя компенсационный AC/DC/AC конвертер в цепи симметричного многофазного ротора и предотвращая потери мощности в его цепи, эффективно используя мощность скольжения, одновременно понижая механические нагрузки. Характеристика крутящего момента является квадратичной функцией скорости вращения, а оптимальная максимальная эффективность отбора мощности – функция куба скорости вращения. Контроллер регулирует частоту и направление вращения векторов токов возбуждения ротора, обычно в пределах скольжения [2].

Для определения установленной мощности всей ВЭУ на основе АСГ III типа необходимо учитывать возможность долговременной выдачи активной мощности с ротора, вращающегося на сверхсинхронной скорости, через двунаправленный конвертер в сеть и ее суммирование с мощностью, снимаемой непосредственно со статора [3].

Реализация преобразовательной части ВЭУ IV типа (с полномасштабным преобразователем в цепи статора) во многом аналогична схемам на основе центральных инверторов мегаваттного класса для СЭС. ВЭУ IV типа с переменной скоростью вращения турбины и автоматическим полномасштабным конвертером (преобразователем частоты, мощностью равной генератору), обеспечивают полностью независимые скорость механического вращения и выходную частоту сети. Обмотка статора может работать на переменных частотах в любых аварийных ситуациях, генератор остается связанным с автоматическим конвертером и может быть изолирован от аварийных режимов, ограничивая выходной ток генератора в допустимых пределах. Такие ветротурбины выполняются многополюсными или на постоянных магнитах, что позволяет эксплуатировать их на малых скоростях исключая коробку передач (мультипликатор), увеличивая надежность, но вследствие относительно высокой стоимости, надежности и простоты схемы управления (по отношению к турбинам DFIG) они преимущественно используются в морских ВЭС (off-shore).

Список литературы:

1. Крамской Ю.Г. Применение силовой электроники при строительстве объектов генерации на основе ВИЭ и особенности их интеграции в электрические сети: научно-практическая конференция. 08.12.2016. - 26 с.
2. Четошникова Л.М. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Учебное пособие к практическим занятиям. –Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2010. -69 с.
3. Инверторы для фотоэлектрических систем [Электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http://www.solarhome.ru/basics/pv/techinverter.htm