محطات طاقة الرياح

محطة طاقة الرياح (HPP) عبارة عن مجمع من المرافق والهياكل المترابطة المصممة لتحويل طاقة الرياح إلى أنواع أخرى من الطاقة (كهربائية ، ميكانيكية ، حرارية ، إلخ).

توربينات الرياح باعتبارها الجزء الرئيسي من توربينات الرياح ، وتتكون من توربينات الرياح ، ونظام لنقل طاقة الرياح إلى حمل (المستخدم) ومستخدم طاقة الرياح نفسها (كل جهاز: مولد آلة كهربائية ، مضخة مياه ، سخان ، إلخ).

توربينات الرياح هي جهاز لتحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة ميكانيكية لحركة عمل توربينات الرياح. يمكن أن تكون حركات العمل التي تقوم بها توربينات الرياح مختلفة. في توربينات الرياح الحالية ، تُستخدم الحركة الدورانية الدائرية كحركة عمل. في الوقت نفسه ، هناك العديد من المقترحات المعروفة (حتى يتم تنفيذها في بعض الأحيان) لاستخدام أنواع أخرى من الحركة العمالية ، على سبيل المثال ، المتذبذبة.

يمكن أن يكون لنظام ريش توربينات الرياح (عجلة الرياح) تصميم مختلف.في توربينات الرياح الحديثة ، يتكون نظام الشفرات على شكل شفرات صلبة ذات مقطع جانبي للجناح (تستخدم أحيانًا مصطلحات "الشفرة" أو توربينات الرياح المروحية في هذه الحالة).

أنظمة شفرات التشغيل المعروفة بنجاح حيث يتم استخدام الأسطوانات الدوارة بدلاً من الشفرات (باستخدام تأثير Magnus). هناك مقترحات لإنشاء نظام شفرات يعتمد على أنواع مختلفة من الشفرات بأسطح مرنة (أشرعة).

لذلك ، الشفرة - هذا هو أحد مكونات المروحة التي تولد عزم الدوران. يمكن أن يكون لنظام الشفرة لتوربينات الرياح بحركة دورانية دائرية محور دوران أفقي أو رأسي.

عند حساب وتصميم توربينات رياح معينة ، بالإضافة إلى ظروف الرياح لتشغيلها ، من الضروري مراعاة خصائص توربينات الرياح وخشب الساج وتوربينات الرياح بأكملها. في هذا الصدد ، يتم تصنيف توربينات الرياح وفقًا للمعايير التالية:

• نوع الطاقة المولدة ،

• مستوى الطاقة،

• ميعاد

• مجالات التطبيق،

• علامة التشغيل الثابت أو المتغير السرعة لتوربينات الرياح ،

• طرق الإدارة ،

• نوع نظام النقل.

اعتمادًا على نوع الطاقة المولدة ، يتم تقسيم جميع محطات طاقة الرياح إلى طاقة الرياح وطاقة الرياح. تنقسم توربينات الرياح الكهربائية بدورها إلى منشآت مدمجة تولد تيارًا كهربائيًا مباشرًا أو متناوبًا. تستخدم توربينات الرياح الميكانيكية لقيادة الآلات التي تعمل.

اعتمادًا على الغرض ، يتم تقسيم توربينات الرياح الكهربائية DC إلى مصدر طاقة مضمون بالرياح ومضمون من قبل المستخدم وإمدادات طاقة غير مضمونة.تنقسم توربينات الرياح الكهربائية ذات التيار المتردد إلى مستقلة ، هجينة ، تعمل بالتوازي مع نظام طاقة كهربائية ذات طاقة مماثلة (على سبيل المثال ، مع محطة ديزل) ، شبكة تعمل بالتوازي مع نظام طاقة كهربائية قوي.

يتم تحديد تصنيف توربينات الرياح حسب مجالات التطبيق من خلال الغرض منها.

عند حساب وتصميم توربينات الرياح واختيار معلماتها الاسمية ، من الضروري مراعاة نوع الحمولة (مولد كهربائي ، مضخة مياه ، إلخ) ، نوع نظام نقل طاقة الرياح للمستخدم ، نوع الكهرباء نظام التوليد والتخزين.

نظام نقل طاقة الرياح هو مجموعة محددة من الأجهزة المختلفة لنقل الطاقة من عمود عجلة الرياح إلى عمود آلة توربينات الرياح المقابلة (المستخدم) مع أو بدون زيادة سرعة دوران الآلة. في طاقة الرياح الحديثة ، غالبًا ما تستخدم الطريقة الميكانيكية لنقل الطاقة.

نظام توليد الطاقة هو مولد للآلات الكهربائية ومجموعة من الأجهزة (أجهزة التحكم ، إلكترونيات الطاقة، والبطارية ، وما إلى ذلك) للاتصال بمستخدم بمعلمات الكهرباء القياسية.

يتم تصنيع وتشغيل توربينات الرياح التي تتراوح طاقتها من بضع واط إلى آلاف الكيلوواط. هناك أربع مجموعات: طاقة منخفضة جدًا - أقل من 5 كيلو واط ، طاقة منخفضة - من 5 إلى 99 كيلو واط ، طاقة متوسطة - من 100 إلى 1000 كيلو واط ، طاقة عالية - أكثر من 1 ميغاواط. تختلف توربينات الرياح لكل مجموعة عن بعضها البعض بشكل أساسي في التصميم ونوع الأساس وطريقة تركيب توربينات الرياح ونظام التحكم ونظام نقل طاقة الرياح وطريقة التثبيت وطريقة الصيانة.

تم تحقيق التوزيع السائد لتوربينات الرياح ذات المحور الأفقي.

