Modelowanie układów elektroenergetycznych ze źródłami rozproszonymi. 1. Siłownie wiatrowe 2. Generacja PV

Transkrypt

1 Modelowanie układów elektroenergetycznych ze źródłami rozproszonymi 1. Siłownie wiatrowe 2. Generacja PV

2 Generatory z turbinami wiatrowymi maszyna indukcyjna z wirnikiem klatkowym maszyna indukcyjna pierścieniowa dwustronnie zasilany generator indukcyjny generator synchroniczny

3 Modelowanie układów elektroenergetycznych ze źródłami rozproszonymi Dwustronnie zasilany generator indukcyjny wirnik stojan sieć przekładnia ω r ω p sterowane ω 1 źródła napięciowe ω = pω + ω 1 p liczba par biegunów r p

4 Modelowanie układów elektroenergetycznych ze źródłami rozproszonymi Schemat zastępczy maszyny indukcyjnej B q kierunek wirowania L Cs L Ar γ d L Cr L Br L As A L Bs C

5 Modelowanie układów elektroenergetycznych ze źródłami rozproszonymi P nref (s) P n (s) K + p1 + Ki s 1 generator a) I ry (s) P n (s) G o (s) Q nref (s) + Q n (s) K p1 + Ki s 1 I rx (s) generator G o (s) b) Q n (s) Schemat regulacji mocy czynnej i biernej DZGI

6 Modelowanie układów elektroenergetycznych ze źródłami rozproszonymi I I rx ry 1/ Rr ( s) = Uˆ σt s + 1 ( s) = r 1/ Rr Uˆ σt s + 1 r rx ry ( s) ( s) I rxref (s) K Uˆ i2 rx ( s) K p2 + + s wirnik generatora 1/ Rr 1+σT r s I rx (s) Schemat regulacji składowej i rx prądu wirnika

7 Modelowanie układów elektroenergetycznych ze źródłami rozproszonymi Schemat układu regulacji DZGI w składowych xy od strony zasilania wirnika

8 Modelowanie układów elektroenergetycznych ze źródłami rozproszonymi Schemat układu sterowania DZGI

9 Wyniki symulacji DZGI Parametry analizowanego generatora Moc znamionowa P, (kw) 2000 Liczba par biegunów 2 Napięcie znamionowe U, (V) 690 Poślizg początkowy -10% Współczynnik mocy cos ϕ 0,9 Moment inercji H, (kgm 2 ) 58,0134 Sprawność 0,906 Znam. moment napędowy T m, (Nm) 2485,94 Maks. moment napędowy, j.w. 1,58 Współczynnik tłumienia D, (Nm/(rad/s)) 2,53

10 Wyniki symulacji DZGI T t, Nm Moment wiatraka a) n r, j.w. Prędkość obrotowa b) ,10 1, , ,04 1, ,00 0,98 P, kw Q, kvar 1,44 0, c) 0,96 i r, A C A B d) 0-0,08-0, , czas, s Moc czynna (1) i bierna (2) czas, s Prądy fazowe wirnika

11 Sterowanie mocą czynną i bierną Wyniki symulacji DZGI

12 Wyniki symulacji DZGI Prąd wirnika oraz prędkość kątowa wirnika

13 Wyniki symulacji DZGI (a) (b) Porównanie prądów zwarciowych generatora synchronicznego (a) i DZGI (b)

14 Wyniki symulacji DZGI Ochrona przepięciowa obwodu wirnika crowbar

15 Połączenie farmy wiatrowej morskiej z siecią Połączenie z zastosowaniem łącza FACTS (HVDC)

16 Ogólna charakterystyka generacji fotowoltaicznych (PV) Generacja PV, obok hydro-generacji oraz generacji wiatrowej pozostaje najważniejszym źródłem generacji odnawialnej. W ostatnich latach na świecie są instalowane siłownie o łącznej mocy przekraczającej 50 MW rocznie. Zalety: prosty i krótki cykl inwestycyjny; brak części ruchomych ułatwia eksploatację i obniża koszty; Wady: duża zależność od warunków pogodowych; znaczne koszty inwestycyjne; niski stopień wykorzystania zainstalowanych urządzeń.

17 Schemat zastępczy ogniwa PV I I I ( IR ) q V + kt s = ph o exp 1 V + IR R sh s gdzie: q ładunek elektronu (1.6x10-19 Coulomb), K stała Boltzmanna (1.38x10-23 Nm/K), T temperatura ogniwa ( K), I 0 prąd wsteczny diody, A I ph prąd źródłowy PV, A R s oporność szeregowa ogniwa PV, Ω R sh oporność równoległa ogniwa, Ω I prąd wyjściowy, A.

18 Charakterystyki ogniwa PV w funkcji napromieniowania 2 I-V plots for different irradiations 1.8 prąd obciążenia A Ipv(amps) G=1.5 G=1.3 G=1.1 G=0.9 G=0.7 G=0.5 G= Vpv(volts) napięcie V

19 Połączenie siłowni PV z siecią Generator PV z baterią/kondensatorem

20 Ch8: Solar Photovoltaic Power System, 1999 by CRC Press LLC Schemat generacji PV

21 Połączenie siłowni DC z siecią Ogólny schemat regulacji mocy czynnej i biernej w układzie z przekształtnikiem

22 Połączenie siłowni DC z siecią Schemat układu połączenia PV z siecią z regulacją prądu

23 Instalacja 17,6 kw na dachu firmy w Oslo Przykłady Electricity from Sunlight: An Introduction to Photovoltaics, Paul A. Lynn, 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

24 Instalacja Moura w Portugalii, moc max MW Przykłady Electricity from Sunlight: An Introduction to Photovoltaics, Paul A. Lynn, 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

25