577 2

15.3. ENERGETYKA WIATROWA

Układy z maszyną klatkową dwubiegową lub z dwoma przełączalnymi maszynami są powszechnie stosowane w elektrowniach wiatrowych o mocach kilkuset kW, ze względu na to, że są proste, tanie i niezawodne.

Wadą przedstawionej elektrowni jest to, że jej charakterystyka mocy jest zbliżona do charakterystyki 2 na rysunku 15.20b. Ze wzrostem udziału elektrowni wiatrowych z takimi charakterystykami w systemie elektroenergetycznym nie zapewni się dokładnego sterowania mocą wydawaną do systemu - utrudnia to bilansowanie mocy w systemie. Dlatego układy regulacji pracą nowoczesnych elektrowni powinny zapewniać wydawanie mocy przez elektrownię według charakterystyki 1 na rysunku 15.20b.

Na rysunku 15.26 przedstawiono uogólniony schemat blokowy automatyki pracy elektrowni wiatrowej, aby wyjaśnić zadanie stawiane takim układom. Układ regulacji elektrowni wiatrowej kontroluje prędkość obrotową (regulator /), moment rozwijany przez turbinę (regulator J) i moc oddawaną przez generator (regulator 2). Elektrownia przedstawiona na rysunku 15.26 pracuje ze zmienną prędkością obrotową, dlatego generator G sprzęgnięty jest z siecią poprzez przemiennik częstotliwości, dopasowujący częstotliwość napięcia generatora do częstotliwości sieci. Układ regulacji oddziałuje na turbinę wiatrową i na generator. Podstawowym zadaniem takich układów jest zapewnienie optymalnej wartości współczynnika wykorzystania energii wiatru C_p (C_pmax na rys. 15.20a), czyli dla stałego stosunku ule (prędkości obwodowej łopat do aktualnej prędkości wiatru) w przedziale prędkości wiatru od startu do mocy znamionowej elektrowni (p. 15.3.5).

Rys. 15.26. Poglądowy schemat blokowy układu automatyki pracy elektrowni wiatrowej z generatorem synchronicznym (SYG) samowzbudnym (np. z trwałymi magnesami) pracującym ze zmienną prędkością obrotową (na rysunku nie pokazano układu nastawiania na wiatr)

Q_z - zadana moc bierna, NG - napięcie generatora, NS - napięcie sieci

Układ regulacji mierzy prędkość obrotową wału turbiny i prędkość wiatru. Jeśli prędkość obrotowa jest za mała w stosunku do aktualnej prędkości wiatru c, to regulator prędkości 1, w którym zamodelowana jest charakterystyka 1 z rysunku 15.20b, oddziałuje na wysterowanie prostownika i następuje przyspieszenie wirnika do żądanej wartości. Podobnie zachowa się układ, jeżeli nastąpi zwiększenie

577