风力涡轮机的类型。方案、说明

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风力涡轮机可以连接到电网并将产生的能量传输到当地电网，或者它们可以是自治的，其中消费者距离风力涡轮机很近。

自主供电系统

任何自治系统，包括风电，都独立于集中供电网络运行。在这些条件下，风力发电机可以独立运行，作为任何其他发电机的备用，或者与其他发电厂联合使用，作为联合供电系统的组成部分。此类系统用于提水或为家庭、农场或小型企业供电。

通常，低功率自主风力涡轮机产生直流电来为电池充电。该系统包含一个逆变器，用于将直流电转换为电压为230V的交流电。目前，这种容量高达0,5kW的风力涡轮机已在俄罗斯普及。开发并使用2,5容量风力发电机样机； 5； 8 和 10 千瓦。例如，用于向多个设施供电的较大系统通常会产生交流电。

在俄罗斯，在不使用AB和备用电源（汽油或柴油发电厂）的草原或沙漠地区牧场上使用提水式风力发电机组有长期的积极经验。

俄罗斯近期发展风能的优先方向将是远北边远地区中小型风力发电机的自主利用，因为该国主要风能资源集中在那里，人口密度低，没有大型电网，约有17万个小型居民点，宜利用风电场提供能源。 1996-1998年在摩尔曼斯克和阿尔汉格尔斯克地区安装了第一台容量为10千瓦的自主风力涡轮机。

显然，决定选择使用自主能源系统还是建设从设施到集中供电网络的电力线（TL）的关键因素是风力涡轮机的成本特性与并网相比的竞争力。到网络。

混合能源系统

混合动力系统意味着将风力涡轮机与其他能源（柴油发电机、太阳能组件、微型水力发电厂等）结合使用。这些能源与风力涡轮机相辅相成，以确保在无风天气时向消费者不间断供电。

风力柴油系统

风柴系统由风力发电机和容量最佳匹配的柴电系统（DES）组成。通常，当使用风力涡轮机的目的是节省柴油燃料时，柴油发电机与风力涡轮机结合使用，而柴油发电机的成本（包括运输成本）可能非常高。系统组件的功率比取决于负载发电方案和风力资源。

风力发电机和柴油发电厂同时并联运行的模式被认为是一种不够有效的风力发电机使用方式，因为风力发电机在系统中所占的功率份额不应超过总发电量的15-20%。柴油发电机容量。这种模式可用于在高功率混合动力装置中节省燃料。

采用风力发电机组和柴油发电机组分开运行的模式，可以将风力发电机组的份额提高到50-60%甚至更多。然而，在这种情况下，由于需要引入控制系统、逆变设备和电池，系统的复杂性不可避免，这些系统将风力涡轮机在运行风速下产生的能量积累起来，以便在无风天气或无风时为负载供电。低风速。只要有可能，就会从风力涡轮机获取能量，并对电池持续充电。在无风时期，当电池电量低于一定水平时，柴油发电机会自动（或手动）启动，为消费者提供能源。这种模式显着减少了柴油发电机的启动次数，从而降低了维护和燃料成本。这种类型的风力柴油机系统目前在俄罗斯的阿尔汉格尔斯克和摩尔曼斯克地区使用。

目前正在“俄罗斯联邦远北偏远地区能源供应”联邦计划框架内测试、开发或计划实施容量为 2 至 500 kW 的各种设计和用途的风柴油混合系统。通常，这些混合动力系统旨在为自主消费者提供可靠的电力供应，同时节省液体燃料。大型混合发电厂应该为北部定居点的当地网络服务。

如果风力涡轮机安装区域有足够的风力资源，那么使用现代风力柴油机系统并适当注意持续维护，可以非常经济高效。

风光互补系统

电能可以通过光伏电池（PV）转换太阳辐射来获得。尽管目前 FB 的成本相当高，但在某些情况下将其与风力涡轮机结合使用可能是有效的。由于冬季风的潜力很大，而在夏季晴朗的日子里，使用 FB 可以获得最大的效果，这些资源的结合对消费者来说是有利的。

风力涡轮机与微型水力发电厂的结合使用

风力涡轮机可与带有水箱的微型 HPP 结合使用。在此类系统中，在有风的情况下，风力涡轮机为负载供电，多余的能量用于将水从下游泵送到上游。在无风时期，微型水力发电厂会产生能量。此类计划对于小水电资源尤其有效。

连接到电网的装置

风力发电机组并网是指接入现有的电网，为风力发电机组提供有功和无功功率，以保证风力发电机组的启动、运行和控制。这意味着风力涡轮机产生的电力直接进入电网。风力涡轮机在一定的风速下开始发电——对于大多数现代装置来说，通常风速约为 4 m/s。励磁电流取自网络并用于同步风力涡轮发电机。这意味着如果电网关闭，风力涡轮机就无法产生能量。

连接到网络的风力涡轮机安装在风能资源良好的地区，产生电力出售给能源公司。一组这样的涡轮机构成了所谓的“风电场”。风电场是风力涡轮机的综合体，通常安装成与盛行风向垂直的行。在开发此类项目时，有必要考虑通往机组、变电站以及监测和控制系统的道路的可用性。通常，分配给风电场的一块土地也用于其他需求，例如农业。

通常，风电场使用容量为200千瓦至1,5兆瓦及以上的大型风力发电机。同时，风电场的总容量可达数十、数百兆瓦。例如，在美国加利福尼亚州，风电场产生的电力足以满足旧金山等大城市一年的能源需求。这种类型的系统在欧洲国家越来越受欢迎，根据《京都议定书》，欧洲国家的目标是减少温室气体排放。

企业或个人安装一台或多台大型风力涡轮机，通过将其连接到电网，向能源公司出售电力，同时赚取丰厚的利润。当能源直接消耗用于生产需要，同时风力涡轮机产生的能量又不够时，可以从网络接收。如果风力涡轮机在过剩的情况下完全为生产提供必要的电力，则多余的能量将被供应到网络。

将风力涡轮机连接到电网

如果要将风力涡轮机连接到集中式能源网络，您需要查明该网络是否有足够的容量来接收来自风力涡轮机的能量。为此，您必须联系当地的电力供应商。

根据电网的功率，选择风力发电机的功率。通常，风力发电机的最大功率不应超过电力系统的20%。这对于维持系统以及供电网络中的频率和电压参数的稳定性是必要的。

将风力涡轮机连接到电网的成本

连接电网的成本取决于其位置和容量。显然，如果网络容量不足，并网成本就会更高，因为需要增加电网容量，而这在技术上可能不可行。在这种情况下，风力涡轮机与网络的连接将被拒绝。

连接电网的规则因国家/地区而异。许多问题可以通过联系当地电力公司得到解答。

作者：Kargiev V.M.、Martirosov S.N. 等等。

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