Способ работы ветроэнергетической установки или, соответственно, ветрового парка

Авторы патента:


Способ работы ветроэнергетической установки или, соответственно, ветрового парка
Способ работы ветроэнергетической установки или, соответственно, ветрового парка
Способ работы ветроэнергетической установки или, соответственно, ветрового парка
Способ работы ветроэнергетической установки или, соответственно, ветрового парка
Способ работы ветроэнергетической установки или, соответственно, ветрового парка

 


Владельцы патента RU 2596904:

ВОББЕН ПРОПЕРТИЗ ГМБХ (DE)

Изобретение относится к способу работы ветроэнергетической установки или ветрового парка. Предложен способ работы ветроэнергетической установки или ветрового парка и электрически соединенного с ними блока преобразования мощности в газ, при котором ветроэнергетическая установка или ветровой парк генерирует электрическую мощность и подает ее в подключенную к ветроэнергетической установке или к ветровому парку электрическую сеть. Каждая ветроэнергетическая установка работает с заданной кривой мощности. Электрическая мощность генерируется с помощью ветроэнергетической установки или ветрового парка при достижении первой скорости ветра. Ветроэнергетическая установка или ветровой парк находятся в режиме частичной нагрузки, пока скорость ветра лежит между первой скоростью ветра и второй скоростью ветра. Ветроэнергетическая установка или ветровой парк находятся в диапазоне номинальной мощности, если скорость ветра лежит в диапазоне, который больше второй скорости ветра. Таким образом, электрическая мощность, генерируемая ветроэнергетической установкой или ветровым парком, потребляется в блоке преобразования мощности в газ, так что в блоке преобразования мощности в газ создается горючий газ. Часть электрической мощности, которую генерирует ветроэнергетическая установка или ветровой парк в режиме частичной нагрузки и которая не потребляется в блоке преобразования мощности в газ, в течение заданного периода времени устанавливается почти постоянной. В ветроэнергетической установке или в ветровом парке выполнено или с ветроэнергетической установкой или ветровым парком связано устройство обработки данных, причем в устройстве обработки данных обрабатывают данные прогнозирования ветра, относящиеся к заданному периоду времени, на основе данных прогнозирования ветра определяют прогнозируемое значение мощности, которую ветроэнергетическая установка или ветровой парк генерируют в течение периода прогнозирования надежно или с высокой степенью надежности. Изобретение направлено на достижение постоянного аккумулирования и отдачи ветроэнергетической установкой электрической мощности в сеть. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Ветроэнергетические установки или, соответственно, ветровые парки, состоящие из множества ветроэнергетических установок, давно известны, а именно в самых различных формах, размерах и вариантах выполнения.

При этом ветроэнергетическая установка является установкой, которая преобразует имеющуюся в ветре энергию в электрическую энергию. Эта электрическая энергия в большинстве случаев подается в электрическую сеть.

Известный недостаток ветровой энергии состоит в том, что она изменяется вместе с ветром, то есть в зависимости от фактической скорости ветра может варьироваться энергия, генерируемая ветроэнергетической установкой. Однако, строго говоря, это относится лишь к диапазону частичной нагрузки, то есть к диапазону работы ветроэнергетической установки между первой скоростью ветра (стартовым ветром) и второй скоростью ветра (номинальным ветром). А именно если сила ветра больше номинальной скорости ветра, то изменения скорости ветра, превышающие номинальную скорость ветра, не ведут к изменениям генерируемой электрической энергии, поскольку управление ветроэнергетической установкой осуществляется, например, посредством регулирования роторных лопастей ветроэнергетической установки так, что скорость вращения и/или генерируемая электрическая мощность остается почти постоянной.

Однако зачастую во время своей работы ветроэнергетическая установка находится в диапазоне частичной нагрузки, и в этом диапазоне частичной нагрузки непосредственно со скоростью ветра также всегда меняется электрическая мощность, генерируемая ветроэнергетической установкой, то есть при изменяющейся скорости ветра также постоянно меняется мощность, то есть изменяется величина электрической мощности (а именно активной мощности), подаваемой в сеть.

Таким образом, ветроэнергетические установки во многих отношениях с точки зрения управления сетью не пригодны в качестве генератора для базовой нагрузки, поскольку не обеспечивается возможность прогнозирования с достаточной вероятностью отдачи ветроэнергетической установкой мощности в сеть.

Хотя теоретически, в принципе, возможно постоянно эксплуатировать ветроэнергетическую установку в неоптимальном режиме, например в диапазоне частичной нагрузки не с максимальной мощностью, а лишь с неоптимальной отдачей мощности таким образом, что при изменениях скорости ветра в диапазоне частичной нагрузки управление роторными лопастями всегда осуществляется так, что изменения скорости ветра компенсируются, и тем самым ветроэнергетическая установка отдает в сеть почти постоянную величину мощности.

Однако недостаток этого решения состоит в том, что в этом случае также в диапазоне частичной нагрузки ветроэнергетической установки постоянно необходимо управлять выходом ветровой энергии ветроэнергетической установки, например, посредством наклона (перестановки) роторных лопастей, или посредством управления соответствующим противодействующим моментом генератора, или с помощью других соответствующих мер, что, с одной стороны, требует для работы ветроэнергетической установки дополнительной энергии, а с другой стороны, приводит к постоянной нагрузке соответствующих конструктивных элементов, так что ускоряется их старение и износ.

