建模在风力发电机电网功率损耗

由于全世界增加能耗,使用可持续、无污染的能源如风能得到了相当大的关注。然而,准确建模的损失发生时大量的涡轮机在网格中一起工作是至关重要的。在《华尔街日报》的最新文章能量重点发展的一个数学模型来最大化功率系数(C_P)。

研究:模型最优功率系数跟踪和风力涡轮机系统的损失减少.Image信贷:chaiviewfinder / Shutterstock.com

风力涡轮机是什么?

风力涡轮机是一种机械装置,将空气中存储的能量转换为电能。风力发电机的转子旋转的前期空气。涡轮机是标记为水平轴和垂直轴根据旋转轴。涡轮机操作在陆地上被称为离岸风力涡轮机和那些位于水体称为离岸风力涡轮机。

风力涡轮机动力传动系和类型的分布式的损失。图片来源:Sohail K et al .,能量

风能的优点

生产的电力通过风能有几个优点。首先,它不需要任何燃料。它不仅大大降低了运营成本,但也有利的生态友好和可持续。此外,最近的技术进步有基本的风力涡轮机的想法转换成非常高效的电源。

风能的缺点

风力涡轮机是公认的有害动物。飞行的鸟类和蝙蝠可能残废或死亡如果他们与转子碰撞。从这个意义上说,它对鸟类构成严重的威胁。风力涡轮机可能相当响亮,这就是为什么它们通常位于偏远地区几乎没有人。然而,新兴创新有助于降低噪音水平。

功率系数是什么?

风力发电行业经常使用功率系数(C_p)作为风力发电机效率的指标。C_p的比例是一个风力涡轮机的实际电力产出除以总风能流经转子叶片在给定风速。功率系数,以这种方式表示,表明累计风力涡轮机系统的不同组件的效率,如转子叶片、齿轮火车,发电机和电力系统。

功率损耗的分布在直驱风力发电机的不同阶段。图片来源:Sohail K et al .,能量

尽管风力涡轮机似乎非常有效的选择,所有的能量不能被提取风流经它的叶片。贝茨法州最大的能量,可以从风能通过风力涡轮机中提取理想条件下约为59.3%;在现实生活中,该值在35%到40%之间。

风力涡轮机的位置和属性管理结构体系,几个maximum-power-tracking和偏航等优化方法,平均速度,角位置,旋转加速度和扭矩。

多个类型的功率系数的优化进行了研究在过去几十年里,他们已经扩大到几个概念,理论评估,最大跟踪位置和改进基于各种方法和观点。

先前的研究的局限性

先前的研究主要集中在功率系数相关的监控阈值情况下风向和风力涡轮机的列车空气动力学,如叶片轮廓和角位置或临时避难所。然而,很少有研究人员调查的效果理想的功率系数在风力发电机负载管理和减少功率损耗。

地图的风能分类在不同地区的50米高度在巴基斯坦。图片来源:Sohail K et al .,能量

研究发现

生成的模型被用来确定最佳C_p值100 W直驱风力涡轮机。风速地区分为五个区,以更好地理解C的影响_p机电的风力涡轮机的输出:没有发电区,加速区域,活跃的地区,最优区域,最后,功率系数控制区域。

实例的一个小规模的100 W的风力涡轮机,直接动力系统发现C的理想值的显示_p0.48 0度的角位置的风速和TSR 8.1约11.2 m / s。理想的功率输出C_p阶段是风能的最大跨间隔,从而减少能量损失结果显示最优控制模型和实验系统。

未来的角度

未来的工作可能关注于构建一个模型预测控制(MPC)目前最优控制研究强迫功率系数保持参考轨迹,允许最大气动性能对准确得出风速的变化。

进一步的阅读

Sohail K, Farzaneh h模型最优功率系数跟踪和风力涡轮机系统的损失减少。能量。15 (11)。4159年。可以在:https://www.mdpi.com/1996-1073/15/11/4159

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