Конструкция горизонтально осевых и вертикально осевых ВЭУ
Конструкции ВЭУ,горизонтально-осевые и вертикально-осевых роторы
(по материалам специалистов по ветроэнергетике КБ «Южное»: д.т.н. М.И.Галась, инж. Ю.П.Дымковец, Н.А.Акаев, И.Ю.Костюков)
В настоящее время в мировом эксплуатируемом парке ветроэнергетических установок (ВЭУ) горизонтально-осевые или так называемые пропеллерные установки составляют более 90%, а их серийным выпуском занимаются несколько тысяч предприятий. Отставание в освоении вертикально-осевых ВЭУ вызвано несколькими причинами. Вертикально-осевые ВЭУ были изобретены позже горизонтально-осевых пропеллерных (ротор Савониуса — в 1929 г., ротор Дарье— в 1931 г., ротор Масгроува — в 1975 г.). Кроме этого, до недавнего времени главным недостатком вертикально-осевых ВЭУ ошибочно считалось, что для них невозможно получить отношение максимальной линейной скорости рабочих органов (лопастей) к скорости ветра больше единицы (для горизонтально-осевыхпропеллерных ВЭУ это отношение достигает более 5:1).[adsense_id=»1″]
Эта предпосылка, верная только для тихоходных роторов типа ротора Савониуса, использующих различные сопротивления лопастей при их движении по ветру и против ветра, привела к неправильным теоретическим выводам о том, что предельный коэффициент использования энергии ветра у вертикально-осевых ВЭУ ниже, чем у горизонтально-осевых пропеллерных, из-за чего этот тип ВЭУ почти 40 лет вообще не разрабатывался. И только в 60-х – 70-х годах сначала канадскими, а затем американскими и английскими специалистами было экспериментально доказано, что эти выводы неприменимы к роторам Дарье, использующим подъемную силу лопастей. Для этих роторов указанное максимальное отношение линейной скорости рабочих органов к скорости ветра достигает 6:1 и выше, а коэффициент использования энергии ветра не ниже, чем у горизонтально-осевых пропеллерных ВЭУ.
|
|
|
Играет определенную роль и то обстоятельство, что объем теоретических исследований принципиально новых вопросов аэродинамики ротора и опыт разработки, отработки и эксплуатации вертикально-осевых ВЭУ гораздо меньше, чем горизонтально-осевых пропеллерных.
Вертикально-осевые ВЭУ стали интенсивно осваивать с начала 80-х годов, причем диапазон их мощностей непрерывно расширяется. Сегодня практически все страны эксплуатируют вертикально-осевые ВЭУ с ротором Дарье, причем в Канаде, США, Нидерландах предпочтение отдается классической схеме с криволинейными лопастями, а в Великобритании и Румынии в качестве основной схемы приняты роторы с прямыми лопастями, параллельными оси вращения. Наибольших успехов добилась фирма VAWT (Великобритания). С 1986 г. на о-ве Сардиния была испытана ВЭУ этой фирмы с ротором диаметром 14 м и мощностью 40 кВт. В том же году была введена в промышленную эксплуатацию ВЭУ VAWT-450 с ротором диаметром 25 м мощностью 130 кВт. Сейчас фирма работает над созданием установки VAWT-850 мощностью 500 кВт. Фирма приступила к разработке более крупной установки VAWT -2400 с ротором диаметром 67 м мощностью 1.7 МВт.
|
|
|
В России разработкой вертикально-осевых ВЭУ с прямыми лопастями занимаются КБ «Радуга», ООО «ГРЦ-Вертикаль», Объединение «Гидропроект», ЦАГИ, ВНИИ электроэнергетики, ООО «Электросфера» и многие другие. Созданы опытные установки ВЛ-2М, ВДД-16 и др., которые при испытаниях показывают неплохие результаты.
Почему для разработки все больше выбирают вертикально-осевые ВЭУ с прямыми лопастями?