Однако, прежде всего, при таком режиме эксплуатации теряется ценная часть мощности, и тем самым ветроэнергетическая установка в целом имеет лишь относительно небольшую эффективность.

Задачей данного изобретения является обеспечение постоянной отдачи ветроэнергетической установкой электрической мощности в сеть без известных из уровня техники недостатков.

Уровень техники

Немецкое ведомство по патентам и торговым маркам провело поиск по приоритетной заявке к данной заявке следующего уровня техники: DE 2751341 A1, GB 2263734 A, DE 19716645 А1 и US 2004/0267466 A1.

Задача решена согласно изобретению прежде всего с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрываются в зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно данному изобретению предлагается возможность практической реализации желаемого постоянного аккумулирования электрической мощности ветроэнергетической установки. Для этого ветроэнергетическая установка или ветровой парк (с множеством ветроэнергетических установок) работает совместно с блоком преобразования мощности в газ. Блок преобразования мощности в газ преобразует, например, электрическую мощность в горючий газ (водород, метан и подобное).

При этом ветроэнергетическая установка и блок преобразования мощности в газ расположены пространственно вблизи друг друга, например на расстоянии от 500 м до 20 км.

Понятно, что надежный прогноз об отдаче электрической мощности ветроэнергетической установки невозможен за весь период времени, поскольку ветер меняется и меняется в зависимости от различного времени суток, различного времени года, и в соответствии с изобретением существенным прежде всего является выбор надежного интервала прогнозирования, в течение которого отдаваемая в сеть мощность имеет желаемое значение (прогнозируемое значение), но в любом случае не находится ниже этого значения.

При этом сначала не является релевантным, отдается ли в сеть вся электрическая энергия ветроэнергетической установки или ветрового парка, однако ветроэнергетическая установка или ветровой парк, с одной стороны, и блок преобразования мощности в газ, с другой стороны, должны рассматриваться со стороны сети в качестве единого блока.

А именно в конечном итоге релевантным является то, какая электрическая мощность подается потребителям, которые подключены к сети, и даже если блок преобразования мощности в газ подключен к сети, то он при этом рассматривается не как классический потребитель, а как инструмент, с помощью которого электрическая мощность, которую ветроэнергетическая установка или ветровой парк подает в сеть, остается постоянной.

Поэтому не имеет значения, подается ли электрическая мощность в блок преобразования мощности в газ из электрического промежуточного контура ветроэнергетической установки или непосредственно с выхода ветроэнергетической установки или с выхода ветрового парка, или же мощность сначала поступает из сети, если перед этим вся мощность ветроэнергетической установки или ветрового парка была отдана в сеть.

Релевантной для сети в конечном итоге является лишь электрическая мощность, которая подается в сеть и не расходуется блоком преобразования мощности в газ. Если эта электрическая мощность, обозначаемая также «прогнозируемой мощностью» или «базовой нагрузкой», является (почти) постоянной, то блок, состоящий из ветроэнергетической установки и блока преобразования мощности в газ, может отдавать в сеть постоянную мощность, что значительно облегчает оператору сети управление его сетью.

А именно если все изменения мощности ветроэнергетической установки или ветрового парка, возникающие вследствие изменения ветра, потребляются в блоке преобразования мощности в газ, то эта в конечном итоге электрическая мощность, которая не была подана в сеть, не теряется, а лишь преобразуется в другую форму, а именно в горючий газ, например водород, метан или подобное. Другими словами, блок преобразования мощности в газ является преобразующим блоком, предназначенным для преобразования электрической мощности в горючий газ.

Этот горючий газ можно перерабатывать различным образом, например, посредством аккумулирования или подачи в сеть газоснабжения. Возможно также, что блок преобразования мощности в газ имеет управляемый двигатель внутреннего сгорания, с выходом которого соединен электрический генератор, так что с помощью горючего газа, который сначала производит и промежуточно аккумулирует блок преобразования мощности в газ, можно снова генерировать электрическую мощность, которую затем, когда генератор соединен с электрической сетью, можно в случае необходимости подавать в сеть.

Для обеспечения возможности управления желаемым образом блоком преобразования мощности в газ блок преобразования мощности в газ может быть соединен с ветровым парком или ветроэнергетической установкой также по линии передачи данных.

В ветроэнергетической установке или в ветровом парке обрабатываются данные прогноза ветра, например, получаемые из центрального бюро погоды, станции наблюдения за погодой или подобного, и на основании этих данных прогноза ветра делается прогноз мощности.

Период времени прогнозирования может составлять больше 10 минут, предпочтительно больше 20 минут, или больше 30 минут, или больше 1 часа.

Когда, например, имеется прогноз ветра, в соответствии с которым ветер в течение следующих 30 минут постоянно изменяется между 6 и 8 м/с, однако в соответствии с прогнозом не снижается ниже 6 м/с и не превышает 8 м/с, можно, например, делать надежный прогноз, согласно которому в течение следующих 30 минут можно надежно генерировать электрическую мощность, которая на основании кривой мощности ветроэнергетической установки или ветрового парка соответствует электрической мощности, которая возможна, например, при скорости ветра 6 м/с или же, например, при скорости ветра 5,7 м/с, если необходим определенный запас надежности.

Это прогнозируемое значение определяется в качестве прогнозируемой мощности, и это значение может также передаваться по линии передачи данных в блок преобразования мощности в газ и/или в систему управления или, соответственно, на центральную станцию для управления электрической сетью.

Ветроэнергетическая установка и/или ветровой парк передают также данные о периоде времени, в течение которого в сеть подают почти постоянную мощность, в центр обработки данных для управления электрической сетью.

