Riadenie elektrizačných sústav Riadenie výkonu tepelných elektrární
Ak tepelná elektráreň vyrába elektrický výkon P e, je možné jej celkovú účinnosť vyjadriť vzťahom: el Q k n P e M u k prevodný koeficient jednotiek el. energie na jednotky tepla 1 kwh = 3 600 kj P e elektrický výkon elektrárne [kw] Q n výhrevnosť paliva [kj/kg] M u spotreba paliva za hodinu [kg/h] η el celková účinnosť elektrárne: el k p tv td m g
η k účinnosť kotla: Q k teplo z kotla [kj/h] k Q n Q k M u regulácia kotla: cez množstvo paliva, reguláciou horenia (vzduchom) reguláciou teploty kotla
η k účinnosť kotla: Q k teplo z kotla [kj/h] k Q n Q k M u regulácia kotla: cez množstvo paliva, reguláciou horenia (vzduchom) reguláciou teploty kotla η p účinnosť potrubia: Q teplo vstupujúce do turbíny [kj/h] p Q Q k Q k teplo z kotla [kj/h] ovplyvniť cez návrh a monitoring údržba
η tv vnútorná termická účinnosť Rankin - Clausovho cyklu: tv q q 1 q teplo premenené na mechanickú prácu q 1 teplo privedené do kotla
η td termodynamická (tepelná) účinnosť turbíny: td M M i i k P a k v i i k P a kad ad i a entalpia vstupnej pary do turbíny [kj/kg] i k entalpia výstupnej pary z turbíny [kj/kg] i kad entalpia výstupnej pary pri adiabatickej expanzii [kj/kg] P v vnútorný výkon turbíny [kw] P ad teoretický výkon turbíny [kw] M množstvo vyrobenej pary za hodinu [kg/h]
η m mechanická účinnosť turbíny: m P sp P v P ad P sp td M k i i M i i a P sp kad P sp výkon na spojke turbíny [kw] straty trením,... td k P a sp k
η m mechanická účinnosť turbíny: m P sp P v P ad P sp td M k i i M i i a P sp kad P sp výkon na spojke turbíny [kw] straty trením,... td k P a sp k η p účinnosť generátora: P e výkon na svorkách generátora [kw] g P P e sp
Rovnica tepelnej bilancie kondenzačného turbosústrojenstva bez odberu pary pre požadovaný výkon P e : mechanická práca pary M i a i k 3600 P m g e
Rovnica tepelnej bilancie kondenzačného turbosústrojenstva bez odberu pary pre požadovaný výkon P e : mechanická práca pary M i a i k 3600 P Rovnica tepelnej bilancie kondenzačného turbosústrojenstva s odberom pary z turbíny pre požadovaný výkon P e : Vplyv 3600 P odberu e pary M i a i k m g 1 i i m g e
Riadenie elektrizačných sústav Riadenie výkonu jadrových elektrární
Tepelný výkon reaktora pre 2 - okruhovú elektráreň: P R k t t M c t t I II ch výst vstup k súčiniteľ úmernosti t I stredná hodnota chladiacej látky v primárnom okruhu reaktora t II stredná hodnota chladiacej látky v sekundárnom okruhu reaktora M ch prietočné množstvo chladiacej látky reaktora c merné teplo chladiacej látky t výst teplota chladiacej látky pri výstupe z reaktora t výst teplota chladiacej látky pri vstupe do reaktora
Tepelný výkon reaktora pre 2 - okruhovú elektráreň: P R k t t M c t t I II ch výst vstup Regulácia: zmena elektrického výkonu je spriahnutá so zmenou teploty reaktora: ΔM ch cez čerpadlá ΔP e zmena zaťaženia sústavy Δt zmenou ponorenia palivových tyčí
Riadenie elektrizačných sústav Riadenie výkonu vodných elektrární
Výkon vodnej elektrárne: P 9, 81Q H VE T P G TR
Výkon vodnej elektrárne: P 9, 81Q H VE Regulácia: H rozdiel hladín pred a za turbínou [m] T P G TR mení s množstvom vody v nádrži (v čase aj pri využívaní vody)
