Аналіз стану гібридних вітроенергетичних установок та їх імітаційне моделювання
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya2021.06.058Анотація
Здійснено аналіз забезпеченості вітроенергетичних установок (ВЕУ) малої потужності електропостачання різноманітних споживачів з урахуванням встановленої потужності та віддаленості. Розглянуто доцільність застосування деяких конструкційних рішень вітроенергетичних установок (ВЕУ) з горизонтальною віссю обертання, що входять в обмеження потужності до 20 кВт.
Виявлено, що гібридні ВЕУ малої потужності, які укомплектовані акумулюючими пристроями, є найбільш придатним варіантом забезпечення електропостачання споживачів, де в радіусі 20 км відсутня централізована електромережа. Зазначено, що найбільш доцільними для застосування є синхронні генератори змінного струму перед асинхронним чи генераторами постійного струму.
Розглянуто два технічні рішення функціонування ВЕУ, одному з яких поєднується традиційне застосування установки зі споживачем; а в іншому – з’єднання ВЕУ із електроспоживачем з використанням сонячних панелей, акумуляторної батареї та інвертора напруги. Зазначено, що обидві мають свої переваги і недоліки застосування на практиці, а також те, що особливістю електромеханічної системи вітроустановок є непрогнозоване і некероване надходження первинної енергії стохастичного повітряного потоку, яке призводить до коливання вихідних параметрів (напруги і частоти струму). Тому для усунення цього недоліку і гарантованого електрозабезпечення споживачів вироблена генератором електроенергія використовуватиметься для заряду акумуляторної батареї.
Зазначено, що недоліки традиційних ВЕУ створюють суттєве протиріччя, яке полягає у виникненні потреби підвищення їх енергоефективності функціонування, шляхом удосконалення традиційної конструкції, з одного боку, та неспроможності існуючих ВЕУ забезпечити таке підвищення, з іншого боку. У такому випадку найбільш раціональним рішенням може бути застосування конструкції ВЕУ с сонячними панелями, що забезпечить можливість функціонування ВЕУ у безвітряний період та ефективного регулювання корисним електричним навантаженням при збільшенні швидкості вітру з використанням акумульованої енергії для живлення струмоприймачів.
При проведенні досліджень в області вітроенергетики часто буває необхідно використовувати різноманітні моделі. Математична модель описує реальний об'єкт лише з деякою мірою наближення (деталізації). При цьому вигляд моделі залежить як від природи досліджуваного об'єкту, так і від завдань дослідження, методики моделювання, необхідної точності опису об'єкту.
У дослідженні пропонується імітаційна модель вітроенергетичної установки (ВЕУ) в програмному додатку Simulink для оцінки генерованої потужності. Отримані залежності розрахункової потужності ВЕУ від швидкості вітру при трьох різних радіусах вітроколеса.
Ключові слова: вітроенергетична установка, споживач, встановлена потужність, поновлювальні джерела енергії, швидкість вітру, імітаційне моделювання, вітродвигун, акумуляторна батарея, генератор, інвертор напруги
Посилання
Yasenets'kii, V., Klimenko, V. (2002). Suchasne vіtroenergetichne obladnannya dlya sіl's'kogospodars'kikh pіdpriєmstv і privatnogo sektora [Modern wind power equipment for agricultural enterprises and the private sector]. Propozitsіya – Proposition, 7, 96 – 99.
Kreimer, A. S. (2003). Teoreticheskie polozheniya sozdaniya sistem avtonomnogo elektrosnabzheniya sel'skokhozyaistvennykh potrebitelei s VEU maloi moshchnosti [Theoretical provisions for the creation of autonomous power supply systems for agricultural consumers with low-power wind turbines]. Extended abstract of candidate’s thesis. Krasnodar, 22.
Los', S. I. (2010). K voprosu o vybore skhemy vetroagregata dlya individual'nogo elektrosnabzheniya [On the issue of choosing a scheme of a wind turbine for individual power supply]. Energetika ta elektrifіkatsіya – Energy and electrical engineering, 10, 18-21.
Vas'ko, P. F. (1998). Sistemy elektromekhanicheskogo preobrazovaniya energii vetra [Systems for electromechanical conversion of wind energy]. Extended abstract of Doctor’s thesis. Kyiv, 343.
Sovetov, B. Ya., Yakovlev, S. A. (1999). Modelirovanie sistem [System modeling]. Moskva: Vysshaya shkola, 271.
Simankov, V. S. (2001). Sistemnyi analiz pri reshenii strukturnykh zadach al'ternativnoi energetiki [System analysis in solving structural problems of alternative energy]. Krasnodar: Institut sovremennykh tekhnologii i ekonomiki, 151.
Shefter, Ya. I. (1983). Ispol'zovanie energii vetra [Use of wind energy]. Moskva: Energoatomizdat, 200.
Petrenko, A. V. (2010). Kombіnovana elektrovodopostachal'na vіtroustanovka z magnіtoelektrichnim lіnіinim generatorom zvorotno-postupal'nogo rukhu [Combined electrical water supply wind turbine with a magnetoelectric linear generator of reciprocating motion]. Extended abstract of candidate’s thesis. Kyiv, 27.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