Во время работы ветроэнергетической установки, соответственно ветрового парка постоянно измеряется также фактическая, задаваемая ветром мощность.

Если, например, постоянная прогнозируемая мощность в течение заданного периода времени, например 30 минут, устанавливается на основе скорости ветра 5,7 м/с, а фактическая скорость ветра составляет 7,7 м/с, то величина разницы, составляющая 2 м/с, является эквивалентом электрической мощности, которая фактически подается в блок преобразования мощности в газ, для того чтобы эта мощность им потреблялась.

Поскольку фактически отдаваемая мощность ветроэнергетической установки или ветрового парка постоянно измеряется, то, соответственно, значение мощности, которая превышает прогнозируемую мощность, можно постоянно подавать в блок преобразования мощности в газ, то есть электрическую мощность, генерируемую сверх прогноза ветроэнергетической установкой или ветровым парком, можно подавать в блок преобразования мощности в газ, и управление им осуществляется, соответственно, так, что он всегда может потреблять электрическую мощность, которая более не подается потребителям в сети, а расходуется в блоке преобразования мощности в газ, для того чтобы блок, состоящий из ветроэнергетической установки или ветрового парка, с одной стороны, и блока преобразования мощности в газ, с другой стороны, при рассматривании со стороны сети, подавал в сеть почти постоянную электрическую мощность.

Таким образом, в устройстве обработки данных ветроэнергетической установки или ветрового парка постоянно определяются новые прогнозируемые мощности для заданных (новых) периодов времени прогнозирования, и по истечении периода времени прогнозирования работа продолжается с последующим периодом времени прогнозирования, в течение которого мощность устанавливается в соответствии с имеющимся прогнозом ветра.

В зависимости от имеющихся данных прогнозирования ветра может изменяться также сам период времени прогнозирования, например с 30 минут на 20 минут или с 30 минут на 40 минут, в зависимости от надежности поступающих в распоряжение данных прогнозирования.

Ветроэнергетическая установка соединена электрически с блоком преобразования мощности в газ. В одном из примеров выполнения изобретения электрическое соединение состоит из электрической линии, которая может быть выполнена также в виде части электрической сети.

Как указывалось выше, блок преобразования мощности в газ в состоянии генерировать из электрического тока газ, например водород, или метан, или подобное, то есть газ, который пригоден для сжигания, прежде всего в качестве топлива для двигателя. Для возведения ветроэнергетических установок или ветровых парков необходимы большие агрегаты, например краны, грузовые автомобили и подобное, которые до настоящего времени работали на дизельном топливе, бензине или т.п. Если такие агрегаты перевести на сжигание газа, например CH4 (метан), то можно использовать газ, который создается с помощью блока преобразования мощности в газ, также для приведения в действие агрегатов, с помощью которых возводится ветроэнергетическая установка.

Если, например, ветроэнергетическая установка возводится в труднодоступной местности, то можно применять электрическую мощность, которую создает эта первая ветроэнергетическая установка, в блоке преобразования мощности в газ для создания газа, так что с помощью газа можно возводить другие ветроэнергетические установки ветрового парка посредством использования газа в приводных агрегатах, то есть кранах, грузовых автомобилях, транспортных средствах и тому подобного, которые необходимы для возведения ветроэнергетических установок ветрового парка. Таким образом, для сооружения ветрового парка отпадает необходимость в ископаемом топливе, и их можно сооружать с помощью «зеленого газа», то есть, например, ветрового газа, что в целом улучшает экологический баланс ветрового парка. Как раз в труднодоступных местностях доставка топлива часто затруднена, во всяком случае проблематична, и тем самым топливо очень дорого, и за счет создания топлива на месте можно уменьшать расходы на топливо, которое требуется для агрегатов для возведения ветрового парка. Когда блок преобразования мощности в газ размещен в контейнере или подобном, то после создания ветрового парка контейнер с блоком преобразования мощности в газ можно транспортировать к следующему месту строительства.

Для выполнения заявленного способа согласно изобретению предлагается комбинированная электростанция, состоящая из ветроэнергетической установки, или ветрового парка, или подобного (например, фотогальванической энергетической установки), с одной стороны, и электрически соединенного с ними блока преобразования мощности в газ, с другой стороны.

Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основе примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг. 1 - ветроэнергетическая установка;

фиг. 2 - блок-схема ветроэнергетической установки и блока преобразования мощности в газ, согласно изобретению;

фиг. 3 - сеть тока, сети природного газа и потребителей;

фиг. 4 - пример выполнения способа согласно изобретению работы ветроэнергетической установки или блока преобразования мощности в газ и

фиг. 5 - кривая мощности ветроэнергетической установки.

В последующем одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые или аналогичные элементы. Ниже приводится для полноты описания пояснение ветроэнергетической установки с синхронным генератором без редуктора и с преобразователем частоты переменного тока.

На фиг. 1 схематично показана ветроэнергетическая установка 1, в частности в качестве примера показана гондола безредукторной ветроэнергетической установки. Показана ступица 2 на основании изображенной частично раскрытой обшивки (обтекателя). На ступице 2 закреплены три роторных лопасти 4, при этом роторные лопасти 4 изображены лишь в зоне вблизи ступицы. Ступица 2 вместе с роторными лопастями 4 образует аэродинамический ротор 7. Ступица 2 механически соединена без возможности поворачивания с ротором 6 генератора. Ротор 6 установлен с возможностью вращения относительно статора 8.

