Ngày nay, và trong tương lai, tua-bin gió sẽ được bố trí ở nồng độ lớn
hàng trăm MW công suất điện. Các trang trại gió có kích thước này thường sẽ được kết nối trực tiếp vào lưới điện truyền tải và sẽ sớm hay muộn, thay thế các nhà máy điện thông thường. Điều này có nghĩa là các tua bin gió sẽ được yêu cầu có những đặc điểm nhà máy điện (AD Hansen, năm 2001; S ensen et al, 2000), cụ thể là, để có thể cư xử như các thành phần hoạt động kiểm soát trong hệ thống điện. Các trang trại gió lớn sẽ được dự kiến sẽ đáp ứng nhu cầu kỹ thuật rất cao, chẳng hạn như để thực hiện tần số và kiểm soát điện áp, điều tiết năng lượng hoạt động và phản ứng và cung cấp phản ứng nhanh chóng trong tình huống thoáng qua và năng động trong hệ thống điện. Các tua-bin gió truyền thống, nơi mà sức mạnh đang hoạt động được điều khiển bởi một bày đơn giản của cánh quạt hoặc bằng cách sử dụng một thiết bị bán phá giá hoặc bằng cách ngắt kết nối các tua-bin gió, không có khả năng kiểm soát như vậy và không có thể đóng góp cho sự ổn định hệ thống điện sẽ được yêu cầu. Công nghệ lưu trữ có thể là một lựa chọn, nhưng tại các công nghệ như vậy hiện nay là khá tốn kém. Ngoài ra, họ không phải là một giải pháp thỏa đáng trong trường hợp của các trang trại gió lớn, bởi vì các vấn đề ổn định điện áp. Điện điện tử công nghệ sẽ ngày càng trở nên hấp dẫn hơn cho các trang trại gió lớn sẽ phải thực hiện đầy đủ các nhu cầu cao trong tương lai.
các trang trại gió như vậy với các loại khác nhau của năng lượng chuyển đổi điện tử để cho họ để có thể thực hiện theo các yêu cầu cao và giá rẻ nhất có thể để cài đặt. Nhiều kiểm soát cấu trúc liên kết đang bị điều tra và một số đã được thực hiện trong thực tế.
Tùy thuộc vào các thiết bị điện điện tử được sử dụng bên trong một trang trại gió, một số tùy chọn cấu trúc liên kết khác nhau, đặc biệt là với những lợi thế và nhược điểm của nó. Cấu trúc liên kết có thể bao gồm những điều sau đây.
. Một cấu trúc điều khiển hoàn toàn phân cấp với một AC mạng nội bộ kết nối lưới điện chính, với mỗi tuabin trong các trang trại gió có tần số riêng của mình chuyển đổi và hệ thống kiểm soát của nó, có lợi thế mà mỗi tua-bin gió có thể hoạt động ở mức tối ưu của nó đối với điều kiện gió địa phương. Một thực tế thực hiện của cấu trúc này là 160MW Horns Rev ngoài khơi gió
trang trại, dựa trên các tua-bin gió với máy phát điện cảm ứng kép ăn Loại C (xem Hình 4.1).
. A, một phần tập trung một phần phân cấp kiểm soát cấu trúc bộ chuyển đổi năng lượng tách ra và đầu ra của mỗi tua-bin là địa phương sửa chữa và đưa vào một mạng DC, với toàn bộ trang trại vẫn còn kết nối thông qua một biến tần trung ương, đã được đề xuất bởi Dahlgren và cộng sự al. (2000), người đề nghị sử dụng một điện áp cao-đa
máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Tuy nhiên, giải pháp này vẫn chưa được thực hiện trong thực tế. Cấu hình này cung cấp tất cả các tính năng của biến tốc độ khái niệm, vì mỗi tuabin gió có thể được kiểm soát độc lập.
Các máy phát điện có thể được SCIGs là tốt, nếu VSC được sử dụng như là bộ chỉnh lưu. . Một cấu trúc điều khiển hoàn toàn tập trung có một công cụ chuyển đổi năng lượng điện tử trung tâm kết nối tại điểm kết nối các trang trại gió. Các tua-bin hoặc có thể có SCIGs hoặc có thể có WRSGs. Ưu điểm của cấu trúc như là các hành vi nội bộ
của các tua-bin gió được tách ra từ hành vi lưới, và do đó các trang trại gió
mạnh mẽ để có thể thất bại của lưới điện. Những bất lợi của khái niệm này là rằng tất cả các tua-bin gió được quay với cùng một tốc độ góc trung bình và không có một tốc độ tối ưu cá nhân, do đó cho một số các tính năng của các khái niệm tốc độ thay đổi, mỗi tuabin gió cá nhân.
