Статті

Регулювання активної потужності вітроустановки

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2024

Останнє оновлення: 28 грудня 2024

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 452

Authors:

Т.В.Лябагова, orcid.org/0009-0007-2304-9869, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

O.Б.Іванов, orcid.org/0000-0001-8085-6690, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024, (6): 059 - 065

https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-6/059

Abstract:

Мета. Розробка методики й визначення раціональних параметрів вітроенергетичних установок з асинхронним генератором подвійного живлення для забезпечення максимальної ефективності, ураховуючи зміни швидкості вітрового потоку й регулювання потужності для підтримання стабільної та ефективної роботи установки.

Методика. Використана комбінація теоретичного аналізу й математичного моделювання. Аналітичні залежності для визначення потужності вітроустановок були отримані на основі регресійного аналізу, ураховуючи ключові параметри, такі як швидкість вітру, кут нахилу лопатей і синхронна швидкість обертання генератора.

Результати. Встановлені та проаналізовані параметри та умови, що забезпечують максимальну потужність вітроустановки з асинхронним генератором подвійного живлення. Визначено, що ефективність вітрогенераторної установки з асинхронним генератором подвійного живлення залежить від характеру вітрового потоку, а регулювання активної потужності дозволяє збільшити або стабілізувати вихідну потужність при зміні швидкості вітру. Встановлені залежності дозволили визначити оптимальні умови для забезпечення максимальної потужності. Математичне моделювання підтвердило теоретичний висновок щодо підвищення ефективності генерації електроенергії при раціональному виборі вказаних параметрів вітроустановки.

Наукова новизна. Визначено вплив ключових параметрів вітроустановки на умови реалізації режиму максимальної потужності, а також можливості використання діапазону регулювання швидкості вітроустановки для обмеження надмірних механічних навантажень при поривах вітру. Дослідження вносить вклад у розуміння впливу синхронного моменту на стабільність роботи вітрогенератора, підкреслюючи необхідність його контролю для максимізації вихідної потужності при різних рівнях вітрового навантаження.

Практична значимість. Установлені залежності між ключовими параметрами вітроустановки та їх вплив на ефективність роботи, що дозволяє точніше налаштовувати вітроустановки для досягнення максимальної продуктивності під час поривів вітру. Це має вирішальне значення на етапах проєктування та експлуатації. Розроблена методика регулювання частоти обертання ротора може сприяти зниженню експлуатаційних витрат шляхом забезпечення стабільної роботи вітроустановок у широкому діапазоні швидкості вітру. Можливість використання отриманих даних для розробки систем управління може дозволити автоматично адаптувати робочі параметри вітроустановок до змінних умов експлуатації. Це сприятиме підвищенню ефективності використання вітрової енергії та зменшенню впливу вітроустановок на стабільність роботи електромережі.

Ключові слова: вітроустановка, асинхронний генератор подвійного живлення, регулювання потужності, параметри вітротурбіни

References.

1. Sheng, S., Dou, C., Liu, Y., Zhang, H., & Liu, J. (2023). Hybrid renewable energy systems and storage solutions: A review. Frontiers in Energy Research, 11, 1124203. https://doi.org/10.3389/fenrg.2023.1124203.

2. Mahmoudi Rashid, S. (2024). Employing advanced control, energy storage, and renewable technologies to enhance power system stability. Energy Reports. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2024.03.009.

3. Desalegn, B., Gebeyehu, D., & Tamrat, B. (2022). Wind energy conversion technologies and engineering approaches to enhancing wind power generation: A review. Heliyon, 8(11), e11263. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e11263.

4. Jedryczka, C., & Prosciak, J. (2018). Active and reactive power regulation in doubly fed asynchronous generator. ITM Web of Conferences, 19, 01022. https://doi.org/10.1051/itmconf/20181901022.

5. Tavoosi, J., Mohammadzadeh, A., Pahlevanzadeh, B., Kasmani, M. B., Band, S. S., Safdar, R., & Mosavi, A. H. (2022). A machine learning approach for active/reactive power control of grid–connected doubly–fed induction generators. Ain Shams Engineering Journal, 13(101564). https://doi.org/10.1016/j.asej.2021.08.007.