Во время вращения ротор 6 относительно статора 8 обтекается обычно постоянным током с целью создания за счет этого магнитного поля и момента вращения генератора, соответственно, противодействующего момента генератора, который можно, соответственно, также устанавливать и изменять с помощью этого тока возбуждения. Таким образом, при электрическом возбуждении ротора 6 его вращение относительно статора 8 создает в статоре 8 электрическое поле и тем самым электрический переменный ток.

Изобретение может быть реализовано не только с помощью безредукторной ветроэнергетической установки, но также с помощью ветроэнергетической установки с редуктором.

На фиг. 2 показана блок-схема ветроэнергетической установки и блока преобразования мощности в газ согласно изобретению. В частности, показана блок-схема соединения без редуктора ротора с генератором с измерением частоты в ветроэнергетической установке вместе с соединенным с ней блоком преобразования мощности в газ.

Созданный в генераторе 10, который состоит, по существу, из ротора 6 и статора 8, переменный ток выпрямляется, как показано на фиг. 2, с помощью выпрямителя 12. Выпрямленный ток, соответственно выпрямленное напряжение преобразуется затем с помощью инвертора 14 в трехфазную систему с желаемой частотой. Напряжение созданной таким образом трехфазной системы тока и напряжения, в частности, повышается трансформированием с помощью трансформатора 16 с целью подачи в подключенную сеть 18 тока. Теоретически можно отказаться от трансформатора 16 или заменить его дросселем. Однако обычно требования к напряжению в сети 18 тока таковы, что требуется повышение напряжения с помощью трансформатора 16.

Для управления применяется основной управляющий блок 20, который называется также главным блоком управления и может образовывать самый верхний блок регулирования и управления ветроэнергетической установки. Основной управляющий блок 20 получает информацию, среди прочего, о частоте сети (но также, например, напряжении сети, фазовом угле) от подчиненного блока 22 измерения сети. Основной управляющий блок 20 управляет инвертором 14, а также выпрямителем 12. В принципе, можно применять, естественно, также не управляемый выпрямитель. Кроме того, основной управляющий блок 20 может управлять преобразователем-регулятором 24 постоянного тока для подачи тока возбуждения в ротор 6, который является частью генератора 10. Основной управляющий блок 20 изменяет, среди прочего, при уменьшении частоты ниже заданного значения частоты сети питание, соответственно рабочую точку генератора 10. Поскольку генератор 10 работает с возможностью изменения частоты вращения, то подача в сеть осуществляется, как указывалось выше, с помощью преобразователя частоты переменного тока, который образован, по существу, с помощью выпрямителя 12 и инвертора 14.

Во время работы постоянно измеряется трехфазное напряжение сети и частота сети с помощью блока 22 измерения сети. В результате измерения получается, во всяком случае при частоте сети 50 Гц, каждые 3,3 мс новое значение одного из трехфазных напряжений. Таким образом, частота сети измеряется за каждую полуволну напряжения, фильтруется и сравнивается с предварительно установленными предельными значениями. Для системы с частотой 60 Гц получают значение одного из трехфазных напряжений примерно каждые 2,7 мс, а именно при каждом прохождении через ноль.

На фиг. 2 показано также, что ветроэнергетическая установка 1 соединена электрически с блоком 23 преобразования мощности в газ. Блок 23 преобразования мощности в газ может быть включен после трансформатора 16 (или в качестве альтернативного решения - перед ним).

Такой блок 23 преобразования мощности в газ (блок для преобразования электрической мощности в горючий газ) сам по себе уже известен в различных вариантах выполнения, например, также из WO 2009/065577. Известен такой блок 23 преобразования мощности в газ фирмы SolarFuel (www.Solarfuel.de), схематично показан также на фиг. 3. В таком блоке 23 преобразования мощности в газ можно, например, с помощью электролиза, для которого используется электрическая мощность ветроэнергетической установки 1, источника солнечной энергии или источника, работающего на биомассе (с образованием электричества), сначала создавать водород. Блок 23 преобразования мощности в газ может содержать также блок метанизации, в котором образованный водород с применением источника CO2 применяется для создания газа метана (СН4). Образованный газ, будь то водород или метан, можно направлять в накопитель газа или в газопроводную сеть, например газораспределительную сеть.

Наконец, блок 23 преобразования мощности в газ может иметь также управляющий блок 24, который соединен с основным управляющим блоком 20 ветроэнергетической установки по линии 26 связи, которая может быть как проводной, например, со световодом, так и беспроводной.

Для электролиза в блоке 23 преобразования мощности в газ необходим постоянный ток, который может создаваться, например, с помощью выпрямителя, который соединен, например, с электрической сетью 18 или, соответственно, который может преобразовывать электрическую мощность из сети 18 в постоянный ток и тем самым обеспечивает электрическую мощность для устройства для электролиза блока 23 преобразования мощности в газ. При этом выпрямитель может иметь IGBT переключатель (IGBT - биполярный транзистор с изолированным затвором), тиристоры или диоды и содержать управляющий блок. Управление переключателем осуществляется обычным образом с целью создания из переменного тока, получаемого из сети 18, постоянного тока.

Блок 23 преобразования мощности в газ является блоком, в котором расходуется электрическая энергия, соответственно мощность с целью создания в конечном итоге газа (горючего газа).