Một tùy chọn của khái niệm này là tập trung công suất phản kháng bồi thường cấu trúc liên kết với một đơn vị tiên tiến VAR tĩnh (ASVC) bồi thường. Công suất phản kháng bồi thường đơn vị được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện để cung cấp công suất phản kháng sự cân bằng và cải thiện sự ổn định điện áp. ASVCs là biến tần dựa trên tự mạch thiết bị chuyển mạch (tức là có toàn quyền kiểm soát liên tục, công suất phản kháng). Họ có lợi thế mà, trong trường hợp của sự sụt giảm điện áp (ví dụ như trong một lỗi lưới) có sẵn công suất tối đa phản ứng giảm chậm hơn so với tĩnh
Đơn vị VAR bồi thường (SVC). Trong Rejsby Hede, Đan Mạch, thử nghiệm thiết bị với một 8Mvar đơn vị ASVC đã được tích hợp vào một trang trại gió 24MW với 40
stallregulated tuabin gió. Trang thiết bị và kiểm tra kết quả được mô tả trong Sto? BER et al. (1998).
Một lựa chọn khác là sử dụng một liên kết cao áp (HVDC) DC như truyền tải điện. Một cài đặt chạy trên Gotland, Thụy Điển (để biết thêm chi tiết, xem Chương 13).
Tất cả các tua-bin gió được kết nối với cùng một bộ chuyển đổi năng lượng, và toàn bộ các trang trại gió được kết nối với lưới điện cung cấp công cộng thông qua một công cụ
chuyển đổi quyền lực. Hai chuyển đổi kết nối với nhau thông qua một cáp liên kết HVDC dài. Việc áp dụng các công nghệ năng lượng điện tử trong các trang trại gió lớn có vẻ như vậy, để được rất hứa hẹn. Nó đóng một vai trò quan trọng trong việc tuân thủ các yêu cầu cao mà các công ty tiện ích áp đặt các trang trại gió. Công nghệ này do đó cần nghiên cứu bổ sung và phát triển đáng kể.
4,6 Kết luận
Chương này đã cung cấp một cuộc khảo sát ngắn gọn và toàn diện của máy phát điện và năng lượng khái niệm điện tử được sử dụng bởi các ngành công nghiệp tua-bin gió hiện đại. Một giới thiệu ngắn, trình bày cấu trúc liên kết các tua-bin gió cơ bản và chiến lược kiểm soát, tiếp theo là nhà nước của nghệ thuật của tua-bin gió, từ một điểm điện. Cũ và mới khái niệm có tiềm năng đầy hứa hẹn của các máy phát điện và các thiết bị điện tử điện dựa trên kỹ thuật khía cạnh và các xu hướng thị trường đã được trình bày.
Rõ ràng rằng việc giới thiệu có tốc độ thay đổi tùy chọn trong tua-bin gió làm tăng số lượng của các loại máy phát điện áp dụng và tiếp tục giới thiệu một vài độ tự do trong sự kết hợp của các loại máy phát điện và các loại công cụ chuyển đổi điện.
Một xu hướng rất quan trọng cho tua-bin gió là các trang trại gió lớn sẽ phải hành xử như các bộ phận tách rời của hệ thống điện và phát triển các đặc điểm nhà máy điện. Công suất thiết bị điện tử đang hứa hẹn giải pháp kỹ thuật để cung cấp lắp đặt năng lượng gió với khả năng kiểm soát hệ thống điện và nâng cao hiệu quả của họ về sự ổn định hệ thống điện. Tài liệu tham khảo
[1] Alatalo, M. (1996) Máy Magnet thường trực với các cuộn dây Gap Air và răng tích hợp cuộn dây,
kỹ thuật báo cáo 288, Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển.
[2] Bogalecka, E. (1993) 'Power Control của một Máy phát điện cảm ứng Gấp đôi Fed mà không cần tốc độ hoặc vị trí
Cảm biến, trong Hội nghị EPE châu Âu lần thứ 5 về điện điện tử và ứng dụng, Volume 8, trang 224-228.
[3] BTM tư vấn AP. (2003) Bộ Năng lượng gió quốc tế - Cập nhật thị trường từ năm 2002, dự báo
2003-2007, www.btm.du.
[4] Carlson, O., Hylander, J., Thorborg, K. (1996) "Khảo sát hoạt động tốc độ biến đổi của tuabin gió ',
Liên minh châu Âu năm 1996 năng lượng gió Hội nghị, Thụy Điển, trang 406-409. [5] Dahlgren, M., Frank H., Leijon, M., Owman, F., Walfridsson, L. (2000) cúp điện gió quy mô lớn,
ABB Review 3 31-37.
