4 η Εβδομάδα Ενέπγειαρ ΙΕΝΕ 15 ο Εθνικό Σςνέδπιο Ενέπγειαρ, Ενέπγεια & Ανάπτςξη 2010 22-23 Νοεμβπίος 2010, Αθήνα Σσμβολή ηων νέων ηετνικών ελέγτοσ ηων αιολικών ζσζηημάηων ζηη βεληίωζη ηης εκμεηάλλεσζης και ηης ποιόηηηας ηης ιζτύος Μ. Κ. Μπνπξδνύιεο, Γ. Κ. Κσλζηαληόπνπινο, Α. Θ. Αιεμαλδξίδεο Παξνπζίαζε: Μηραήι Κ. Μπνπξδνύιεο
Η αιολική ενέργεια ζαν ανανεώζιμη πηγή Η ελέξγεηα ηνπ αλέκνπ ήηαλ από ηηο πξώηεο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε ζαλ εθαξκνγή ησλ αλαλεώζηκσλ πεγώλ. ηε ζύγρξνλε κνξθή ησλ αλεκνγελλεηξηώλ νη πξώηεο ζεκαληηθέο εθαξκνγέο εκθαλίζηεθαλ ην 1980 κε ηζρύ 100kW, ελώ ζήκεξα ε ηζρύο έρεη θηάζεη ηα 5MW.
Pair C Ιζτύς ηοσ ανέμοσ Γηα αλεκνγελλήηξηεο νξηδόληηνπ άμνλα: p P 1 2 v wind turbine P air 3 1 Pwind turbine Cp v 2 3
C C, p p R r v Απόδοζη αιολικού ζσζηήμαηος εκαληηθόο ν ξόινο ηνπ ζπληειεζηή ηζρύνο ιόγνο αθξνπηεξπγίνπ ζεσξεηηθά C max p 59,3% όξην ηνπ Betz πξαθηηθά max 25% C p 45% Έρεη απνδεηρζεί όηη ην C P γίλεηαη κέγηζην γηα θάπνηα ζηαζεξή ηηκή ηνπ ι, ζπλήζσο ι opt =6.325.
Απόδοζη αιολικού ζσζηήμαηος Δπνκέλσο, r, opt opt v R Οκνίσο έρνπκε 1 Pwind turbine Cp v 2 3 Άξα P max p, opt 5 3 3 r, opt wind turbine 1 C 2 opt R
Μεηαβληηή ηατύηηηα vs Σηαθερή ηατύηηηα δρομέα P 3 max ~ r, opt
Σηότος ηοσ ελέγτοσ μεηαβληηών ζηροθών για μέγιζηη απομάζηεσζη ιζτύος
Σηότος ηοσ ελέγτοσ μεηαβληηών ζηροθών ζηην ποιόηηηα ιζτύος Α. Άεργος ιζτύς Η επαγσγηθή κεραλή βξαρπθπθισκέλνπ θισβνύ (ζηαζεξώλ ζηξνθώλ) θαηαλαιώλεη πάληνηε άεξγν ηζρύ, είηε ζαλ θηλεηήξαο είηε ζαλ γελλήηξηα. (ην θαιύηεξν πνπ κπνξνύκε λα θάλνπκε είλαη αληηζηάζκηζε κε ππθλσηέο) Απαιηήζεις ελέγτοσ μεηαβληηών ζηροθών: Λεηηνπξγία κε κνλαδηαίν ζπληειεζηή ηζρύνο Ρύζκηζε ζε θάζε πεξίπησζε ηεο αέξγνπ ηζρύνο ζύκθσλα κε ηνλ θαλνληζκό
Απαιηήζεις αέργοσ ιζτύος
Β. Απαιηήζεις ζε διακσμάνζεις ηης ζστνόηηηας και ηης ηάζης
Απαιηήζεις ελέγτοσ μεηαβληηών ζηροθών: Μείσζε ησλ δηαθπκάλζεσλ ζηε ζπρλόηεηα ζύκθσλα κε ηνλ θαλνληζκό, κε αληίζηνηρε απόθιηζε από ηελ κέγηζηε απνκάζηεπζε ηζρύνο (ζηελ πεξίπησζε ησλ ζηαζεξώλ ζηξνθώλ δελ ππάξρεη δπλαηόηεηα ξύζκηζεο ηεο ζπρλόηεηαο)
Γ. Απαηηήζεηο αδηάιεηπηεο ιεηηνπξγίαο ππό κεησκέλε ηάζε
Παξαδνζηαθά νη αλεκνγελλήηξηεο νδεγνύληαη ζε απνζύλδεζε όηαλ ε ηάζε ζηα άθξα ηνπο κεησζεί θάησ από θάπνην επίπεδν. Λόγσ ηεο απμεκέλεο δηείζδπζεο ηεο παξαγσγήο από αλεκνγελλήηξηεο, νη θαλνληζκνί πξνζαξκόζηεθαλ ώζηε λα δίλνπλ ηε δπλαηόηεηα ηεο δηαηήξεζεο ηεο ζύλδεζεο θαη ηεο ιεηηνπξγίαο ηεο αλεκνγελλήηξηαο ππό κεησκέλε ηάζε γηα πνιύ κηθξό ρξνληθό δηάζηεκα. Απαιηήζεις ελέγτοσ μεηαβληηών ζηροθών: Αδηάιεηπηε ιεηηνπξγία θαη ζηήξημε ηεο ηάζεο ηνπ δηθηύνπ ηνπηθά κέζσ ηεο έγρπζεο αέξγνπ ηζρύνο ζην δίθηπν.