На фиг. 3 показана схематично сеть тока, газораспределительная сеть и потребители. В показанном примере выполнены также газовая и паровая электростанция или, соответственно, блочная теплоэлектроцентраль 28, в которой горючий газ сжигается в двигателе внутреннего сгорания, так что в электрическом генераторе, соединенном с двигателем внутреннего сгорания, можно снова создавать электрическую мощность, которую можно снова подавать в электрическую сеть.

Ветроэнергетическая установка 1 может быть отдельной установкой, но она может также представлять ветровой парк, который состоит из множества ветроэнергетических установок.

Ветроэнергетическая установка имеет основной управляющий блок 20 с устройством DV обработки данных. Это устройство DV обработки данных имеет вход 25 для данных, через который в устройство DV обработки данных подаются данные прогнозирования ветра. Устройство DV обработки данных создает из этих данных прогнозирования ветра для заданного периода времени прогнозирования, например 20, 30, 40, 50 или 60 минут или больше, прогноз мощности и может на основании созданного прогноза мощности на основе кривой мощности, которая показана в качестве примера на фиг. 5, ветроэнергетической установки 1 или ветрового парка с высокой степенью надежности определять прогнозируемую мощность, то есть минимальную электрическую мощность, которая в конечном итоге может надежно и постоянно в течение выбранного периода времени прогнозирования подаваться в сеть.

Одновременно в ветроэнергетической установке 1 или ветровом парке постоянно определяется, например, с интервалом 5-10 с (или короче) фактическая электрическая мощность ветроэнергетической установки 1, которая зависит от фактического ветра.

Значения фактической мощности ветровой энергии, которая при этом превышает прогнозируемую мощность (минимальную мощность), подаются, например, в виде информации, даты, сигнала и т.д. в устройство 24 управления и обработки данных блока 23 преобразования мощности в газ, так что для блока 23 преобразования мощности в газ задается потребление электричества.

Если, например, в ветроэнергетической установке 1 или в ветровом парке задана прогнозируемая мощность 1 МВт, однако ветроэнергетическая установка 1 или ветровой парк фактически производит мощность 1,3 МВт, то величина разницы, то есть 300 кВт, определяется в качестве значения, которое получает устройство 24 управления и обработки данных блока 23 преобразования мощности в газ в качестве управляющего значения, так что, соответственно, затем блок 23 преобразования мощности в газ потребляет 300 кВт.

Если это значение слегка уменьшается и затем устанавливается фактическая мощность лишь 1,2 МВт, то, соответственно, уменьшается потребление электричества блоком 23 преобразования мощности в газ до 200 кВт, если ветер усиливается, так что ветроэнергетическая установка 1 или ветровой парк генерирует мощность 1,4 МВт, то потребление блока преобразования мощности в газ увеличивается, соответственно, до 400 кВт, и так далее.

Перед окончанием периода времени прогнозирования делается новый прогноз и задается для этого нового периода времени прогнозирования снова новая постоянная мощность (новая прогнозируемая мощность), так что прогнозируемая мощность может изменяться при переходе из одного периода времени прогнозирования в следующий период времени прогнозирования.

С помощью общей линии 26 связи между основным управляющим блоком 20 ветроэнергетической установки 1 или ветрового парка, с одной стороны, и устройством 24 управления и обработки данных блока преобразования мощности в газ, с другой стороны, можно осуществлять также обмен фактическими данными ветра или данными о потребляемой мощности блока преобразования мощности в газ с целью обеспечения постоянной подачи минимальной мощности в сеть 18 тока.

Кроме того, основной управляющий блок 20 может быть дополнительно соединен с блоком 27 управления или центральной станцией для управления сетью электрического тока, так что там постоянно имеется или соответственно может быть получено значение постоянной электрической мощности, подаваемой в электрическую сеть.

Если фактическая скорость ветра и тем самым фактически создаваемая электрическая мощность ветроэнергетической установки или ветрового парка ниже прогнозируемой мощности, то потребление электричества блока преобразования мощности в газ устанавливается равным нулю (или равным самому минимальному значению) и одновременно может включаться паровая и газово-паровая электростанция или, соответственно, блочная теплоэлектростанция 28, чтобы дополнительно предоставлять в распоряжение электрическую мощность, которая не подается ветроэнергетической установкой 1 или ветровым парком, так что в результате в сеть тока все еще может надежно подаваться электрическая прогнозируемая мощность, при необходимости даже еще большая, за счет газово-паровой электростанции/блочной теплоэлектростанции с более высокой мощностью, чем необходимо.

На фиг. 4 показана в качестве примера схема способа согласно изобретению работы ветроэнергетической установки 1 или блока 23 преобразования мощности в газ и, в частности, возможное распределение мощности ветроэнергетической установки 1 согласно изобретению.

В приведенной в качестве примера схеме на фиг. 4 показано, какая мощность ветроэнергетической установки 1 генерируется в течение 30 минут, при этом для упрощения принимается, что генерируемая мощность точно соответствует прогнозируемой мощности.

На основании прогноза устанавливается заданная электрическая прогнозируемая мощность. Эта электрическая прогнозируемая мощность генерируется ветроэнергетической установкой 1 во время всего периода прогнозирования и подается в сеть 18 тока в виде постоянной мощности.

Однако на основании изменений ветра в течение периода времени прогнозирования ветроэнергетическая установка 1 генерирует электрическую мощность, которая превышает электрическую прогнозируемую мощность, и тем самым мощность ветроэнергетической установки 1, которая превышает электрическую прогнозируемую мощность, потребляется в блоке 23 преобразования мощности в газ, так что во время всего периода прогнозирования электрическая мощность, отдаваемая ветроэнергетической установкой в сеть 18 тока, всегда остается постоянной.