في التين. يوضح الشكل 1 إنشاء مزرعة رياح ومنظر عام لمزرعة الرياح.

أرز. 1. تصميم محطة طاقة الرياح: 1 - توربينات الرياح (عجلة الرياح) ، 2 - توربينات الرياح ، 3 - مولد ، 4 - علبة التروس ، 5 - قرص دوار ، 6 - جهاز قياس ، 7 - صاري توربينات الرياح يحتوي على توربين رياح ومولد كهربائي متصل بعمود توربينات الرياح مباشرة أو من خلال علبة تروس.

تحتوي توربينات الرياح على توربينات الرياح ومولد كهربائي متصل بعمود توربينات الرياح مباشرة أو من خلال علبة تروس.

تتكون مزرعة الرياح (WPP) من عدة توربينات رياح تعمل بالتوازي وتوفر الكهرباء المولدة لنظام الطاقة.

يعطي جهاز القياس إشارة لتدوير رأس الريح عندما يتغير اتجاه الرياح أو شدتها ، كما يضبط زاوية دوران الريش حسب قوة الرياح.

توجد توربينات الرياح بقدرة 500 ، 1000 ، 1500 ، 2000 ، 4000 كيلوواط. يحتوي توربينات الرياح بقوة 500 كيلو وات على: صاري بارتفاع 40-110 متر ، رأس رياح كتلته 15-30 طنًا ، تردد دوران n = 20-200 دورة في الدقيقة ، سرعة دوار المولد هي 750- 1500 دورة في الدقيقة (محرك مع ترس) أو 20-200 دورة في الدقيقة (محرك مباشر).

كمولدات في توربينات الرياح ، غالبًا ما يتم استخدام مولدات السنجاب غير المتزامنة ، والتي تختلف عن المولدات المتزامنة في موثوقية أكبر وبساطة التصميم ووزن أقل ، وهو أمر ضروري لزيادة موثوقية محطة طاقة الرياح.

يمكن أن تعمل توربينات الرياح بشكل مستقل أو بالتوازي مع نظام الطاقة.أثناء التشغيل المستقل ، لا يتم تنظيم أو الحفاظ على سرعة دوران توربين الرياح HP في حدود ± 50٪ ، وبالتالي فإن التردد والجهد لأطراف المولد غير ثابت ، أي أن الطاقة الكهربائية المولدة ذات جودة رديئة ، والمستخدمون من هذه التوربينات الريحية لا تتطلب في كثير من الأحيان متطلبات جودة عالية (أجهزة التدفئة بشكل أساسي). للحصول على طاقة عالية الجودة ، يتم استخدام مثبتات تتكون من مقوم وعاكس وبطارية.

تعمل توربينات الرياح القوية بالتوازي مع نظام الطاقة (الشكل 2). يضمن هذا الاتصال المتوازي أن التردد والجهد والسرعة لتوربينات الرياح ثابتة. تعتمد الطاقة التي يمنحها المولد للشبكة على عزم دوران المحرك ويتم تحديدها بواسطة قوة الرياح.

إمكانية التعاون بين توربينات الرياح والشبكة مع وصلة عبر محول تردد وسيط بتردد متغير لدوران توربينات الرياح.

عند استخدام مولد غير متزامن ، يمكن أن تعمل توربينات الرياح أيضًا بسرعة متغيرة ، ويوفر المولد كهرباء عالية الجودة للشبكة. للإثارة ، يستهلك المولد غير المتزامن الطاقة التفاعلية من الشبكة أو من بنك مكثف خاص ، و المولد المتزامن نفسه يخلقه.

أرز. 2 ... التشغيل المتوازي لمحطة طاقة الرياح مع نظام إمداد طاقة قوي: VD - آلة الرياح ، R - علبة التروس ، G - المولد ، V - المعدل ، I - العاكس ، U - وحدة التحكم ، ES - نظام الطاقة

خصائص محطات طاقة الرياح (WPP):

1. تقع في أماكن ذات إمكانيات رياح عالية.

2.لديهم قدرة وحدات الطاقة: 1500-2000 كيلوواط وأكثر للقاعدة القارية و 4000-5000 كيلوواط لقاعدة بحرية وشاطئية.

3. يتم استخدام المولدات غير المتزامنة ذات الدوار السنجابي والمتزامنة (غالبًا مع إثارة مغناطيسية دائمة) بجهد مولد منخفض (0.50-0.69 كيلو فولت).

4. انخفاض كفاءة المحطة - 30-40٪.

5. عدم وجود حمل حراري.

6. قدرة عالية على المناورة ، ولكن الاعتماد الكامل على الظروف الجوية.

7. نطاق سرعات الرياح العاملة من 3.0-3.5 إلى 20-25 م / ث. عندما تكون سرعة الرياح أقل من 3.0-3.5 م / ث وأكثر من 20-25 م / ث ، يتم فصل توربينات الرياح عن الشبكة وتركيبها في وضع غير عامل ، وعند استعادة سرعة الرياح ، يتم استخدام توربينات الرياح متصلة بالشبكة وتسريعها باستخدام مولد يعمل في وضع المحرك.

8. عدم اختيار الطاقة الكهربائية في جهد المولد (باستثناء الاحتياجات الخاصة).

9. نقل الكهرباء للمستهلكين بجهد 10 ، 35 ، 110 ك.ف.

تعد طاقة الرياح الحديثة في العديد من دول العالم جزءًا من أنظمة الطاقة ، وفي بعض البلدان تعد أحد المكونات الرئيسية للطاقة البديلة القائمة على مصادر الطاقة المتجددة. قراءة المزيد عنها هنا: تطوير طاقة الرياح في العالم