Введение 4
1 Краткий обзор ветряных электростанций 8
1.1 Устройство и принцип действия ветряных электростанций 8
1.2 Системы управления ветряными электростанциями 22
1.3 Особенности генерации электрической энергии ветряными
станциями 25
1.4 Параметры, характеризующие работу ветродвигателя и
ветроустановки 28
1.5 Выводы по разделу 1 31
2 Исследование ветрообстановки на территории Самарской области и
выбор места расположения ветропарка 33
2.1 Анализ ветрообстановки на территории Российской Федерации 33
2.2 Анализ ветрообстановки на территории Самарской области 34
2.3 Выбор места расположения ветропарка 35
2.4 Расчет исходных данных к выбору ветроэлектростанции 42
2.5 Выводы по разделу 2 45
3 Выбор основного электротехнического оборудования ветропаркаи
разработка схемы интеллектуальной системы управления ветропарком 47
3.1 Расчет режима и требования к ветроэнергетической установке 47
3.2 Разработка структурной схемы ветроэнергетической установки 50
3.3 Выбор типа ветроэнергетической установки 51
3.4 Выбор конструкции сервопривода 56
3.5 Принцип управления углом наклона лопасти ВЭУ 59
3.6 Выбор стратегии управления ветроэнергетической установкой 61
3.7 Контроллер управления углом наклона 64
3.8 Выбор типа ветряного контроллера 65
3.9 Обоснование выбора ветроэнергетической установки как
вспомогательного источника питания 66
3.10 Выводы по разделу 3 67
4 Расчет затрат на реализацию проекта создания ветропарка 68
4.1 Расчет затрат на потребленную электроэнергию 68
4.2 Укрупненный расчет затрат на подключение к существующим сетям 68
4.3 Стоимость установки ветрогенераторов 71
5 Мероприятия, обеспечивающие безопасность эксплуатации
ветроэнергетических установок 73
5.1 Общие правила безопасности 73
5.2 Техника безопасности при эксплуатации ветрогенераторных
установок 74
5.3 Безопасные условия эксплуатации ветропарка 75
Заключение 81
Список используемых источников 83
Использование нетрадиционных источников энергии во многих отраслях экономики все больше привлекают наше внимание. С каждым днем предлагается все больше направления путей развития экономики. Все это в первую очередь взаимосвязано с уменьшением ископаемых природных ресурсов и необходимостью увеличивать охрану окружающей среды.
К основным ископаемым источникам энергии долгое время являются уголь, нефть и газ. Но их запасы не вечны, к тому же их использование приносит достаточно большой вред, как окружающей среде, так и самому человеку. Чтобы уменьшить наносящий вред от ископаемых источников энергии, в последнее время все больше рассматривают альтернативные источники электроэнергии.
В отличие от обычных источников энергии, нетрадиционные источники энергии являются чистыми, надежными и обильными по своей природе. Ухудшение состояния окружающей среды, такое как загрязнение окружающей среды, глобальное потепление и выбросы парниковых газов, которые вызваны обычными источниками энергии и ускоряются в результате постоянно растущей промышленной деятельности во всем мире, является проблемой для всех.
Возобновляемые источники электроэнергии, в частности ветроэнергетика, в настоящее время является перспективным направлением.
В странах, располагающими береговыми линиями, граничащими с морями или океанами, активно развивается ветряная энергетика, а в странах, в которых количество солнечных дней в году, значительно превышает количество пасмурных дней, активно развивается солнечная энергетика. В России её очень продолжительная береговая линия приходится на Северный Ледовитый океан, на побережье которого практически нет населенных пунктов с большим числом проживающего населения. Значительная удалённость этих районов от густонаселенных районов России, подразумевает строительство очень продолжительных, и очень затратных линий электропередач.
Среди причин, задерживающих развитие альтернативных источников энергии в России, можно привести следующие:
- сложные погодные условия, смена климата по временам года;
- высокая стоимость оборудования для электростанций, использующих альтернативные источники энергии;
- сложности с интеграцией альтернативных источников энергии с существующими энергосетями.
Но несмотря на это, очень медленно, но всё-таки развитие альтернативной энергетики в России происходит. Созданы следующие энергомощности, использующие энергию ветра [1]:
- действующие электростанции, интегрированные в единую энергетическую систему (ЕЭС) России, общей мощностью 9,725 МВт (шесть станций);
- действующие электростанции, не интегрированные в ЕЭС, общей мощностью 95,725 МВт (одиннадцать станций).