Понятно, что как раз в показанном примере выполнения прогнозируемая мощность может быть установлена также более высокой, например, при выборе более короткого периода времени прогнозирования, например 20 минут (Р20), так что в этом случае в соответствии со штрихпунктирной линией может быть установлена более высокая электрическая прогнозируемая мощность.

Устанавливается ли в конечном итоге более высокая прогнозируемая мощность Р20 или более низкая прогнозируемая мощность Р30, зависит также от того, какие требования задаются блоком 27 управления сетью.

А именно если требуется более длительный период времени прогнозирования, то, как в показанном примере, когда требуется период прогнозирования 30 минут, устанавливается лишь относительно низкая надежная электрическая прогнозируемая мощность. Если же, в противоположность этому, требуется, возможно, более высокая постоянная прогнозируемая мощность и при этом может быть сокращен период времени прогнозирования, то это может быть реализовано также посредством задания прогнозируемой мощности Р20.

На фиг. 5 показана типичная характеристика мощности (кривая мощности) ветроэнергетической установки 1. Ветроэнергетическая установка 1 начинает генерировать мощность при достижении стартового ветра, в показанном примере примерно 3 м/с. При дальнейшем увеличении скорости ветра ветроэнергетическая установка 1 находится в так называемом режиме частичной нагрузки, пока не будет достигнута номинальная скорость ветра, например, примерно 13,5 м/с. При скоростях ветра выше номинального режима ветроэнергетическая установка находится в номинальном режиме, при этом генерирует также свою максимальную электрическую мощность.

Особенно интересным является режим частичной нагрузки, поскольку электрическая мощность, генерируемая в этом режиме, зависит от скорости ветра, и когда ветер изменяется в течение определенного периода времени, то меняется также электрическая мощность, генерируемая ветроэнергетической установкой 1 или ветровым парком. С помощью соответствующей линии управления также возможно, чтобы управление блоком 23 преобразования мощности в газ осуществлялось непосредственно блоком 27 управления сети, например, посредством задания подаваемой и тем самым потребляемой в блоке 23 преобразования мощности в газ электрической мощности.

Изобретение относится к способу управления ветроэнергетической установкой, соответственно ветровым парком, и блоком преобразования мощности в газ. Когда ветроэнергетическая установка генерирует больше энергии, чем она может подавать в данный момент в сеть электроснабжения, то эту чрезмерную энергию можно применять для снабжения электрической энергией блока преобразования мощности в газ, который затем применяется для преобразования, соответственно создания горючего газа. Кроме того, на основании прогноза ветра можно прогнозировать также вероятно достигаемую электрическую мощность ветроэнергетической установки, соответственно ветрового парка. Однако когда в течение периода времени прогнозирования имеется больше ветра, чем первоначально прогнозировалось, то электрическую мощность, генерируемую дополнительно с помощью ветроэнергетической установки на основании более высокой скорости ветра, можно подавать, например, не в сеть электроснабжения, а передавать в блок преобразования мощности в газ, в котором электрическая энергия применяется для создания горючего газа.

Согласно одному аспекту данного изобретения в случае, когда ветроэнергетическая установка работает в режиме частичной нагрузки (то есть скорость ветра больше стартовой скорости ветра, но меньше номинальной скорости ветра), можно передавать в блок преобразования мощности в газ ту электрическую мощность, которая генерируется сверх электрической прогнозируемой мощности.

1. Способ работы ветроэнергетической установки или ветрового парка, состоящего из множества ветроэнергетических установок, и электрически соединенного с ними блока преобразования мощности в газ,
при этом ветроэнергетическая установка или ветровой парк генерирует электрическую мощность и подает ее в электрическую сеть, подключенную к ветроэнергетической установке или к ветровому парку,
при этом ветроэнергетическая установка или ветроэнергетические установки ветрового парка работают с заданной кривой мощности,
при этом электрическую мощность генерируют с помощью ветроэнергетической установки или ветрового парка при достижении первой скорости ветра,
при этом ветроэнергетическая установка или ветровой парк находятся в режиме частичной нагрузки, пока скорость ветра лежит между первой скоростью ветра и второй скоростью ветра, и
при этом ветроэнергетическая установка или ветровой парк находятся в диапазоне номинальной мощности, если скорость ветра лежит в диапазоне, который больше второй скорости ветра,
при этом заданная часть электрической мощности, генерируемая ветроэнергетической установкой или ветровым парком, потребляется в блоке преобразования мощности в газ, так что в блоке преобразования мощности в газ создают горючий газ, и
при этом часть электрической мощности, которую генерирует ветроэнергетическая установка или ветровой парк в режиме частичной нагрузки и которая не потребляется в блоке преобразования мощности в газ, а подается в подключенную электрическую сеть, в течение заданного периода времени устанавливается почти постоянной, и
при этом в ветроэнергетической установке или в ветровом парке выполнено или с ветроэнергетической установкой или ветровым парком связано устройство обработки данных, причем в устройстве обработки данных обрабатывают данные прогнозирования ветра, относящиеся к заданному периоду времени, на основе данных прогнозирования ветра определяют прогнозируемое значение мощности, которую ветроэнергетическая установка или ветровой парк генерируют в течение периода прогнозирования надежно или с высокой степенью надежности.

