Методы повышения эффективности ветроэлектрической установки в условиях образования льда на лопастях ветроколеса

V I Buyalsky

doi:10.22213/2410-9304-2023-4-42-46

Authors

V. I. Buyalsky SBGEI of Sevastopol Educational Center “The Bay Cossack”

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-4-42-46

Keywords:

efficiency increase, blade mass, ice formation, transient, wind turbine, automation

Abstract

Effective automated control method relevance of wind power plant in ice formation on wind wheel blades is justified for different operation modes, to minimize transient time of regulation of wind turbine rotor angular speed, so as to increase the stability of wind wheel rotation speed and to improve reliability indicators of modern wind power plant components at incomplete information of wind speed, the electric loading characteristics being changed significantly with time. The review of basic ways of wind power plant control for regions with severe winters and wind unit operation has a number of the problems related to ice formation on wind wheel blades is made. The description of mathematical relation of wind turbine specific speed, ice thickness on wind wheel blades, wind speeds and blade position angle that provide the required specific speed wind turbine within the range of operating wind speed is made. The analysis of specific speed change based on numerical test results of mathematical relation of wind turbine specific speed and ice thickness on wind wheel blades, wind speeds and blade position angle has revealed that ice formation at an edge of wind wheel blades h=0.005 m has negative effect on angular speed stability of power plant rotor with the mismatch error exceeding 2% which is inadmissible and leads to fluctuations of wind wheel rotation speed and transient time increase. A step-by-step algorithm to determine angular speed of wind turbine rotor with respect to ice thickness formed on wind wheel blades is developed, as it realizes all formulae and information components necessary for measurement and transformation of data with the subsequent development of operating influences of increasing of wind power plant efficiency.

Author Biography

V. I. Buyalsky, SBGEI of Sevastopol Educational Center “The Bay Cossack”

PhD in Engineering

References

Буяльский В. И. Методика для устранения запаздывания включения устройства разворота лопастей ветротурбины // Энергетик. 2014. № 5. С. 33-35.

Кривцов В. С., Олейников А. М., Яковлев А. И. Книга 2: Неисчерпаемая энергия. Ветроэнергетика: учебник. Харьков: Национальный аэрокосмический университет "Харьковский авиационный институт", Севастополь: Севастопольский национальный технический университет, 2004. - 519 с.

Буяльский В. И. Методы повышения эффективности управления ветроэлектрической установкой на базе учета вибрационной нагруженности привода при разных условиях эксплуатации энергоагрегата // Интеллектуальные системы в производстве. 2021. Т. 19, № 3. С. 74-81. DOI: 10.22213/2410-9304-2021-3-74-81.

Wei K, Yang Y, Zuo H, et al. A review on ice detection technology and ice elimination technology for wind turbine. Wind Energy. 2020. No. 23(3). Pp. 433-457.

Qin Hongwu, Li Xinze, Chye En Un, Voronin V. V. Research on the mechanism of wind turbine blades ice coating and anti-icing methods // Вестник ТОГУ. 2021. № 2 (61). С. 53-60.

Соломин Е. В., Долгошеев В. В., Высильев И. А. Противообледененная система лопасти ВЭУ на основе ультразвукового излучения // Международный научный журнал "Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)". 2015. № 5 (169). С. 19-23.

Горячев С. В., Смолякова А. А. Проблемы и перспективы ветроэнергетических систем в России // Международный научно-исследовательский журнал. 2022. № 5 (119). С. 37-41.

Нечаев И.С., Шонина Д.Е. Особенности и проблемы развития ветровой энергетики // Молодой ученый. 2019. № 15 (253). С. 44-46.

Haiying D., Lixia Y., Guohan Y., Hongwei L. Wind Turbine Active Power Control Based on Multi-Model Adaptive Control // International Journal of Control and Automation. 2015. No. 8. Pp. 273-284.

Subbaian V., Sasidhar S. Maximum energy capture of variable speed variable pitch wind turbine by using RBF neural network and fuzzy logic control // International Research Journal of Engineering and Technology. 2015. No. 2. Pp. 493-500.

Vijayalaxmi B., Bheema K. Individual Pitch Control of Variable Speed Wind Turbines Using Fuzzy Logic with DFIG // International Journal of research in advanced engineering technologies. 2016. No. 5. Pp. 45-52.

Balamurugan N., Selvaperumal S.Intelligent controller for speed control of three phase induction motor using indirect vector control method in marine applications // Indian journal of Geo Marine Sciences. 2018. no. 47. pp.1068-1074.

Emadifar R., Tohidi D., Eldoromi M. Controlling Variable Speed Wind Turbines Which Have Doubly Fed Induction Generator by Using of Internal Model Control Method // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. 2016. No. 5. Pp. 3464 - 3471.

Пионкевич В. А. Математическое моделирование ветротурбины для ветроэнергетической установки с асинхронным генератором методом частотных скоростных характеристик // Вестник ИрГТУ. 2016. №3. С. 83-88.

Многоагрегатная ветроэнергетическая установка для районов с низким ветровым потенциалом / С. С. Доржиев, Е. Г. Базарова, В. В. Пилипков, М. И. Розенблюм // Агротехника и энергообеспечение. 2021. № 2 (31). С. 45-52.

Серебряков Р. А. Теоретические основы математического моделирования вихревой ветроэнергетической установки // Точная наука. 2021. № 110. С. 23-30.

Серебряков Р. А. Перспективы развития ветроэнергетики // Точная наука. 2021. №110. С. 2-13.