5139624371

Charakterystyczną cechą aerodynamiki turbin jest to, że wywołuje ona turbulencje. Płaty obracając się z dostatecznie dużą prędkością dostają się w obszary zawirowań, co znacząco wpływa na powstające siły aerodynamiczne. Modelowanie tych zjawisk jest bardzo trudne i z tego względu zjawiska te uwzględniane są w postaci dodatkowych współczynników obliczanych na podstawie wzorów empirycznych. Turbulencje powstają także na końcówkach płata i w miejscu gdzie łączy się on z piastą.

W obliczaniach siły aerodynamicznej współczynniki C_z i C_x korygowane są dodatkowo przez wielkości zależne od stosunku prędkości obrotowej do prędkości wiatru. Kształt funkcji opisującą te zależności określa się na zakładce “Aero” panelu nastaw programu ELW 11 (uwzględnia się w ten sposób wpływ turbulencji).

1.4 Sposoby sterowania

Wszystkie siłownie wiatrowe charakteryzują takie parametry pracy jak moc nominalna oraz prędkości wiatru: załączania, nominalną, wyłączania i aby zapewnić optymalne wykorzystanie tych parametrów należy zastosować układy sterowania. Ogólnie mają one na celu wytworzenie żądanego poziomu mocy przy satysfakcjonującej jakości energii elektrycznej i minimalizacji przeciążeń mechanicznych, co ma wpływ na wydłużenie czasu pracy elektrowni. Wyróżnia się dwie koncepcje sterowania pracą elektrowni wiatrowej: ze stałą prędkością obrotową, ze zmienną prędkością obrotową.

Ponadto w przypadku sterowania można mówić o regulacji aktywnej lub o samoczynnym (pasywnym) dostosowaniu prędkości obrotowej turbiny i kierunku ustawienia do wiatru. Samoczynne określenie punktu pracy polega na zastosowaniu profilu płata, który powoduje utknięcie (zahamowanie) wirnika przy dużych prędkościach wiatru. Regulacja aktywna to zmiana kąta ustawienia płatów czy obciążenia.

Załączanie elektrowni wiatrowej odbywa się przy prędkościach (2-6,5) m/s, nominalne warunki pracy to wiatry o prędkościach (9-16) m/s, prędkość wiatru 25 m/s powoduje z reguły wyłączenie elektrowni. Dopóki wiatr nie osiągnie prędkości nominalnej dla danego typu elektrowni, strategia sterowania polega na wytworzeniu maksymalnej możliwej mocy. Po wejściu w zakres normalnej pracy dąży się do utrzymania wytwarzanej mocy na nominalnym poziomie.

Moc

Moc zawarta w wietrze

Moc oddawana przez elektrownię

start    stop

Prędkość wiatru

Rys 8. Obszary pracy elektrowni wiatrowej w odniesieniu do prędkości wiatru

Poniżej wymieniono kilka metod regulacji mocy generowanej przez elektrownię wiatrową uszeregowanych według popularności stosowania:

-    regulacja ustawieniem elektrowni w kierunku wiatru (ang.: Yaw Control),

-    regulacja kąta ustawienia łopat (ang.: Active Pitch Regulation),

7