Генераторы, используемые на ветровой электростанции

Генераторы, используемые на ВЭС.

В ряде отечественных и зарубежных публикаций, касающихся вопросов выбора того или иного типа генератора системных ветроэнергетических установок, предназначенных для параллельной работы с энергосистемой, предпочтение в основном отдается асинхронным генераторам, которые наилучшим образом отвечают условиям работы ветроустановок, характеризуемой резкими и частыми изменениями скорости ветра, а также малой инерционностью вращающихся частей. Отмечается их меньшая стоимость по сравнению с синхронными, большая надежность, простота ввода на параллельную работу. Так как все асинхронные генераторы предназначены для работы в сети, то проблемы с выработкой реактивной мощности не возникает, эта задача возлагается на генераторы энергосистемы.

Основным фактором, который может сдерживать использование асинхронных ветроэлектрических генераторов на крупных ВЭС, являются режимные ограничения,   накладываемые на уровни напряжения в сети.

Однако наметившаяся в последние годы тенденция к укрупнению единичной мощности системных ВЭУ, а у нас в стране создания крупных ВЭС, обуславливает необходимость не только снижения амплитуд колебаний основных режимных параметров генераторов в условиях порывистого ветра, но и максимальной выработки электроэнергии в широком диапазоне изменения средних скоростей ветра. Анализ аэродинамических характеристик ветроколес показывает, что использование ВЭУ с переменной частотой вращения, зависящей от скорости ветра, позволяет в значительной мере повысить коэффициент использования энергии ветра. В этой связи один из самых мощных ВЭУ, такие как TWIND (Дания) с Р_ном = 2 МВт, MOD – 5 (США) Р_ном =3,2МВт, GROWLAN – 1 (Германия) - Р_ном= 3МВт, Радуга – 1 (Россия) - Р_ном= 1 Мвт и некоторые другие, имеют переменную частоту вращения и во многих случаях для этих целей используются асинхронизированные синхронные генераторы  [10]

Следует отметить, что главный эффект от использования ветрогенераторов состоит в экономии топлива и в замещении мощности обычных электростанций. И хотя нельзя говорить о постоянном покрытии ветрогенераторами пиковых нагрузок из-за непредсказуемости ветра, однако, эта проблема частично решается за счет рациональной организации энергоменеджмента. Для наиболее полного использования установленной мощности ветроэлектростанций им должна быть предоставлена возможность работать в базисе графика нагрузки энергосистемы.

Следует отметить, что Украина обладает достаточным ветроэнергетическим  потенциалом, чтобы существенно увеличить долю ветровой энергии в общем энергопроизводстве страны. В Германии, например, существует критерий, определяющий среднегодовую скорость ветра, при которой генераторы класса 500 – 600 кВт окупают себя. Эта скорость равняется 5,9 м/с. В [11, рис. 4] показано, что на юге и юго–востоке Украины среднегодовая скорость ветра близка к такому показателю, а значит, есть все условия для создания в этих регионах мощных ветропарков.

Необходимо учитывать тенденцию и опыт развитых стран с тем, чтобы в основу собственной ветроэнергетики закладывать стратегически правильные решения. Учитывая, что срок службы ветроагрегатов достаточно велик – 20 лет и более, и эта отрасль развивается быстрыми темпами, необходимо уже сейчас ориентироваться на мощные установки класса 1 -  МВт и более, чтобы по прошествии нескольких лет украинский ветропарк не превратился в собрание устаревших установок.

Однако ветроэнергетика имеет и свои проблемы, и в первую очередь – это низкая плотность ветрового потока, а также непредсказуемость скорости ветра. Поэтому задача научно-технических специалистов состоит на сегодняшний день в поиске оптимальных способах преобразования энергии ветра в электрическую энергию [11]