Ветроэнергетические установки

Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) представляет собой комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для преобразования энергии ветра в другие виды энергии (электрическую, механическую, тепловую и т. п.).

Ветроагрегат являясь основной частью ВЭУ, состоит из ветродвигателя, системы передачи ветровой мощности на нагрузку (потребителю) и самого потребителя ветровой энергии (какого-либо устройства: электромашинного генератора, водяного насоса, нагревателя и т. п.).

Ветродвигатель является устройством для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию рабочего движения ветродвигателя. Рабочие движения, которые совершает ветродвигатель, могут быть разными. На существующих сегодня ветродвигателях в качестве рабочего движения используется круговое вращательное движение. Вместе с тем известны многочисленные предложения (иногда даже реализованные) по использованию других видов рабочего движения, например колебательного.

Лопастная система ветродвигателя (ветроколесо) может иметь различное конструктивное исполнение. У современных ветродвигателей лопастная система выполнена в виде жестких лопастей с крыловым профилем в поперечном сечении (иногда в этом случае используют термины «крыльчатые», или пропеллерные, ветродвигатели).

Известны успешно работающие лопастные системы, в которых вместо лопастей используются вращающиеся цилиндры (использование эффекта Магнуса). Имеются предложения по созданию лопастной системы на основе различного типа лопастей с гибкими поверхностями (паруса).

Таким образом, лопасть — это составная часть ветроколеса, создающая крутящий момент. Лопастная система ветродвигателя с рабочим круговым вращательным движением может иметь горизонтальную или вертикальную оси вращения.

При расчете и проектировании конкретного ветродвигателя помимо ветровых условий его работы необходим учет как особенностей ветроагрегата, тик и всей ВЭУ. В связи с этим ВЭУ классифицируют по следующим признакам:

виду вырабатываемой энергии,

признаку работы с постоянной или переменной частотой вращения ветроколеса,

типу системы передачи.

В зависимости от вида вырабатываемой энергии все ветроэнергетические установки подразделяют на ветроэлектрические и ветромеханические. Электрические ВЭУ, в свою очередь, подразделяются на встроустановки, вырабатывающие электроэнергию постоянного либо переменного тока. Механические ВЭУ служат для привода рабочих машин.

В зависимости от назначения электрические ВЭУ постоянного тока подразделяют на ветрозарадные, гарантированного электроснабжения потребителя, негарантированного электроснабжения. Электрические ВЭУ переменною тока подразделяют на автономные, гибридные, работающие параллельно с энергостистемой соизмеримой мощности (например, с дизельной установкой), сетевые, работающие параллельно с мощной энергостистемой.

Классификация ветроэнергетических установок по областям применения определяется их назначением.

При расчете и проектировании ветродвигателя и выборе его номинальных параметров необходим учет типа нагрузки (электрогенератор, водяной насос и т. п.), типа системы передачи ветровой мощности к потребителю, типа системы генерирования и аккумулирования электроэнергии.

Система передачи ветровой мощности представляет собой определенный комплекс различных устройств для передачи мощности от вала ветроколеса к валу соответствующей машины ветроагрегата (потребителя) с повышением или без повышения частоты вращения мня ной машины. В современной ветроэнергетике чаше всего используют механический способ передачи мощности.

Система генерирования электроэнергии представляет собой электромашинный генератор и комплекс устройств (устройства управления, силовой электроники, аккумулятор и т. д.) для подключения к потребителю со стандартными параметрами электроэнергии.

Выпускаются и работают ВЭУ мощностью от нескольких ватт до тысяч киловатт. Выделяют четыре группы: очень малой мощности — менее 5 кВт, малой мощности — от 5 до 99 кВт, средней мощности — от 100 до 1 000 кВт, большой мощности — свыше 1 МВт. Ветроустановки каждой группы отличаются друг от друга прежде всего конструктивным выполнением, типом фундаметнта, способом установки ветроагрегата на ветер, системой регулировання, системой передачи ветровой мощности, способом монтажа и способом обслуживания.