ηελ πεξίπησζε ησλ ζηαζεξώλ ζηξνθώλ, επεηδή ε γελλήηξηα ιεηηνπξγεί ππό ζηαζεξή ηζρύ, θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κείσζεο ηεο ηάζεο, κπνξεί λα νδεγεζεί ζε ππεξεπηηάρπλζε θαη αθνινύζσο απνξξόθεζε κεγαιπηέξσλ πνζνηήησλ αέξγνπ ηζρύνο πνπ νδεγνύλ ζε πεξαηηέξσ κείσζε ηεο ηάζεο θαη θαηάξξεπζε ηνπ ζπζηήκαηνο.
Επαγωγική ανεμογεννήηρια απεσθείας ζσνδεδεμένη ζηο δίκησο (SCIG) Απιή ζηελ θαηαζθεπή Φζελή ζπληήξεζε Δσο 1% κεηαβνιή ηεο ηαρύηεηαο ηνπ δξνκέα Οη δηαθπκάλζεηο ηνπ αλέκνπ κεηαθέξνληαη ζηελ ηζρύ εμόδνπ Απαηηεί άεξγν ηζρύ από ην δίθηπν πρλά ρξήζε ππθλσηώλ ηνπηθά γηα αληηζηάζκηζε αέξγνπ ηζρύνο
Επαγωγική μητανή διπλής ηροθοδοζίας (DFIG) Γηάηαμε κεηαηξνπήο ζπρλόηεηαο πνπ δηαρεηξίδεηαη κέξνο ηεο παξαγόκελεο ηζρύνο Μηθξό θόζηνο δηάηαμεο ειεθηξνληθώλ ηζρύνο Γπλαηόηεηα ιεηηνπξγίαο κε νιίζζεζε εσο θαη 30% από ηελ ζύγρξνλε ηαρύηεηα ~70% ηεο εγθαηεζηεκέλεο ηζρύνο αλεκνγελλεηξηώλ είλαη απηνύ ηνπ ηύπνπ Γπλαηόηεηα ιεηηνπξγίαο κε κνλαδηαίν ζπληειεζηή ηζρύνο
Άλλα ζτήμαηα γεννηηριών μεηαβληηών ζηροθών Σύγτρονη ανεμογεννήηρια μόνιμοσ μαγνήηη (full rated PMSG) Απηνδηεγεξόκελε Τςειόηεξεο απόδνζεο από επαγσγηθή κεραλή Γελ απαηηεί ηε ρξήζε θηβσηίνπ ηαρπηήησλ (πνιινί πόινη) Απμεκέλν θόζηνο ειεθηξνληθώλ κεηαηξνπέσλ ηζρύνο Σα καγλεηηθά ηκήκαηα επαίζζεηα ζηηο κεηαβνιέο ησλ ζπλζεθώλ Πξνβιήκαηα ζηελ εθθίλεζε θαη ζην ζπγρξνληζκό
πλνπηηθή πεξηγξαθή ηνπ ειέγρνπ ηνλ κεηαηξνπέα από ηελ πιεπξά ηνπ δξνκέα ηεο αλεκνγελλήηξηαο γίλεηαη έιεγρνο ηεο ελεξγνύ θαη ηεο αέξγνπ ηζρύνο ηνπ ζηάζε. ηνλ κεηαηξνπέα από ηελ πιεπξά ηνπ δηθηύνπ γίλεηαη ξύζκηζε ηεο ηάζεο ηεο δηαζύλδεζεο ζπλερνύο ξεύκαηνο, ώζηε λα έρνπκε απνζπδεπγκέλε ιεηηνπξγία από ηνλ κεηαηξνπέα ηεο πιεπξάο ηνπ δξνκέα, θαη πεξαηηέξσ ξύζκηζε ηεο αέξγνπ ηζρύνο. Μεηνλεθηήκαηα απηνύ ηνπ ειέγρνπ: Οθείινληαη ζηηο κε γξακκηθόηεηεο ηνπ ζπζηήκαηνο. Δθαξκόδνληαη εηδηθέο ηερληθέο (δηαλπζκαηηθόο έιεγρνο). Απαηηεί εθηίκεζε θάπνησλ κεγεζώλ (π.ρ. ξνή) ιόγσ ηεο δπζθνιίαο κέηξεζεο ηνπο. Έρεη απμεκέλε πνιππινθόηεηα.
