Новые технологии преобразования ветряных турбин и контроля устойчивости электросетей

Профессор Сяо-Пин Чжан, заведующий кафедрой электроэнергетических систем на факультете электроники, электротехники и системной инженерии Бирмингема, чьи исследования сосредоточены на разработке передовых технологий для интеллектуальных сетей, разработал технологии для решения этих проблем.

Предприятие Университета Бирмингема подал патентные заявки на эти технологии и ищет коммерческих партнеров для лицензирования, сотрудничества или совместной разработки.

Изменения в спросе и предложении вызывают изменения частоты сети. Когда спрос превышает предложение, частота сети падает до «упадок частоты» и со вторым падением частоты перед восстановлением до установившегося состояния сети. Этот процесс стабилизации сети может затянуться с последующей потерей эффективности и доходов оператора.

Новый метод профессора Чжана ускоряет это восстановление и устраняет риск второго провала частоты с минимальной (менее 1%) потерей улавливания энергии ветра.

Он был разработан для использования в системах ветряных турбин с регулируемой скоростью (WTS), которые стали доминирующим типом ветряных турбин. Эти системы обычно работают в режиме отслеживания точки максимальной мощности (MPPT), чтобы извлечь наибольшее количество энергии и поэтому не регулируют свою активную мощность для поддержки сети, когда ее частота отклоняется от обычного значения.

Этот новый метод включает в себя систему управления, которая была смоделирована в шести сценариях с различными скоростями ветра и уровнями проникновения энергии ветра. Эти симуляции показали, что система останавливает спад первичной частоты, повышает частоту до высокого уровня, близкого к частоте установления, в течение 20 секунд и полностью устраняет риск спада вторичной частоты.

Система может быть легко интегрирована в существующие системы управления ветряными турбинами и имеет центральную конструкцию, не основанную на связи, что означает, что для ее функционирования не требуются связи с другими турбинами и сетью.

Вторая технология решает проблему вынужденных колебаний, которые возникают, когда внешние возмущения вызывают колебания, близкие или равные собственным колебаниям в энергосистеме.

В случае ветряных электростанций они вызываются такими факторами, как сдвиг ветра, турбулентность ветра и следы от турбины вверх по течению, и приводят к снижению производительности и повреждению оборудования. Если их не остановить, они могут распространиться на сеть, что приведет к масштабным и катастрофическим последствиям. В случае энергетических сетей неполадки возникают из-за неисправного оборудования и могут привести к большим колебаниям за тысячи миль от источника.

Здесь профессор Чжан разработал систему управления, которая может быть реализована в WTS, которая может подавлять и изолировать вынужденные колебания, исходящие либо от сети, либо от самой WTS.

Результаты этого моделирования показали, что система может подавлять и изолировать вынужденные колебания, исходящие либо от сети, либо от самой СВС. Потери улавливания энергии ветра были незначительными, и, помимо подавления вынужденных колебаний, моделирование показало, что система также помогает гасить собственные собственные колебания.