Преимущественное распространение получили горизонтально-осевые ветроэнергетические установки .

На рис. 1 показана конструкция ветроэнергетической установки и общий вид ветроэлектростанции.

Рис. 1. Конструкция ветроэлектрической установки: 1 — ветродвигатель (ветроколесо), 2 — ветроголовка, 3 — генератор, 4 — редуктор, 5 — поворотная платформа, 6 — измерительное устройство, 7 — мачта ВЭУ содержит ветротурбину и электрогенератор, связанный с валом ветротурбины непосредственно или через редуктор.

ВЭУ содержит ветротурбину и электрогенератор, связанный с валом ветротурбины непосредственно или через редуктор.

Ветряная электрическая станция (ВЭС) состоит из нескольких ветроэлектрических установок, работающих параллельно и отдающих вырабатываемую электроэнергию в электроэнергетическую систему.

Измерительное устройство дает сигнал на поворот ветроголовки при изменении направления или силы ветра, а также регулирует угол поворота лопастей в зависимости от силы ветра.

Существуют ветроагрегаты на 500, 1000, 1500, 2000, 4000 кВт. Ветроагрегат на 500 кВт имеет: мачту высотой 40-110 м, ветроголовку массой 15-30 т, частоту вращения n = 20-200 об/мин, частоту вращения ротора генератора 750-1500 об/мин (редукторный привод) или 20-200 об/мин (прямоприводной агрегат).

В качестве генераторов в ВЭУ чаще используются асинхронные генераторы с короткозамкнутым ротором , которые отличаются от синхронных большей надежностью, простотой конструкции и меньшей массой, что необходимо для повышения надежности ветроэнергоустановки.

Ветроэнергетические агрегаты могут работать автономно или параллельно с энергетической системой. При автономной работе частота вращения ветродвигателя ВД не регулируется или поддерживается в пределах ±50 %, поэтому частота и напряжение на зажимах генератора непостоянны, т. е. вырабатываемая электрическая энергия некачественная, а потребители таких ВЭУ часто не предъявляют высоких требований к качеству (в основном нагревательные приборы). Для получения качественной энергии применяются стабилизаторы, состоящие из выпрямителя, инвертора и аккумулятора.

Мощные ВЭУ работают параллельно с энергосистемой (рис. 2 ). Эта параллельная связь обеспечивает постоянство частоты, напряжения и постоянство частоты вращения ветродвигателя. Мощность, которую генератор отдает в сеть, зависит от вращающего момента двигателя и определяется силой ветра.

Возможна совместная работа ВЭУ с сетью с соединением через промежуточный преобразователь частоты при переменной частоте вращения ветродвигателя.

При использовании асинхронного генератора ветродвигатель также может работать с меняющейся частотой вращения, а генератор отдает в сеть качественную электроэнергию. Для возбуждения асинхронный генератор потребляет из сети или от специальной конденсаторной батареи реактивную мощность, а синхронный — сам ее создает.

Рис. 2 . Параллельная работа ветроэнергетической установки с мощной энергосистемой: ВД — ветродвигатель, Р — редуктор, Г — генератор, В — выпрямитель, И — инвертор, У — блок управления, ЭС — энергосистема

Особенности системных ветроэнергетических станций (ВЭС):

1. Они располагаются в местах с высоким ветровым потенциалом.

2. Имеют мощность энергоблоков: 1500-2000 кВт и более при континентальном базировании и 4000-5000 кВт при морском и прибрежном базировании.

3. Используют генераторы асинхронные с короткозамкнутым ротором и синхронные (часто с возбуждением постоянными магнитами) с невысоким генераторным напряжением (0,50-0,69 кВ).

4. Низкий КПД станции — 30-40 %.

5. Отсутствие тепловой нагрузки.

6. Высокая маневренность, но полная зависимость от погодных условий.

7. Диапазон рабочих скоростей ветра от 3,0-3,5 до 20-25 м/с. При скорости ветра менее 3,0-3,5 м/с и более 20-25 м/с ВЭУ отключаются от сети и устанавливаются в нерабочее положение, а при восстановлении скорости ветра ВЭУ подключаются к сети и разгоняются с помощью генератора, работающего в двигательном режиме.

