Ветроэнергоустановки с оптимальным управлением в условиях образования льда на лопастях ветроколеса в составе ветроэлектростанции

Владимир Иосифович Буяльский

doi:10.22213/2410-9304-2024-1-41-47

Авторы

В. И. Буяльский ГБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 23»

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2024-1-41-47

Ключевые слова:

система управления, автоматизация, компьютерная программа, оценка времени, ветротурбина, оптимизация

Аннотация

На основе проведенного анализа управления ветроэлектрическим агрегатом с заблаговременной установкой лопастей на требуемый угол в соответствии с оценкой времени включения двигателя привода питча и учетом образования льда на лопастях ветроколеса, направленного на минимизацию времени переходного процесса регулирования угловой скорости ротора ветротурбины, что способствует обеспечению повышения стабильности скорости вращения ветроколеса в условиях неполной информации о характеристиках скорости ветра и электрической нагрузки, существенно изменяющихся во времени, - установлен критерий разграничения времени доступа к устройству изменения положения лопастей со стороны предложенного и основного методов выработки управляющих воздействий. Разработан программный модуль автоматизации управления ветроэнергетической установкой в составе ветроэлектростанции, обеспечивающий своевременную подготовку системы к внешним возмущающим воздействиям с учетом образования льда на лопастях ветроколеса при разных режимах эксплуатации энергоагрегата, из которого следует, что изменение угловой скорости ротора ветротурбины в большую сторону в зимнее время требует больше энергии ветрового потока (14 м/с) в сравнении с весенне-осенним периодом (11,1 м/с), то есть образование льда на лопастях ветроколеса замедляет вращение ротора ветроколеса. Следовательно, эффективность применения предложенного управления в зимнее время для исключения запаздывания выработки управляющих воздействий, что проявляется при изменении скорости вращения ротора ветротурбины в сторону увеличения, может быть осуществима при скорости ветра от 13 м/с и выше. Усовершенствован программный комплекс управления ветроэлектрической установкой в составе ветроэлектростанции на основе режимности работы энергоагрегата: летний режим - процесс производства электроэнергии при благоприятных природных условиях; зимний режим - процесс производства электроэнергии в условиях образования льда на лопастях ветроколеса.

Биография автора

В. И. Буяльский, ГБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 23»

кандидат технических наук

Библиографические ссылки

Буяльский В. И. Программное обеспечение управления ветротурбиной в составе ветроэлектростанции на базе учета вибрационной нагруженности привода и своевременной подготовки процесса принятия управляющих решений при разных режимах эксплуатации энергоагрегата // Интеллектуальные системы в производстве. 2023. Т. 21, № 1. С. 79-87. DOI: 10.22213/2410-9304-2023-1-79-87.

Буяльский В. И. Методы повышения эффективности ветроэлектрической установки в условиях образования льда на лопастях ветроколеса // Интеллектуальные системы в производстве. 2023. Т. 21, № 4. С. 42-46. DOI: 10.22213/2410-9304-2023-4-42-46.

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

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.

Пионкевич В. А. Следящие системы автоматического управления напряжением асинхронного генератора и перспективы их развития // Вестник ИрГТУ. 2016. № 2 (109). С. 81-86.

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.

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.