[6] Dubois, MR, Polinder, H., Fereira, JA (2000) "So sánh của máy phát điện Topology cho ổ đĩa trực tiếp
Gió Turbines, IEEE NordicWorkshop về Điện và Điện tử công nghiệp, IEEE, New York, trang 22-26.
[7] Hansen, AD, S? Ensen, P., Janosi, L., Bech, J. (2001) "Mô hình trang trại gió cho chất lượng điện", trong
Kỷ yếu của IECON'01, Denver.
[8] Hansen, LH, Helle L., Blaabjerg F., Ritchie E., Munk-Nielsen S., Bindner, H., S? Ensen, P., Bak-Jensen,
B. (2001) khái niệm Khảo sát Máy phát điện và Điện tử điện tuabin gió, Ris? R-1205 (EN) Ris Phòng thí nghiệm quốc gia, Đan Mạch.
[9] Heier, S. (1998) lưới tích hợp năng lượng gió Chuyển đổi hệ thống, John Wiley & Sons Ltd, Chichester,
Đại học Vương quốc Anh, và Kassel, Đức. Gió trong hệ thống điện 77
[10] Kazmierkowski, MP, Krishnan, R., Blaabjerg, F. (2002) Kiểm soát Điện tử Điện - lựa chọn
vấn đề, Academic Press, London và New York.
[11] Kim, JS, Sul, SK (1993) "Đề án kiểm soát cho AC-DC-AC chuyển đổi mà không cần điện điện DC liên kết
Tụ, IEEE, PESC'93, IEEE, New York, trang 300-306.
[12] Krause, PC, Wasynczuk, O., Sudhoff, SD (2002) Phân tích máy móc điện và hệ thống ổ,
John Wiley & Sons Inc, New York.
[13] Larsson, A ˚. (2000) Các chất lượng điện tua-bin gió, luận án Tiến sĩ, Đại học Chalmers
Công nghệ, Go teborg, Thụy Điển.
[14] Leonhard, W. (1980) điều khiển của ổ điện, Springer, Stuttgart.
[15] Mitcham, AJ, Grum, N. (1998) 'Một LP trục phát điện tích hợp cho máy bay điện hơn ",
IEE Coloquium Tất cả các máy bay điện, Viện Kỹ sư Điện, London, trang 8/1-8/9. [16] N. Mohan, Undeland, TM, Robbins, WP (1989) Điện tử công suất: chuyển đổi, ứng dụng và
Thiết kế, Clarendon Press, Oxford, Vương quốc Anh.
[17] Novotny, DV, Lipo, hỗ trợ kỹ thuật (1996) Vector kiểm soát và Dynamics của ổ đĩa AC, Clarendon Press, Oxford.
[18] Pena, R., Clare, JC, Asher, GM (1996) 'Gấp đôi Fed cảm ứng phát điện bằng cách sử dụng "Back-to-back PWM
tử
Công suất ứng dụng 143 (3) 231-241.
[19] Rodriguez, J. Moran, L., Gonzalez, A., Silva, C. (1999) 'High Voltage chuyển đổi đa cấp với
Khả năng tái sinh ", IEEE, PESC của 99, Tập 2, IEEE, New York, trang 1077-1082. [20] Schuster, A. (1998) 'Chuyển đổi một ma trận mà không có yếu tố kẹp phản ứng cho một ổ động cơ cảm ứng
Hệ thống ', trong IEEE PESC, Volume 1, IEEE, New York, trang 714-720.
[21] S ensen, P., Bak-Jensen, B., Kristian, J., Hansen, AD, Janosi, L., Bech, J. (2000) 'Nhà máy điện
Các đặc điểm của trang trại gió, điện gió cho thế kỷ 21, Kỷ yếu của quốc tế Hội nghị Kassel, Đức.
[22] Sto BER, R., Jenkins, N., Pedersen, JK, S? Sân, KH, Helgesen Pedersen, KO (1998) Chất lượng điện năng
Cải tiến các trang trại gió, Eltra, Fredericia, Đan Mạch.
[23] Văn Custem, T., Vournas, C. (1998) điện áp ổn định của hệ thống điện điện, Kluwer Academic
Các nhà xuất bản, Boston, MA.
[24] Wallace, AK, Oliver, JA (1998) 'Generation biến tốc độ kiểm soát bởi các yếu tố thụ động, giấy
trình bày tại Hội nghị quốc tế trong Máy Điện, Thổ Nhĩ Kỳ.
[25] Wheeler, PW, Grant, DA (1993) 'Mất thấp Matrix Converter cho AC biến tốc độ ổ đĩa,