8. Отсутствие отбора электрической мощности на генераторном напряжении (кроме собственных нужд).

9. Передача электроэнергии потребителям на напряжениях 10, 35, 110, кВ.

Современная ветроэнергетика во многих странах мира является частью энергетических систем, а в ряде стран — одной из главных составляющих альтернативной энергетики на возобновляемых источниках энергии. Подробнее об этом читайте здесь: Развитие ветроэнергетики в мире

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Что такое вэу химия

Источник: «Астрономия наших дней» И. А. Климишин

вспомогательная энергетическая установка

Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. — С.-Пб.: Политехника, 1997. — 527 с.

Визз Эйр Украина

авиа, организация, Украина

Словарь сокращений и аббревиатур . Академик . 2015 .

Смотреть что такое «ВЭУ» в других словарях:

ВЭУ — Ветер раскручивает ротор. Выработанное электричество подаётся через контроллер на аккумуляторы. Инвертор преобразует напряжение на контактах аккумулятора в пригодное для использования Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или сокращенно… … Википедия

ВЭУ — ветроэнергетическая установка вспомогательная энергетическая установка … Словарь сокращений русского языка

электрическая система ВЭУ — 3.34 электрическая система ВЭУ: Включает совокупность внутреннего электрического оборудования ВЭУ, включая концевые муфты, оборудование заземления, соединений и передачи электроэнергии. Молниеотводы, установленные на каждой ВЭУ и предусмотренные… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Зеленоградская ВЭУ — Страна … Википедия

коэффициент дозы фликера при непрерывной работе (для ВЭУ) — 3.3 коэффициент дозы фликера при непрерывной работе (для ВЭУ) [flicker coefficient for continuous operation (for wind turbines)]: Нормированное значение дозы фликера при непрерывной работе ВЭУ где Pstfic кратковременная доза фликера, вызываемого… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

несущие конструкции ВЭУ — 3.6 несущие конструкции ВЭУ: Части ВЭУ, состоящие из фундамента и башни. Источник: ГОСТ Р 54435 2011: Возобновляемая энергетика. Сооружения ветроэлектростанций. Требования безопасности. Основные положения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

параллельная работа ВЭУ (ВЭС) — 3.11 параллельная работа ВЭУ (ВЭС): Совместная работа электрически связанных между собой или (и) с электрической сетью ВЭУ (ВЭС) на общую нагрузку энергосистемы. Источник: ГОСТ Р 54433 2011: Возобновляемая энергетика. Ветроэлектростанции.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

система защиты ВЭУ — 3.20 система защиты ВЭУ: Система, которая в процессе эксплуатации предохраняет ВЭУ от выхода за пределы проектных значений параметров. Источник: ГОСТ Р 54435 2011: Возобновляемая энергетика. Сооружения ветроэлект … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

шаговый коэффициент дозы фликера (для ВЭУ) — 3.4 шаговый коэффициент дозы фликера (для ВЭУ) [flicker step factor (for wind turbines)]: Нормированное значение дозы фликера при одиночной операции переключения в ВЭУ где Tp период измерения, достаточный для завершения переходного процесса… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

зажимы ВЭУ — 3.22 зажимы ВЭУ [wind turbine terminals]: Устройства, являющиеся частью ВЭУ, указанные поставщиком ВЭУ для подключения к системе сбора мощности. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Ветроэнергетика: основные понятия и принципы классификации

Ветроэнергетика – отрасль энергетики, связанная с разработкой методов и средств преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию.

Ветроэнергетика (wind power) – отрасль энергетики, связанная с разработкой методов и средств преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию. Ветроэнергетике присущи все преимущества, характерные для альтернативной энергетики в целом (экологическая чистота, возобновляемость, низкие эксплуатационные затраты).

