โรงไฟฟ้าพลังงานลม

โรงไฟฟ้าพลังงานลม (HPP) เป็นสิ่งอำนวยความสะดวกและโครงสร้างที่เชื่อมต่อถึงกันอย่างซับซ้อนซึ่งออกแบบมาเพื่อเปลี่ยนพลังงานลมเป็นพลังงานประเภทอื่น (ไฟฟ้า เครื่องกล ความร้อน ฯลฯ)

กังหันลม เป็นส่วนหลักของกังหันลม ประกอบด้วย กังหันลม ระบบส่งพลังงานลมไปยังโหลด (ผู้ใช้) และผู้ใช้พลังงานลมเอง (อุปกรณ์แต่ละอย่าง ได้แก่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ปั๊มน้ำ เครื่องทำความร้อน ฯลฯ).

กังหันลมเป็นอุปกรณ์สำหรับแปลงพลังงานจลน์ของลมให้เป็นพลังงานกลของการเคลื่อนที่ของกังหันลม การเคลื่อนไหวในการทำงานของกังหันลมอาจแตกต่างกัน ในกังหันลมที่มีอยู่ในปัจจุบัน การเคลื่อนที่แบบวงกลมถูกใช้เป็นการเคลื่อนที่ในการทำงาน ในเวลาเดียวกัน มีข้อเสนอมากมายที่ทราบ (บางครั้งก็นำไปใช้) สำหรับการใช้ขบวนการแรงงานประเภทอื่น เช่น การแกว่งไปมา

ระบบใบพัดกังหันลม (ล้อลม) สามารถมีการออกแบบที่แตกต่างกันได้ในกังหันลมสมัยใหม่ ระบบใบมีดทำขึ้นในรูปแบบของใบมีดแข็งที่มีโครงปีกในส่วนตัดขวาง (บางครั้งคำว่า «ใบมีด» หรือกังหันลมที่ใช้ใบพัดในกรณีนี้)

รู้จักระบบใบมีดที่ประสบความสำเร็จในการใช้กระบอกหมุนแทนใบมีด (โดยใช้เอฟเฟกต์ Magnus) มีข้อเสนอในการสร้างระบบใบมีดตามประเภทของใบมีดที่มีพื้นผิวยืดหยุ่น (ใบเรือ)

ดังนั้น ใบพัด — นี่คือส่วนประกอบของใบพัดที่สร้างแรงบิด ระบบใบพัดของกังหันลมที่มีการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นวงกลมสามารถมีแกนหมุนในแนวนอนหรือแนวตั้ง

ในการคำนวณและออกแบบกังหันลมเฉพาะ นอกจากสภาพลมในการใช้งานแล้ว ยังจำเป็นต้องคำนึงถึงทั้งลักษณะของกังหันลม ไม้สัก และกังหันลมทั้งหมดด้วย ทั้งนี้กังหันลมจำแนกตามหลักเกณฑ์ดังนี้

• ประเภทของพลังงานที่สร้างขึ้น

• ระดับพลังงาน

• การนัดหมาย

• ขอบเขตการใช้งาน

• เครื่องหมายแสดงการทำงานความเร็วคงที่หรือความเร็วแปรผันของกังหันลม

• วิธีการจัดการ

• ประเภทของระบบเกียร์.

โรงไฟฟ้าพลังงานลมทั้งหมดแบ่งออกเป็นพลังงานลมและพลังงานลมทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของพลังงานที่สร้างขึ้น ในทางกลับกันกังหันลมไฟฟ้าจะแบ่งออกเป็นการติดตั้งแบบฝังตัวที่ผลิตไฟฟ้ากระแสตรงหรือกระแสสลับ กังหันลมเชิงกลใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องจักรที่กำลังทำงานอยู่

ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ กังหันลมไฟฟ้ากระแสตรงแบ่งออกเป็นแบบรับประกันลม แหล่งจ่ายไฟรับประกันโดยผู้ใช้ แหล่งจ่ายไฟไม่รับประกันกังหันลมไฟฟ้าที่มีกระแสสลับแบ่งออกเป็นแบบอิสระ, ไฮบริด, ทำงานควบคู่กับระบบพลังงานไฟฟ้าที่มีพลังงานเทียบเท่า (เช่นกับโรงงานดีเซล), กริด, ทำงานควบคู่ไปกับระบบพลังงานไฟฟ้าที่ทรงพลัง