2. Способ по п. 1, в котором ветроэнергетическая установка и блок преобразования мощности в газ соединены друг с другом через устройство передачи данных, и данные ветроэнергетической установки, соответственно данные скорости ветра, фактическую генераторную электрическую мощность, данные прогнозирования ветра подают в блок преобразования мощности в газ и обрабатывают в нем для управления блоком преобразования мощности в газ.

3. Способ по п. 1, в котором ветроэнергетическая установка и блок преобразования мощности в газ расположены пространственно вблизи друг друга.

4. Способ по п. 1, в котором ветроэнергетическая установка или ветровой парк передают данные о периоде времени, в течение которого в сеть подают почти постоянную мощность, в центр обработки данных для управления электрической сетью.

5. Способ по п. 1, в котором управление блоком преобразования мощности в газ зависит от прогноза и фактических ветровых условий и тем самым от фактического генерирования электрической энергии или, соответственно, мощности с помощью ветроэнергетической установки, соответственно ветрового парка.

6. Способ по п. 1, в котором в ветроэнергетической установке или ветровом парке постоянно определяют разницу между фактической, задаваемой ветром мощностью ветроэнергетической установки или ветрового парка, с одной стороны, и фактическим прогнозируемым значением, с другой стороны, и определяемую величину разницы передают в качестве управляющего сигнала в блок преобразования мощности в газ, в котором переданное значение обрабатывают для управления блоком преобразования мощности в газ, так что блок преобразования мощности в газ постоянно принимает мощность, которая соответствует определяемой величине разности между фактической, задаваемой ветром мощностью ветроэнергетической установки или ветрового парка, с одной стороны, и прогнозируемым значением, с другой стороны.

7. Способ по п. 1, в котором период времени прогнозирования составляет больше 10 мин, предпочтительно больше 20 мин, или больше 30 мин, или больше 1 ч.

8. Способ по п. 6, в котором
ветроэнергетическая установка или ветровой парк имеют вход данных, который соединен с устройством обработки данных,
причем вход данных соединен с управляющим блоком или центральной станцией для управления подключенной сети, и в ней предусмотрена возможность задания значения, которое может заменять определяемую величину разницы, и по линии передачи данных определяемую величину разницы передают в управляющий блок, соответственно центральную станцию для управления электрической сетью.

9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором блок преобразования мощности в газ имеет двигатель внутреннего сгорания, в который подают газ, созданный с помощью блока преобразования мощности в газ, причем после двигателя расположен генератор, предназначенный для генерирования электрической энергии или мощности, которая подается в подключенную электрическую сеть, и при этом двигатель внутреннего сгорания, соответственно соединенный с ним генератор генерирует электрическую энергию, если мощность, генерируемая ветроэнергетической установкой или ветровым парком, не превышает прогнозируемую мощность в течение заданного периода времени.

10. Комбинированная электростанция, состоящая из ветроэнергетической установки или ветрового парка, с одной стороны, и электрически соединенного с ними блока преобразования мощности в газ, с другой стороны, для выполнения способа по любому из пп. 1-9.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ветроэнергетической установке (100), содержащей гондолу (104) и ротор (106), первый и/или второй микроволновый и/или радиолокационный измерительный блок (1100, 1200) для излучения микроволновых и/или радиолокационных сигналов и для регистрации отражений микроволновых и/или радиолокационных сигналов для получения данных о ветре и/или метеорологических данных или информации относительно поля ветра спереди и/или сзади ветроэнергетической установки (100), и систему управления ветроэнергетической установкой, которая управляет работой ветроэнергетической установки (100) в зависимости от данных, регистрируемых с помощью первого и/или второго измерительного блока (1100, 1200).

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветровым электростанциям. Блочная ярусная с концентраторами, электронагревателями и глушителями ветровая электростанция состоит из установленной и закрепленной на фундаменте блочной ярусной эстакады.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с горизонтально-осевыми пропеллерными турбинами. Способ ориентации ветроэнергетических установок с горизонтально-осевыми пропеллерными турбинами относительно направления воздушного потока, включающий в себя установку их на платформе с возможностью ее вращения в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, при этом, для устойчивой ориентации оси каждой турбины параллельно ветровому потоку, платформу выполняют так, чтобы для обеспечения статически устойчивого положения каждой турбины в ветровом потоке центр бокового давления всей конструкции платформы с турбинами находился за вертикальной осью вращения платформы.

Использование: в области электроснабжения. Технический результат - повышение надежности электроснабжения и уменьшение установленной мощности электрооборудования.

Изобретения относятся к области ветроэнергетики и гидроэнергетики и могут быть использованы для привода различных устройств, а также для производства электроэнергии.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и гелиотехники. Система автономного энергообеспечения потребителей электроэнергии башни сетчатой конструкции содержит, по крайней мере, один ветромодуль, связанный с башней сетчатой конструкции, аккумуляторные батареи и систему преобразования и управления электропитанием.

Изобретение относится к способу генерации электроэнергии, использующему природную энергию, на основе накопления и хранения энергии и соответствующей системе генерации электроэнергии.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для комплексного энергоснабжения индивидуальных потребителей. Ветроэнергетическая установка содержит ветроколесо, связанное с генератором, и блок управления.