Для определения характеристик ветра, используемых в ветроэнергетике используются следующие термины:

• среднегодовая скорость ветра (average annual wind speed) – средняя скорость ветра за год в конкретной местности, определяемая для заданной высоты над уровнем земной поверхности;
• распределение скоростей ветра (wind distribution) – функция статистической закономерности частот вариаций скоростей ветра за определенный период времени, аппроксимирующая статистические данные наблюдений;
• роза скоростей ветра (wind rose) – dекторная диаграмма, характеризующая режим ветра в данном пункте, с длинами лучей, расходящихся от центра в разных направлениях относительно стран света, пропорциональными повторяемости скоростей ветра для этих направлений;
• роза энергии ветра (wind energy rose) – векторная диаграмма, характеризующая распределение удельной мощности ветра по направлениям за определенный период времени, с длинами лучей, расходящихся от центра в разных направлениях относительно стран света, пропорциональными удельной мощности ветра.

Ветроэнергетическая установка (ВЭУ, wind power plant) – комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для преобразования энергии ветра в другие виды энергии (механическую, тепловую, электрическую и др.).

В настоящее время применяются две основные конструкции ветроэнергетических установок: горизонтально-осевые и вертикально-осевые ветродвигатели. Оба типа ВЭУ имеют примерно равный КПД, однако наибольшее распространение получили ветроагрегаты первого типа. Мощность ВЭУ может быть от сотен ватт до нескольких мегаватт.

ВЭУ классифицируют по следующим основаниям:

• по виду вырабатываемой энергии;
• по мощности;
• по областям применения;
• по назначению;
• по признаку работы с постоянной или переменной частотой вращения ветроколеса (ВК);
• по способам управления;
• по структуре системы генерирования энергии.

ВЭУ в зависимости от вида вырабатываемой энергии подразделяют на две группы: механические и электрические. Электрические ВЭУ, в свою очередь, подразделяются на ВЭУ постоянного и переменного тока.

В зависимости от мощности подразделяют на четыре группы:

• большой мощности — свыше 1 МВт;
• средней мощности — от 100 кВт до 1 МВт;
• малой мощности — от 5 до 99 кВт;
• очень малой мощности — менее 5 кВт.

Классификация электрических ВЭУ переменного тока по назначению приведена в таблице:

Таблица . Классификация ВЭУ по назначению

Ветроэлектрическая станция (ВЭС, wind electrical power station) – электростанция, состоящая из двух и более ветроэлектрических установок, предназначенная для преобразования энергии ветра в электрическую энергию и передачу ее потребителю.

Ветроагрегат (ВА, wind unit) – система, состоящая из ветродвигателя, системы передачи мощности и приводимой ими в движение машины (электромашинного генератора, насоса, компрессора и т. п.).

Основные характеристики ветроагрегатов:

• производительность ВА (capacity) – зависимость объема продукции, производимого ВА за единицу времени средней скорости ветра;
  установленная мощность ВА (maximum electrical output) – паспортная мощность машины на выходном валу ВА;
• номинальная мощность ВА (rated electrical output) – максимальное значение выходной мощности, на которую рассчитан в длительном режиме работы;
• общий коэффициент полезного действия ВА (efficiency total) – отношение производимой ВА полезной энергии к полной энергии ветра, проходящей через ометаемую площадь ветроколеса;
• минимальная рабочая скорость ветра (cut-in-wind speed) – минимальная скорость ветра, при которой обеспечивается вращение ВА с номинальной частотой вращения с нулевой производительностью (холостой ход).

Гибридные ВЭУ (combine wind systems) – системы, состоящие из ВЭУ и какого-либо другого источника энергии (дизельного, бензинового, газотурбинного двигателей, фотоэлектрических, солнечных коллекторов, установок емкостного, водородного аккумулирования сжатого воздуха и т. п.), используемых в качестве резервного или дополнительного источника электроснабжения потребителей.

Ветропарк — это комплекс ВЭУ, часто установленных рядами, которые перпендикулярны господствующему направлению ветра. При разработке такого проекта нужно учитывать наличие дорог для доступа к агрегатам, подстанции и мониторинговой и контрольной системам.

Источник