6. Ye, Y., Fu, Y., & Wei, S. (2012). Simulation for Grid Connected Wind Turbines with Fluctuating. Physics Procedia, 24, 253-260. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2012.02.038.

7. Ouhrouche, M., Slaoui-Hasnaoui, F., Tameghe, T. A., & Ekemb, G. (2014). Wind turbine condition monitoring: State-of-the-art review, new trends, and future challenges. Energies, 7(4), 2595-2630. https://doi.org/10.3390/en7042595.

8. Lydia, M., Kumar, S., Selvakumar, A. I., & Kumar, G. E. P. (2014). A comprehensive review on wind turbine power curve modeling techniques. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 30, 452-460. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.10.030.

9. Jeong, D., Jeon, T., Paek, I., & Lim, D. (2023). Development and Validation of Control Algorithm for Variable Speed Fixed Pitch Small Wind Turbine. Energies, 16(4), 2003. https://doi.org/10.3390/en16042003.

10. Rashid, S. M. (2024). Employing advanced control, energy storage, and renewable technologies to enhance power system stability. Energy Reports, 11, 3202-3223. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2024.03.009.

11. Tadesse, A. B., Ayele, E. A., & Olonje, A. O. (2022). Design and Analysis of Rate Predictive Fractional-Order Sliding Mode Controller (RP-FOSMC) for MPPT and Power Regulation of DFIG-based Wind Energy Conversion System (WECS). Energy Reports, 8(5), 11751-11768. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.09.026.

12. Kealy, T. (2022). The need for energy storage on renewable energy generator outputs to lessen the Geeth effect, i.e. short-term variations mainly associated with wind turbine active power output. Energy Reports, 8, 12845-12857. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.12.040.

13. Mwaniki, J., Lin, H., & Dai, Z. (2017). A Condensed Introduction to the Doubly Fed Induction Generator Wind Energy Conversion Systems. Journal of Engineering, Volume 2017, Article ID 2918281. https://doi.org/10.1155/2017/2918281.

14. Okedu, K. E., & Barghash, H. F. A. (2020). Enhancing the Performance of DFIG Wind Turbines Considering Excitation Parameters of the Insulated Gate Bipolar Transistors and a New PLL Scheme. Frontiers in Energy Research, 8, 620277. https://doi.org/10.3389/fenrg.2020.620277.

15. Li, C., Cao, Y., Li, B., Wang, S., & Chen, P. (2024). A novel power control scheme for distributed DFIG based on cooperation of hybrid energy storage system and grid-side converter. International Journal of Electrical Power and Energy Systems. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2024.109801.

16. Nejad, A. R., Keller, J., Guo, Y., Sheng, S., Polinder, H., Watson, S., ..., & Helsen, J. (2022). Wind turbine drivetrains: state-of-the-art technologies and future development trends. Wind Energy Science, 7, 387-411. https://doi.org/10.5194/wes-7-387-2022.

17. Conlon, M., Narayana, M., & Sunderland, K. (2022). Wind energy harvesting and conversion systems: A technical review. Energies, 15(24), 9299. https://doi.org/10.3390/en15249299.

18. Khan, A., Aragon, D. A., Seyyedmahmoudian, M., Mekhilef, S., & Stojcevski, A. (2023). Inertia emulation control of PMSG-based wind turbines for enhanced grid stability in low inertia power systems. International Journal of Electrical Power and Energy Systems. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2023.109740.

19. Hu, J., Lei, Y., Chi, Y., & Tian, X. (2022). Analysis on the inertia and the damping characteristics of DFIG under multiple working conditions based on the grid-forming control. Energy Reports, 8, 591-604. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.09.200.

20. Dessalegn, B., Gebeyehu, D., & Tamirat, B. (2023). Smoothing electric power production with DFIG-based wind energy conversion technology by employing hybrid controller model. Energy Reports, 10(1), 38-50. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.06.004.

21. Yuan, H., Wang, D., & Zhou, X. (2023). Frequency support of DFIG-based wind turbine via virtual synchronous control of inner voltage vector. Electric Power Systems Research. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2023.109823.

• < Попередня
• Наступна >