Výkon vodnej elektrárne: P 9, 81Q H VE Regulácia: H rozdiel hladín pred a za turbínou [m] Q prietok turbínou [m 3 /s]: T P G TR
Výkon vodnej elektrárne: P 9, 81Q H VE Regulácia: H rozdiel hladín pred a za turbínou [m] Q prietok turbínou [m 3 /s]: T P G TR
Výkon vodnej elektrárne: P 9, 81Q H VE Regulácia: H rozdiel hladín pred a za turbínou [m] Q prietok turbínou [m 3 /s]: T P G TR
Výkon vodnej elektrárne: P 9, 81Q H VE Regulácia: H rozdiel hladín pred a za turbínou [m] Q prietok turbínou [m 3 /s]: T P G TR
Výkon vodnej elektrárne: P 9, 81Q H VE Regulácia: H rozdiel hladín pred a za turbínou [m] Q prietok turbínou [m 3 /s]: trvá nejaký čas, kým sa regulácia prejaví!!! T P G TR
Výkon vodnej elektrárne: P 9, 81Q H VE Regulácia: H rozdiel hladín pred a za turbínou [m] Q prietok turbínou [m 3 /s] dané konštrukciou: η T účinnosť turbíny T P G TR η P účinnosť prevodu mechanického momentu medzi turbínou a generátorom η G účinnosť turbíny η TR účinnosť transformátora
Riadenie elektrizačných sústav Riadenie výkonu veterných elektrární
Maximálny výkon veternej elektrárne: P 0, 08 D v max 2 3
Maximálny výkon veternej elektrárne: P 0, 08 D v max 2 3 ρ hustota vzduchu [kg/m 3 ]: vyjadruje množstvo molekúl v jednotke objemu vzduchu, pri normálnom atmosférickom tlaku a pri teplote 15 C jeden m 3 vzduchu váži 1,225 kg, mení sa s nadmorskou výškou, závisí od vlhkosti vzduchu ( zima, leto),
Maximálny výkon veternej elektrárne: P 0, 08 D v max 2 3 ρ hustota vzduchu [kg/m 3 ]: vyjadruje množstvo molekúl v jednotke objemu vzduchu, pri normálnom atmosférickom tlaku a pri teplote 15 C jeden m 3 vzduchu váži 1,225 kg, mení sa s nadmorskou výškou, závisí od vlhkosti vzduchu ( zima, leto), SEZÓNNY CHARAKTER (malá zmena)
Maximálny výkon veternej elektrárne: P 0, 08 D v max 2 3 D priemer vrtule [m]: kvadratická závislosť, väčší priemer väčší tlak na materiál pevnosť: kompozitné materiály, súčasnej dobe sa vyrábajú prevažne trojlisté veterné elektrárne s horizontálnou osou Priemer vrtule [m] 27 33 40 44 48 54 64 72 80 90 Výkon [kw] pri 10 m/s 225 300 500 600 750 1000 1500 2000 2500 3000
Maximálny výkon veternej elektrárne: P 0, 08 D v max v rýchlosť vzduchu [m/s]: 2 3 Dolná hranica využiteľnosti v = 4 5 m/s Výkon (kw) 500 400 300 200 100 5 10 15 20 25 m.s -1 Rýchlosť vetra
Maximálny výkon veternej elektrárne: P 0, 08 D v max v rýchlosť vzduchu [m/s]: 2 3 Optimálna rýchlosť v = 12 14 m/s Výkon (kw) 500 400 300 200 100 5 10 15 20 25 m.s -1 Rýchlosť vetra
Maximálny výkon veternej elektrárne: P 0, 08 D v max v rýchlosť vzduchu [m/s]: 2 3 Maximálna rýchlosť v = 25 m/s Výkon (kw) 500 400 300 200 100 5 10 15 20 25 m.s -1 Rýchlosť vetra
Maximálny výkon veternej elektrárne: P 0, 08 D v max v rýchlosť vzduchu [m/s]: 2 3 Brzdenie elektrárne: - zabrzdením rotora - natočením lopatiek Výkon (kw) 500 400 300 200 100 5 10 15 20 25 m.s -1 Rýchlosť vetra
Maximálny výkon veternej elektrárne: P 0, 08 D v max v rýchlosť vzduchu [m/s]: vzdialenosť elektrární vo veternom parku 5 až 15 násobok priemeru vrtule turbulencia vetra, 2 3