Изобретение относится к электроэнергетике. Предложенная аэродинамическая электростанция (АДЭС) содержит по меньшей мере одну аэродинамическую трубу 1 (АДТ), верхняя часть которой сообщена с вентилятором 3, а нижняя - с атмосферой, и размещенные по длине АДТ 1 высокоскоростные аэродинамические агрегаты (ВАДА), каждый из которых включает высокоскоростной аэродинамический двигатель (ВАДД) и соединенный с его валом генератор.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Сегментный ветроэлектрогенератор содержит роторные ферромагнитные элементы, установленные на лопастях ветроколеса, статор, башню, корпус с поворотным основанием, ступицей, направляющим хвостовым устройством и подкосами статора.

Изобретение относится к возобновляемой энергетике, в частности к ветродвигателям со складными лопастями. Циклоидный ветродвигатель со складными лопастями содержит полый вертикальный вал с установленной внутри центральной заторможенной осью, кинематически связанной с планетарным редуктором, корпус которого посредством размещенных вокруг него горизонтальных кронштейнов и расположенных в них сателлитных валов соединен с осями лопастей, противобуревый флажковый узел и флюгерный узел самоориентации лопастей на ветер с реверсивным приводом.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Регулятор момента и частоты вращения вала ветротурбины с лопастями, установленными с возможностью поворота на осях, размещенных на валу ветротурбины, установленном горизонтально в головке ветроагрегата.

Изобретение относится к способу управления заградительными огнями ветрового парка с помощью акустического контролирования или к ветровому парку, состоящему из одной или нескольких ветроэнергетических установок.

Изобретение относится к области нетрадиционной энергетики и может быть использовано как источник электрической и механической энергии в гидро- и ветроустановках.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроагрегат с системой ограничения мощности и частоты вращения, в котором через вал пропущена штанга с возможностью перемещения в осевом направлении, связь штанги с лопастями осуществлена через систему тяг, противоположный конец штанги имеет резьбовую нарезку с навинченной на нее конической шестерней, закрепленной на конце вала с возможностью поворота вокруг его осевой линии и связанной через зубчатое зацепление с ведущей шестерней, насаженной на установленную на валу ось, перпендикулярную осевой линии вала, на эту же ось насажен жестко связанный с ведущей шестерней фрикционный диск, образующий пары фрикционного зацепления с двумя расположенными по одну и другую стороны от него в перпендикулярных осевой линии вала плоскостях тормозными кольцами, закрепленными соосно с валом на корпусе подшипника с возможностью осевого перемещения в направлении фрикционного диска под действием исполнительных органов системы автоматического управления, на вход устройства управления которой дополнительно подаются сигналы от двух конечных выключателей, фиксирующих крайние положения штанги в осевом направлении.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Система ограничения частоты вращения и мощности ветроагрегата содержит установленный горизонтально в корпусе подшипника вал с пропущенной через него штангой, одним концом системой тяг связанной с закрепленными на валу с возможностью поворота вокруг осей, перпендикулярных валу, лопастями, а другим - с регулирующим органом, выполненным в виде винта с навинченным на него и зафиксированным от продольного перемещения диском с приводом для вращения от первого исполнительного органа устройства управления, другой конец штанги связан с винтом регулирующего органа через упорный подшипник, винт регулирующего органа зафиксирован от проворачивания и механически связан с датчиком угла установки лопастей, устройство управления снабжено вторым исполнительным органом, установленным между электрической сетью и обмотками генератора, а к соответствующим входам устройства управления подключены выходы датчиков: угла установки лопастей, скорости ветра, частоты вращения, мгновенных значений тока и напряжения генератора.

Изобретение относится к способу конфигурирования ветроэнергетической установки, к ветроэнергетической установке, которая подготовлена для такого конфигурирования и к системе ветроэнергетической установки с ветроэнергетической установкой и банком данных управления.

Изобретение относится к способу эксплуатации ветроэнергетической установки, содержащей аэродинамический ротор по меньшей мере с одной роторной лопастью. Способ эксплуатации ветроэнергетической установки содержит стадии эксплуатации ветроэнергетической установки в зависящей от скорости ветра рабочей точке, измерения рабочего параметра рабочей точки, сравнения измеренного рабочего параметра с заданной эталонной величиной и нагревания по меньшей мере одной роторной лопасти, когда измеренный рабочий параметр превышает заданное отклонение относительно эталонной величины, при этом продолжают эксплуатацию ветроэнергетической установки.

Изобретение относится к установкам по использованию ветровой энергии. Ветроэнергетическое сооружение оборудовано ветродвигателем лопастного типа.

Изобретения относятся к электротехнике, а именно к средствам защиты ветроэнергетических установок при значительном увеличении скорости ветра. Технический результат заключается в обеспечении возможности полной остановки ветроколеса при его торможении.

Изобретение относится к конструкциям для получения электроэнергии из возобновляемых источников. Альтернативная гидроэлектростанция содержит водохранилище верхнего бьефа 2, конструкцию для его размещения на необходимой высоте, в которую включено здание с машинным залом, гидротурбину, устройство подвода воды к гидротурбине, ветродвигатель 7 с вертикальной осью вращения, водохранилище нижнего бьефа 1. Напор воды создают сбалансированные ленточные водоподъемные установки, приводимые в движение энергией ветра, начиная с ветра малой скорости. Для размещения водохранилища верхнего бьефа 2 на необходимой высоте, обеспечивающей напор воды, использует стальную, железобетонную каркасную или иную конструкцию. Изобретение направлено на создание альтернативной гидроэлектростанции, которая использует сбалансированные ленточные водоподъемные установки, приводимые в движение энергией ветра, начиная с ветра малой скорости, обеспечивающие подъем воды на необходимую высоту для создания напора, необходимого для работы гидротурбин. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх