мощность ветроустановки

 Мощность ветроустановки зависит:

1. От мощности ветроротора 

2. От мощности генератора

3. От правильности расчетов и монтажа станции

На первое место в этом ряду я поставил ветроротор лишь по тем соображениям, что ветер в данной системе первичен. Есть ветер - генератор вращается, идет выработка электрической мощности. Нет ветра - система не производит, не вырабатывает мощность.

 Конструктора, как правило,  рассчитывают работу ортогональных ветростанций на усредненные параметры ветровых нагрузок.  Такими как правило являются скорости ветра от 2,5 м/сек до 11 м/сек. Причем, при скоростях ветра свыше 15-18 м/сек такие станции переходят в режим аэродинамического торможения. Если же сравнивать ортогональные станции с горизонтальными, то  горизонтальные станции , с увеличением скорости ветра, мощность постоянно набирают.

Давайте представим критическую ситуацию - скорость ветра достигла до какой-то запредельной величины, например 18 м/сек и выше. Что произойдет с ветростанцией ортогональной?

-  аэродинамическое торможение. Турбулентные потоки ее остановят, после чего станция начнет наращивать скорость, и если поток ветра остается свыше величины 18 м/сек, то станция после определенной скорости оборотов снова затормозится. Эта цикличность будет повторяться. С понижением скорости ветра менее 18 м/сек станция будет вращаться с расчетной скоростью. Эта особенность ортогональных станций устанавливает предельную мощность ветроротора, исходя из его конструктивных параметров.

  Я в статье делаю пограничной скорость ветра 18 м/сек., хотя эта скорость может перемещаться в ту или иную сторону, в зависимости от конструктивных особенностей станции.  Так, например, сегодня работают ортогональные станции на скоростях ветра 25 м/сек. и выше.

А как поведет себя в такой ситуации горизонтальная станция?

- Будет раскручиваться до критических моментов, и при превышении расчетных степеней устойчивости-станция может саморазрушиться. Т.е практически выработка мощности стремится к бесконечности. Вот этот факт налагает целый ряд конструктивных особенностей для проектирования горизонтальных станций.

В данной статье я рассмотрю основные принципы снятия мощности с ортогональной станции, станции роторного, вертикального типа.

 И так, выше по тексту, было отмечено, что станции роторного типа  способны аэродинамически самозатормаживаться. Это свойство вертикальных станций помогло конструкторам при разработке снять вопросы:

1.Стабилизации вырабатываемой мощности ветроротора,

2.Обеспечение прочностных характеристик ротора

 А это значит, что Мы имеем возможность рассчитать мощность ортогональной станции на строго определенные параметры ветра, и конструктивно, сравнительно за небольшую плату внедрить данное решение в жизнь.   

 Основные параметры расчета ветроротора на практике. 

1. Расчет параметров мощности ветроротра в зависимости от скорости ветра

2. Расчет скорости вращения ветроротора

3. Расчет ротора на прочность.

1. Расчет параметров мощности ветроротра в зависимости от скорости ветра.

При расчете ветроротора учитывают следующие параметры:

-  скорость ветра

- Плотность потока ветра в эксплуатируемой климатической зоне 

- Площадь ветроротра (полезная ометаемая площадь)

- КИЭВ лопасти

- Конструктивное исполнения ротора

Нарушение одного из параметров-ведет к уменьшению вырабатываемой мощности.

Кубическая зависимость мощности ветроротора от скорости ветрового потока, делает эту величину определяющей  при расчете мощности ветроротора.

 Конструктивно , для снятия мощности ветрового потока, нужна строго  определенная площадь ветроротора, правильно изготовленная лопасть, с хорошим КИЭВ.

Занижение параметров ротора, сместит получение заявленных мощностей в зону с большими скоростями ветра.

 2. Расчет скорости вращения ветроротора

Величина скорости вращения ротора - очень важна. Если ротор не будет обеспечивать скорость вращения генератора, то генератор не выйдет на заявленые напряжения. Станция не будет работать.

 Определяющей величиной для расчета оборотов ветроротора является коэффициент затенения ротора. Причем коэффициент затенения он влияет как на тягу ротора, так и на его обороты в обратно пропорциональной зависимости. Каждая организация создает станции на своих коэффициентах затенения.

 Ну и конечно очень большое влияние на обороты ротора имеет профиль крыла, соответственно КИЭВ крыла, рабочие углы атаки лопастей. 

 Крыло хорошо испытано и имеется множество разработок для высоких скоростей в авиастроении, но практически отсутствуют разработки профиля крыла для малых скоростей.  Как правило применяются обычные самолетное профили (в лучшем случае).

 "Деалан Энерго" отработал и применяет свой профиль крыла, который хорошо себя ведет на всем диапазоне ветров. Крыло с индивидуальным профилем испытано и производится серийно. 

3. Расчет ротора на прочность.

  Механическая прочность ротора - очень важная величина. От нее зависит эксплуатационная способность ветростанции, характеристики станции, ну и техника безопасности при эксплуатации ВЭС.

  Мощность, крутящий момент ветроротора передается на тихоходный генератор, который является неотъемлемым звеном при создании ВЭС. Генератор должен обеспечить выработку заявленной мощности на заявленных оборотах. График загрузки генератора всегда согласуется с графиком загрузки ветроротора, в противном случае станция не сможет выйти в заявленные режимы эксплуатации.

В заключении:

Что оказывает влияние на работу ветростанции ветрикального типа?

- Характеристики ветроротора

- Характеристики генератора

- Характеристики нагрузки

- Потери мощности в линиях.

- Потери мощности в электронной аппаратуре

- Согласование работы ветроротора с ветрогенератором

- Корректная регулировка органов автоматичекого управления, слежения за набором мощности станции.