Systém napájení větrem

Větrný generátor je zařízení, které je určeno k přeměně kinetické energie proudění větru na mechanickou energii rotace rotoru s následnou její přeměnou na elektrickou energii.

Všechny větrné turbíny lze rozdělit do tří hlavních kategorií:

1. Komerční.
2. Domácnost.
3. Průmyslový.

Průmyslové větrné turbíny instalují velké energetické společnosti nebo vláda. Takové generátory se spojují do sítí nazývaných větrné elektrárny. Jediným důležitým požadavkem na větrné elektrárny je vysoká průměrná roční hladina větru. Kapacita moderních větrných generátorů dosahuje 8 megawattů. Jejich síla závisí na síle proudění větru, která je určena rychlostí větru a oblastí, přes kterou fouká:

kde: p je hustota vzduchu; V — rychlost větru; S — zametená oblast.

Mezi hlavní výhody použití větrných generátorů v systémech napájení patří následující aspekty:

• Větrná energie je obnovitelná;
• větrné turbíny neprodukují prakticky žádné znečištění životního prostředí;
• použití větrných generátorů výrazně snižuje náklady na dodávku elektřiny prostřednictvím centrálních energetických sítí;
• snížení nákladů na výrobu energie;
• dlouhá životnost;
• snadnost použití.

Vlastnosti provozu větrných generátorů jako součásti systému napájení

Nejběžnějším a nejúčinnějším způsobem připojení větrných turbín k elektrické síti je elektrická energie. Tato metoda zahrnuje použití systémů stroj-ventil s asynchronními generátory, ve kterých je budicím systémem frekvenční měnič. Funkční schéma této metody je znázorněno na obrázku níže.

Obrázek 1. Schéma zapojení. Author24 — online výměna studentských prací

„Systém napájení na bázi větrného generátoru“
Pomoc od odborníka na téma práce
Řešení problému s AI za 2 minuty
Pomoc s abstraktem z neuronové sítě

Při tomto způsobu je každý větrný generátor připojen k transformátoru za účelem zvýšení napětí na síťové napětí. Svazky větrných generátorů a transformátorů jsou vzájemně zapojeny do série, čímž tvoří větrnou elektrárnu. Do sítě je zařazena pomocí paralelního připojení k přípojnici elektrické rozvodny. Elektrická rozvodna zajišťuje odběr energie ze všech připojených větrných generátorů. Tento způsob připojení zajišťuje stabilní výstupní výkon v případě shody fází a frekvencí a umožňuje použití ochrany relé, automatizace a dalšího vybavení rozvodny k ochraně napájecího systému před kolísáním napětí a frekvence.

Pokud je potřeba napojit více větrných elektráren na jednu rozvodnu, lze k jejich připojení použít společný napáječ. V tomto případě je napáječ spojnicí mezi rozvodnou a kombinovanými stanicemi. Připojení se provádí pomocí transformátoru s regulací napětí pod zátěží, který zvyšuje napětí energie přicházející z napáječe na úroveň napětí sběrnice elektrické rozvodny. Příklad takového schématu zapojení je na obrázku níže.

Obrázek 2. Schéma zapojení. Author24 — online výměna studentských prací

Pomocí transformátorového odbočovacího spínače s regulací napětí pod zátěží je zajištěna kompenzace poklesu napětí ve vedení.

Při použití synchronních generátorů, kdy jsou větrné turbíny připojeny paralelně k elektrické síti, může docházet k vzájemnému kmitání větrných generátorů, proto je jejich přesná synchronizace s elektrickou sítí obtížná. Pokud je výkon soustavy a k ní připojené větrné elektrárny srovnatelný, je nutná přesná regulace skupin pro udržení stanoveného napětí na sběrnicích.

Když energetický systém a větrné elektrárny pracují paralelně, je nutné: zajistit inteligentní řídicí systém pro větrné generátory; udržovat požadovanou kvalitu elektrické energie; zajistit ochranu větrných generátorů během nouzových provozních podmínek; eliminovat různé druhy rušení; snížit ztráty v systému elektrické energie; kompenzovat jalový výkon (pokud větrný generátor obsahuje asynchronní generátor); eliminovat harmonické generované invertory (když větrné generátory obsahují frekvenční měnič).

Na inteligentní řídicí systém větrných generátorů je kladena řada technických požadavků: tvorba a vydávání příkazů, které zajišťují řízení systémů větrných generátorů; zajištění provozuschopnosti za stanovených provozních podmínek; zajištění regulace otáček rotoru; poskytování automatického startu a možnosti následné synchronizace; organizace periodického monitorování vlastních systémů a zařízení větrného generátoru.