Conţinut
- Modelul centralei eoliene DFIG
- Impactul energiei eoliene asupra stabilității sistemului energetic
- Figura 3: Impactul variației centralei eoliene asupra parametrilor generatorului eolian G8
- Concluzie
Am un masterat în inginerie electrică și îmi place să scriu despre rețeaua electrică și impactul pe care îl are energia eoliană asupra ei.
Recent, utilizarea energiei eoliene a crescut foarte mult în întreaga lume. Împreună cu dezvoltarea și tehnologia de producție îmbunătățită, performanța turbinei eoliene este îmbunătățită drastic.
Având în vedere faptul că plantele eoliene cresc în dimensiune și număr în rețelele electrice din întreaga lume, apar multe întrebări cu privire la posibilele efecte asupra rețelei electrice și este necesar să se ofere răspunsuri la aceste întrebări, precum și soluții la problemele potențiale.
Potrivit cercetării, principalele probleme care trebuie studiate sunt prognoza excelentă a energiei eoliene, dezvoltarea fiabilă a sistemelor de stocare, gestionarea răspunsului, analiza și proiectarea pieței energiei electrice și, în cele din urmă, stabilitatea tranzitorie în timpul proceselor anormale.
În aceste zile, stabilitatea dinamică și răspunsul în frecvență suferă din cauza impacturilor la pătrunderi ridicate ale energiei eoliene, deoarece generatoarele eoliene care sunt de fapt nesincrone și nu pot oferi un răspuns inerțial direct atunci când frecvența rețelei se schimbă deoarece sunt decuplate electric de la rețea electrică.
În acest articol, am prezentat sistemul de testare a autobuzului IEEE-14 modificat. Am adăugat trei tipuri diferite de turbine eoliene conectate în nodul 8, astfel încât să putem investiga modul în care integrarea turbinei eoliene în sistem va afecta stabilitatea tranzitorie a sistemului de energie electrică.
Modelul centralei eoliene DFIG
Generatorul de energie eoliană și comenzile sunt sisteme electrice și mecanice complexe. Un sistem tipic de energie eoliană constă dintr-un generator, cutie de viteze, rotor cu trei pale și dispozitive de control pentru tensiune, viteza vântului și unghiul palei.
Modelul centralei eoliene are șase module:
- Model de mașină asincronă
- Model de turbină eoliană
- Sistem de control al pasului
- Model de sistem de control al vitezei
- Sistem de control pentru tensiunea de curent alternativ
- Model de sistem de comandă pentru bara de corbă
Într-un generator de inducție alimentat dublu, tensiunea sau curentul rotorului pot fi controlate cu ajutorul electronicii de putere, ceea ce oferă o mai mare controlabilitate a generatorului de inducție. Figura 1 reprezintă modelul schemei bloc a generatorului de inducție cu dublă alimentare cu turbine de tip C.
Impactul energiei eoliene asupra stabilității sistemului energetic
Creșterea pătrunderii puterii eoliene are ca rezultat o inerție redusă în sistem, ceea ce poate duce la probleme de stabilitate a unghiului rotorului. Aceste probleme apar în timpul unor perturbări, cum ar fi defecțiunile autobuzului, îndepărtarea liniei etc. în sistemul de alimentare electrică.
Stabilitatea tranzitorie este capacitatea sistemului electric de a-și menține sincronismul în timpul acestor perturbări. Intervalul de timp al perturbării este de 3-5 secunde.
Generatorul - inerția turbinei joacă un rol semnificativ în asigurarea capacității de sincronizare a generatorului sincron, în cazul în care o perturbare provoacă o nepotrivire între puterea mecanică de intrare și puterea electrică a generatorului.
Mai multe scenarii au fost examinate în acest articol despre rețeaua de testare IEEE, prezentată în figura 2.Primul scenariu este atunci când avem un impact asupra generatorului din apropierea centralei eoliene. Al doilea caz este când ne confruntăm cu întreruperi pe linia de transmisie 3-4, iar ultimul caz este când avem defecțiune trifazată pe linia de transmisie 3-4.
În Figura 3a avem variația vitezei vântului și impactul producției centralei eoliene asupra tensiunii autobuzului, variația puterii G8 și unghiul rotorului. În Figura 3b sunt prezentate variația reglării tensiunii și a variației vitezei vântului, puterea reactivă a generatorului sincron și eolian.
Figura 3: Impactul variației centralei eoliene asupra parametrilor generatorului eolian G8
În Figura 4 sunt prezentate impactul variației instalației eoliene asupra unghiului rotorului, puterea reactivă și activă a G8 și tensiunea, în timpul întreruperii liniei de transmisie 03-04. În Figura 5, impactul variației instalației eoliene asupra unghiului rotorului, puterea activă și reactivă a G8, tensiunea, în timpul defecțiunii trifazate pe linia de transmisie afectată 03-04 și întreruperea liniei defectate 03-04. Am observat impactul prin compararea comportamentului sistemului de energie electrică fără penetrare a energiei eoliene, iar celălalt caz este cu penetrarea energiei eoliene. Putem vedea că atunci când sistemul are penetrarea puterii eoliene, apare o variație crescută a unghiului rotorului atunci când unitățile eoliene sunt conectate la rețeaua electrică. Unghiurile relative ale rotorului realizează oscilații mai mari în timpul tranzitorilor post-defecțiune atunci când este prezentă puterea eoliană. Într-un alt caz de testare, aceeași defecțiune trifazată este aplicată în diferite linii de transmisie. Facem acest caz de testare doar pentru a evalua valoarea CCT a sistemului electric. Când generatoarele sincrone sunt înlocuite cu unități eoliene, inerția sistemului scade și duce la o reducere a valorii CCT.
Concluzie
Putem concluziona că centrala eoliană afectează comportamentul generatorului sincron în apropierea centralei eoliene, provocând modificări ale parametrilor și acțiuni inutile ale sistemelor de control. Unghiurile relative ale rotorului tind întotdeauna să obțină oscilații mai mari în timpul influenței tranzitorilor post-defecțiune atunci când centrala eoliană este prezentă în sistem.
Prin înlocuirea generatoarelor sincrone cu unități de centrale eoliene, inerția totală a sistemului scade, ceea ce duce la o reducere a valorii CCT. Dacă comparăm două sisteme (unul cu o unitate de putere și cel de-al doilea fără unitate eoliană), diferența dintre CCT poate fi redusă până la 15% din valoarea CCT a sistemului de energie fără unitate eoliană instalată în sistem .
Din rezultatele simulării, putem determina că nivelurile de penetrare a puterii vântului, tipul topologiei sistemului, tipul perturbării și la sfârșitul localizării unei defecțiuni sunt factori foarte importanți atunci când determinăm natura impactului vântului. penetrarea unității de putere pe sistemul electric.
Acest articol este corect și fidel, după cunoștințele autorului. Conținutul are doar scop informativ sau de divertisment și nu înlocuiește consilierea personală sau sfatul profesional în probleme de afaceri, financiare, juridice sau tehnice.