การจำแนกประเภทของกังหันลมตามพื้นที่การใช้งานนั้นพิจารณาจากวัตถุประสงค์

เมื่อคำนวณและออกแบบกังหันลมและเลือกพารามิเตอร์ที่กำหนด จำเป็นต้องคำนึงถึงประเภทของโหลด (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ปั๊มน้ำ ฯลฯ) ประเภทของระบบส่งพลังงานลมไปยังผู้ใช้ ประเภทของไฟฟ้า ระบบการสร้างและจัดเก็บ

ระบบส่งพลังงานลมเป็นชุดอุปกรณ์ต่างๆ ที่กำหนดไว้สำหรับส่งกำลังจากเพลาของล้อลมไปยังเพลาของเครื่องกังหันลม (ผู้ใช้) ที่สอดคล้องกัน โดยมีหรือไม่มีการเพิ่มความเร็วในการหมุนของเครื่องจักร ในพลังงานลมสมัยใหม่มักใช้วิธีส่งพลังงานทางกล

ระบบผลิตไฟฟ้าเป็นเครื่องกำเนิดของเครื่องจักรไฟฟ้าและชุดอุปกรณ์ (อุปกรณ์ควบคุม ไฟฟ้ากำลัง, แบตเตอรี่ ฯลฯ) เพื่อเชื่อมต่อกับผู้ใช้ด้วยพารามิเตอร์ไฟฟ้ามาตรฐาน

มีการผลิตและใช้งานกังหันลมที่มีกำลังตั้งแต่ไม่กี่วัตต์ไปจนถึงหลายพันกิโลวัตต์ มีสี่กลุ่ม: พลังงานต่ำมาก - น้อยกว่า 5 กิโลวัตต์, พลังงานต่ำ - ตั้งแต่ 5 ถึง 99 กิโลวัตต์, กำลังไฟปานกลาง - ตั้งแต่ 100 ถึง 1,000 กิโลวัตต์, กำลังไฟสูง - มากกว่า 1 เมกะวัตต์ กังหันลมแต่ละกลุ่มมีความแตกต่างกันโดยหลักๆ คือ การออกแบบ ประเภทฐานราก วิธีการติดตั้งกังหันลม ระบบควบคุม ระบบส่งพลังงานลม วิธีการติดตั้ง และวิธีการบำรุงรักษา

ประสบความสำเร็จในการกระจายส่วนใหญ่ของกังหันลมแกนนอน

ในรูป 1 แสดงการสร้างฟาร์มกังหันลมและมุมมองทั่วไปของฟาร์มกังหันลม

ข้าว. 1. การออกแบบโรงไฟฟ้าพลังงานลม: 1 - กังหันลม (ล้อลม), 2 - กังหันลม, 3 - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, 4 - กระปุกเกียร์, 5 - จานหมุน, 6 - อุปกรณ์วัด, 7 - เสากังหันลมประกอบด้วยกังหันลม และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับเพลากังหันลมโดยตรงหรือผ่านกระปุกเกียร์

กังหันลมประกอบด้วยกังหันลมและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับเพลาของกังหันลมโดยตรงหรือผ่านกระปุกเกียร์

ฟาร์มกังหันลม (WPP) ประกอบด้วยกังหันลมหลายตัวที่ทำงานแบบขนานและจ่ายกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ให้กับระบบไฟฟ้า

เครื่องมือวัดจะส่งสัญญาณให้หันหัวของลมเมื่อทิศทางหรือความแรงของลมเปลี่ยนไป และยังปรับมุมการหมุนของใบพัดตามความแรงของลม

มีกังหันลมขนาด 500, 1,000, 1500, 2000, 4000 กิโลวัตต์ กังหันลมขนาด 500 กิโลวัตต์มี: เสาที่มีความสูง 40-110 เมตร, หัวลมที่มีมวล 15-30 ตัน, ความถี่ในการหมุน n = 20-200 รอบต่อนาที, ความเร็วของโรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือ 750- 1,500 รอบต่อนาที (ขับด้วยเกียร์) หรือ 20-200 รอบต่อนาที (ขับตรง)

ในฐานะที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในกังหันลม มักใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระรอกแบบอะซิงโครนัส ซึ่งแตกต่างจากเครื่องซิงโครนัสในด้านความน่าเชื่อถือที่มากขึ้น ความเรียบง่ายของการออกแบบ และน้ำหนักที่น้อยลง ซึ่งจำเป็นต่อการเพิ่มความน่าเชื่อถือของโรงไฟฟ้าพลังงานลม