Встречающиеся в литературе сопоставления ВЭУ вертикально-осевой и горизонтально-осевой пропеллерной схем обычно ограничиваются упоминанием о предпочтительности вертикально-осевых ВЭУ в связи с их основной особенностью — нечувствительностью к направлению ветра и, следовательно, возможностью значительного упрощения конструкции установки. Более того, прогнозируется наибольшее применение вертикально-осевых ВЭУ в развивающихся странах, не владеющих современными технологиями. В обоснование такого прогноза выдвигается именно конструктивная простота вертикально-осевых установок, не требующих поворотных устройств и систем.[adsense_id=»1″]
|
|
|
Однако опыт проектирования и эксплуатации ветрогенераторов (ветроэлектрических или ветроэнергетических установок) показывает, что отсутствие поворотных устройств и систем — не единственный оценочный параметр для сравнения их сгоризонтально-осевыми пропеллерными. Вертикально-осевые и горизонтально-осевые ВЭУ — принципиально разные решения, многие характеристики этих установок не повторяются.
Поэтому кроме независимости работы вертикально-осевых ВЭУ от направления ветра, как явно положительной характеристики, обусловливающей многие другие достоинства, существует целый ряд других их принципиальных особенностей и конструктивных решений, которые можно рассматривать как не менее важные.
Ниже приведены некоторые сопоставительные оценки вертикально-осевой и горизонтально-осевой пропеллерной схем, проведенные с разных точек зрения. Сравнениям будет подвергаться пропеллерная установка в традиционном исполнении и вертикально-осевая типа Дарье с прямыми лопастями.
|
|
|
20 Гибридная(ветро дизель генераторная) установка для питания автономных потребителей
Структура ветро-дизельной электростанции приведена на рис. 1. Режим работы ДВС поддерживается локальной системой управления дизелем на уровне номинальной мощности нагрузки. В случае наличия ветра производится изменение подачи топлива в заданном диапазоне, включая возможное наличие режима холостого хода, когда ветрогенерация, возможно, сопоставима со значением мощности нагрузки, которая, в общем случае, также является переменной с течением времени. Может возникнуть ситуация, при которой система управления возбуждением генератора отработала изменение тока электрической нагрузки, в то время локальная система управления дизелем еще не изменила режим работы двигателя и продолжает впрыск топлива под большую нагрузку, создавая, тем самым, избыточное потребление при её частых и относительно больших изменениях. Особенная ситуация возникает, когда энергоустановки работают на общую линию, возможно, достаточно протяжённую. К данной линии могут подключаться локальные потребители, на которых могут оказывать влияние подключаемые дополнительные источники энергии ввиду ограниченной мощности линии.
Для компенсации реактивной мощности генератора при простейшем подключении генератора через привод постоянного вращения, в зависимости от режима работы генератора ВЭУ, имеется статический компенсатор, позволяющий устранить реактивную составляющую тока генерации в широких пределах, включая номинальную генерируемую активную мощность и на холостом ходу, в этом случае, статический компенсатор может быть использован для дополнительной компенсации реактивного тока нагрузки. В зависимости от величины электрической нагрузки накопитель может работать в нескольких режимах: - Режим заряда ёмкости при отключении нагрузки; - Режим разряда ёмкости при включении нагрузки; - Режим полностью разряженной или полностью заряженной ёмкости; - Поддержание заданного заряда при отсутствии изменения нагрузки. Режим заряда ёмкости при отключении нагрузки необходим для потребления электрической энергии. Режим разряда ёмкости обеспечивает рекуперацию (возврат) энергии в сеть. Режим полностью заряженной или полностью разряженной ёмкости возникает при избытке или исчерпании запасов энергии, когда время действия коммутации нагрузки превышает время, за которое происходит полный заряд или разряд ёмкости с номинальным током нагрузки, и, соответственно номинальной мощностью.
21 методика выбора ветроэнергетической установки
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 377; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!