Maximálny výkon veternej elektrárne: P 0, 08 D v max v rýchlosť vzduchu [m/s]: vzdialenosť elektrární vo veternom parku 5 až 15 násobok priemeru vrtule turbulencia vetra, KUBICKÁ ZÁVISLOSŤ!!! v (m.s -1 ) 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 k1+ 1,73 1,59 1,49 1,42 1,37 1,33 1,30 1,27 1,25 1,23 1,00 k1-0,00 0,58 0,63 0,67 0,70 0,73 0,75 0,77 0,79 0,80 0,81 k2+ 2,74 2,37 2,13 1,95 1,83 1,73 1,65 1,59 1,54 1,23 1,00 k2-0,00 0,00 0,36 0,42 0,47 0,51 0,55 0,58 0,61 0,63 0,65 2 3
Maximálny výkon veternej elektrárne: P 0, 08 D v max v rýchlosť vzduchu [m/s]: veľký rozdiel v tom, či k poklesu alebo nárastu rýchlosti vetra o 1 m/s dôjde pri 6 m/s alebo 10 m/s, 2 3 v [m/s] P [kw] ΔP pri Δv = + 1 m/s [kw] 6 103 60 10 500 364,5
Maximálny výkon veternej elektrárne: P 0, 08 D v max v rýchlosť vzduchu [m/s]: veľký rozdiel v tom, či k poklesu alebo nárastu rýchlosti vetra o 1 m/s dôjde pri 6 m/s alebo 10 m/s, 2 3 v [m/s] P [kw] ΔP pri Δv = + 1 m/s [kw] 6 103 60 10 500 364,5 rýchlosť vetra je taktiež ovplyvňovaná drsnosťou terénu a orografiou.
Riadenie elektrizačných sústav Riadenie výkonu fotovoltických elektrární
Schéma fotovoltickej elektrárne
Schéma fotovoltickej elektrárne Fotovoltické panely každý panel má svoju V-I charakteristiku
V-I charakteristika panela
V-I charakteristika panela aby panel dosiahol svoj maximálny výkon, potrebuje byť zaťažený menovitým bremenom (záťažou)
V-I charakteristika panela vplyv zmeny intenzity žiarenia
V-I charakteristika panela vplyv zmeny teploty
Výkonová charakteristika panela P P max reálne dosiahnuteľný výkon metóda MPPT
Výkonová charakteristika panela meranie z reálnej elektrárne
Výkonová charakteristika panela meranie z reálnej elektrárne
Výkonová charakteristika panela meranie z reálnej elektrárne
Výkonová charakteristika panela meranie z reálnej elektrárne
Výkonová charakteristika panela meranie z reálnej elektrárne
Schéma fotovoltickej elektrárne Menič DC/DC booster: stabilizuje napätie dodávané panelmi, vstupné napätie: 400 750 V DC, pri malom vstupnom napätí nefunguje, DC/AC menič: vytvára napätie so skreslením podľa STN 50160.
Schéma fotovoltickej elektrárne Menič vybavený sadou ochrán (DC: I>, U>; AC: U>, U<. I>>)
Schéma fotovoltickej elektrárne Menič vybavený sadou ochrán (DC: I>, U>; AC: U>, U<. I>>) regulácia spínaním výkonových častí (uhol otvorenia α)
Schéma fotovoltickej elektrárne Fotovoltické panely + menič panely sú pospájané do vetiev, ktoré napájajú jednotlivé meniče regulácia zapínaním a odopínaním vetiev
Schéma fotovoltickej elektrárne Výstupná časť vybavená meraním a transformáciou na napätie siete
Schéma fotovoltickej elektrárne Výstupná časť vybavená meraním a transformáciou na napätie siete Pri skrate v sústave dôjde k odpojeniu fotovoltickej elektrárne nemá rotujúce časti dôjde k vypnutiu meniča!!!
Riadenie elektrizačných sústav Virtuálne bloky
Virtuálne bloky Vznikajú spojením rôznych typov zdrojov. Tieto zdroje môžu byť rozptýlené na veľkom území. Sú spoločne prevádzkované tak, že voči prenosovej resp. distribučnej sústave sa chovajú ako 1 virtuálna elektráreň. Umožňujú využitie prirodzenej fluktuácie vo výrobe OZE potrebné doplniť o spoľahlivý zdroj, ktorý slúži na doregulovanie odchýlky
Virtuálne bloky typový diagram virtuálneho bloku (len FVE)
Virtuálne bloky typový diagram virtuálneho bloku (FVE + prečerpávačka)