กังหันลมสามารถทำงานแบบอิสระหรือแบบขนานกับระบบไฟฟ้าระหว่างการทำงานแบบอิสระ ความเร็วในการหมุนของกังหันลม HP จะไม่ได้รับการควบคุมหรือรักษาไว้ภายใน ± 50% ดังนั้นความถี่และแรงดันไฟฟ้าของขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงไม่คงที่ กล่าวคือ พลังงานไฟฟ้าที่สร้างขึ้นมีคุณภาพไม่ดี และผู้ใช้ ของกังหันลมดังกล่าวมักไม่มีข้อกำหนดด้านคุณภาพที่สูงนัก (ส่วนใหญ่เป็นอุปกรณ์ให้ความร้อน) เพื่อให้ได้พลังงานคุณภาพสูง จะใช้ตัวปรับเสถียรซึ่งประกอบด้วยวงจรเรียงกระแส อินเวอร์เตอร์ และแบตเตอรี่

กังหันลมกำลังสูงทำงานควบคู่ไปกับระบบไฟฟ้า (รูปที่ 2) การเชื่อมต่อแบบขนานนี้ช่วยให้แน่ใจว่าความถี่ แรงดันไฟฟ้า และความเร็วของกังหันลมจะคงที่ พลังงานที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่ายให้กับกริดขึ้นอยู่กับแรงบิดของเครื่องยนต์และกำหนดโดยแรงลม

การทำงานร่วมกันที่เป็นไปได้ของกังหันลมกับกริดที่มีการเชื่อมต่อผ่านตัวแปลงความถี่กลางที่ความถี่ตัวแปรของการหมุนของกังหันลม

เมื่อใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส กังหันลมยังสามารถทำงานที่ความเร็วผันแปรได้ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะจ่ายกระแสไฟฟ้าคุณภาพสูงให้กับเครือข่าย เพื่อกระตุ้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสจะใช้พลังงานปฏิกิริยาจากเครือข่ายหรือจากตัวเก็บประจุแบบพิเศษ และ ตัวสร้างซิงโครนัสสร้างขึ้นเอง

ข้าว. 2… การทำงานแบบขนานของโรงไฟฟ้าพลังงานลมที่มีระบบจ่ายไฟอันทรงพลัง: VD — เครื่องลม, R — กล่องเกียร์, G — เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, V — เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า, I — อินเวอร์เตอร์, U — ชุดควบคุม, ES — ระบบไฟฟ้า

ลักษณะเฉพาะของโรงไฟฟ้าพลังงานลมทั้งระบบ (WPP):

1. ตั้งอยู่ในสถานที่ที่มีศักยภาพลมสูง

2.พวกเขามีความจุของหน่วยพลังงาน: 1,500-2,000 กิโลวัตต์และมากกว่าสำหรับฐานภาคพื้นทวีปและ 4,000-5,000 กิโลวัตต์สำหรับฐานในทะเลและชายฝั่ง

3. ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสที่มีโรเตอร์กระรอกและแบบซิงโครนัส (มักมีการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กถาวร) ที่มีแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่ำ (0.50-0.69 kV)

4. ประสิทธิภาพของสถานีต่ำ — 30-40%

5. ขาดภาระความร้อน

6. ความคล่องแคล่วสูง แต่ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศอย่างเต็มที่

7. ช่วงความเร็วลมที่ใช้งานตั้งแต่ 3.0-3.5 ถึง 20-25 m / s เมื่อความเร็วลมน้อยกว่า 3.0-3.5 ม./วินาที และมากกว่า 20-25 ม./วินาที กังหันลมจะถูกปลดออกจากโครงข่ายและติดตั้งในตำแหน่งที่ไม่ทำงาน และเมื่อความเร็วลมกลับคืนมา กังหันลม เชื่อมต่อกับกริดและเร่งความเร็วโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทำงานในโหมดเครื่องยนต์

8. ไม่มีทางเลือกของพลังงานไฟฟ้าที่แรงดันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ยกเว้นความต้องการของตัวเอง)

9. การส่งกระแสไฟฟ้าไปยังผู้บริโภคที่แรงดันไฟฟ้า 10, 35, 110, kV

พลังงานลมสมัยใหม่ในหลายประเทศทั่วโลกเป็นส่วนหนึ่งของระบบพลังงาน และในบางประเทศก็เป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของพลังงานทางเลือกจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับที่นี่: การพัฒนาพลังงานลมของโลก