Ση θάλνπκε εκείο Πξνζπαζνύκε λα εμαιείςνπκε θαηά ην δπλαηόλ ηα κεηνλεθηήκαηα πνπ αλαθέξζεθαλ πξνεγνπκέλσο. Η πξνζπάζεηα είλαη γηα: πην απνδνηηθά, πην απινπζηεπκέλα, πην αμηόπηζηα, σο πξνο ην πιηθό θαη ην ινγηζκηθό ζπζηήκαηα ειέγρνπ. Βαζηδόκαζηε ζηε ζεσξία ηνπ κε γξακκηθνύ ειέγρνπ θαη Lyapunov ηερληθώλ αλάιπζεο θαη πξνηείλνπκε βειηησκέλεο ηερληθέο κε απμεκέλεο δπλαηόηεηεο. ηε ζπλέρεηα παξαζέηνπκε θάπνην ζελάξην ιεηηνπξγίαο, όπνπ απνδεηθλύεηαη ε θαιή ιεηηνπξγία ηνπ πξνηεηλόκελνπ ειέγρνπ.
σσντελεστής ιστύος (cosυ) σσνολική ιστύς (MW) τατύτητα ανέμοσ (m/sec) Δλδεηθηηθό ζελάξην ιεηηνπξγίαο 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 τρόνος (sec) 2.5 2 DFIG SCIG 1.5 1 0.5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 τρόνος (sec) 1 0.9 0.8 0.7 0.6 DFIG SCIG 0.5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 τρόνος (sec)
Σσμπεράζμαηα To ζεκεξηλό state of the art ζηελ ηερλνινγία ειέγρνπ κεηαβιεηώλ ζηξνθώλ επηηξέπεη: Σε κεγηζηνπνίεζε ηεο εθκεηάιιεπζεο ηνπ αηνιηθνύ δπλακηθνύ γηα επξύ θάζκα ηαρπηήησλ ηνπ αλέκνπ. Σε βειηίσζε ησλ πνηνηηθώλ ραξαθηεξηζηηθώλ ηεο ειεθηξηθήο ηζρύνο πνπ εγρύεηαη ζην δίθηπν θαη ε νπνία έρεη λα θάλεη κε απμεκέλεο δπλαηόηεηεο: 1. ξύζκηζεο ηεο αέξγνπ ηζρύνο 2. δηαηήξεζεο ηνπ επηπέδνπ ηάζεσλ κεηά από κεγάιεο δηαηαξαρέο θαη αδηάιεηπηε ιεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο 3. ειέγρνπ ηεο ζπρλόηεηαο. Σαπηόρξνλα ε νηθνλνκηθή επηβάξπλζε είλαη ζαθώο κηθξόηεξε από ηα νθέιε, νηθνλνκηθά θαη πνηνηηθά. Γη απηό ε ηερλνινγία απηή ρξεζηκνπνηείηαη πιένλ απνθιεηζηηθά ζε όια ηα ζύγρξνλα αηνιηθά ζπζηήκαηα.
Εσταριστώ για την προσοτή σας