В настоящее время спроектированы, и возможно будут построены ещё 11 ветропарков, общей мощностью 801 МВт. Причем две из них действительно больших размеров. Это Пилотная ветряная электрическая станция (ВЭС) компании ВетроОГК мощностью 460 МВт для размещения в Краснодарском крае и Шовгенская ВЭС мощностью 150 МВт для Республики Адыгея [2].
Актуальность работы.
Ветроэнергетика, потребляющая в качестве источника энергии возобновляемый источник (ветер), имеет непрерывный вектор своего развития. Для этого множество причин, среди которых можно выделить следующие три группы основных причин:
1) экономического характера (высокие цены на углеводородное сырье и т.д.);
2) экологического характера (катастрофы на атомных станциях, истощение природных ресурсов, негативное влияние на окружающую среду создание гидроэлектростанций и т.п.);
3) политического характера (стремление государств без углеводородных полезных ископаемых к энергонезависимости).
Многие страны предоставляют определенные преференции как производителям продукции (электростанций, использующим возобновляемые источники энергии) так и потребителям ветроэнергетики (налоговые льготы, более низкие тарифы). Для России данные проблемы также актуальны. Поэтому актуальность темы обусловлена необходимостью опытной разработки ветряной электростанции на территории Самарской области с целью оценки её технико-экономических показателей и перспектив применения.
Цель работы.
Целью данной работы является разработка ветропарка на территории Самарской области.
Задачи исследования.
1. Выполнить сравнительный анализ ветрогенераторов, электрических схем станций по генерации энергии с использованием ветроустановок.
2. Провести исследование ветрообстановки на территории Самарской области и выбор места расположения ветропарка.
3. Провести выбор основного электротехнического оборудования ветропарка и разработка схемы интеллектуальной системы управления ветропарком.
Практическая значимость.
Разработанный ветропарк позволяет оценить перспективность использования ветряных электростанций на территории Самарской области .
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Конструкция ветропарка, включающая в себя механическую часть, генераторное оборудование и интеллектуальную систему управления.
Новизна магистерской диссертации
1. Новизна работы заключается в конструкции ветропарка, включающая в себя механическую часть, генераторное оборудование и интеллектуальную систему управления.
Основные материалы диссертации докладывались на ХУ Международной научно-практической конференции «Теория и практика приоритетных научных исследований» г. Смоленске (30 ноября 2018 г.), III Международной научно-практической конференции «Современные тенденции в науке, технике, образовании» г. Смоленск (31 марта 2018 г.), III Международной научно-практической конференции «Новые направления и концепции в современной науке» г. Смоленск (25 марта 2019 г.).
По теме диссертации опубликовано 3 научные статьи [14, 17, 18].
Структура и объём работы.
Структура: введение, 5 разделов, заключение, список использованной литературы.
Пояснительная записка содержит 86 страниц машинописного текста
В энергетике России появляется стабильный спрос на развитие ветроэнергетических установок. Повышение качества и объема вырабатываемой электроэнергии являются основными направлениями развития. В данной работе было рассмотрено создание ветроэнергетической установки современного уровня для установки в с. Подстепки Самарской области. Для управления данной ветротурбиной была разработана система управления построенная на классических методах управления - ПИ- и ПИД- законах. Такие системы управления находят широкое применение в ветроэнергетике, они безопасны, эффективны. Подобная конструкция ветротурбины способна вырабатывать большее количество энергии в расширенном диапазоне скоростей. Такие конструкции ВЭУ целесообразно использовать в регионах России, в которых имеется сильная переменчивость погодных условий и силы ветра. Используемая система управления обеспечивает устойчивую работу на номинальной мощности даже при резких повышениях или понижениях скоростей ветра. Это хорошо сказывается на качестве вырабатываемой энергии, которая может быть далее использована локальными (местными) потребителями или отдана в общею энергосеть.
Настоящая магистрантская диссертация посвящена разработке ветропарка в районе с. Подстепки Самарской области номинальной мощности 4 МВт..
Актуальность работы обусловлена необходимостью развития альтернативной энергетики в России.
При работе над магистерской диссертацией были решены следующие задачи:
- выполнен сравнительный анализ ветрогенераторов, электрических схем станций по генерации энергии с использованием ветроустановок;
- проведены исследование ветрообстановки на территории Самарской области и выбор места расположения ветропарка;
- произведен выбор основного электротехнического оборудования ветропарка.
Основным результатом работы является разработка конструкции ветропарка на территории Самарской области. В качестве основного энергетического агрегата выбран ветрогенератор EDS W2000 от фирмы Enercon (Германия
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
