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

Владимир Иосифович Буяльский

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

Авторы

В. И. Буяльский Образовательный центр «Бухта Казачья»

DOI:

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

Ключевые слова:

повышение эффективности, масса лопасти, образование льда, переходный процесс, ветротурбина, автоматизация

Аннотация

Произведено обоснование актуальности способа эффективного автоматизированного управления ветроэлектрической установкой в условиях образования льда на лопастях ветроколеса при разных режимах эксплуатации энергоагрегата, направленного на минимизацию времени переходного процесса регулирования угловой скорости ротора ветротурбины, что способствует обеспечению повышения стабильности скорости вращения ветроколеса и улучшению показателей надежности составляющих частей современных ветроэнергоустановок в условиях неполной информации о характеристиках скорости ветра и электрической нагрузки, существенно изменяющихся во времени. Сделан обзор основных способов управления ветроэлектрическими установками в регионах, где климат характеризуется суровыми зимами и эксплуатация ветроагрегатов имеет ряд проблем, связанных с образованием льда на лопастях ветроколеса. Выполнено описание математической зависимости коэффициента быстроходности ветротурбины от толщины образования льда на лопастях ветроколеса, скорости ветра и угла положения лопасти, которая обеспечивает необходимую быстроходность ветротурбины на всем диапазоне рабочей скорости ветра. На основе численных результатов тестирования математической зависимости коэффициента быстроходности ветротурбины от толщины образования льда на лопастях ветроколеса, скорости ветра и угла положения лопасти произведен анализ влияния изменения коэффициента быстроходности, что образование кромки льда на лопастях ветроколеса толщиной негативно влияет на стабильность угловой скорости ротора ветротурбины с ошибкой рассогласования больше 2 %, что является недопустимым и приводит к колебаниям скорости вращения ветроколеса и увеличению времени переходного процесса. Разработан алгоритм пошаговых действий определения угловой скорости ротора ветротурбины в зависимости от толщины образования льда на лопастях ветроколеса и реализует все формульные и информационные составляющие, необходимые для измерения и преобразования данных с последующей выработкой управляющих воздействий повышения эффективности ветроэлектрической установки.

Биография автора

В. И. Буяльский, Образовательный центр «Бухта Казачья»

кандидат технических наук

Библиографические ссылки

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.