ДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ РАБОТЕ ВЭС В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
Протекание переходных процессов при параллельной работе ВЭС с электростанцией другого типа зависит от ■иша'генератора ВЭС и соизмеримости ее мощности с мощностью электрической системы. Характерной особенностью быстроходных ветродвигателей, регулирование которых рсущеотвляется поворотом лопастей или их концов с помдщью центробежного регулятора, является то, что они при постоянной скорости вращения по мере увеличения скорости ветра сверх расчетной могут развивать мощность, значительно превышающую ее номинальное значение. Это обстоятельство создает определенные трудности осуществления параллельной работы ВЭС с ветродвигателями этого типа в электрических системах соизмеримой - и бесконечно большой мощности.
При параллельной работе ВЭС с электрической системой равной мощности избыток мощности на валу ветродвигателя при увеличении скорости ветра полностью расходуется на изменение скорости вращения системы, так как нагрузка равна номинальной мощности ветродвигателя. Статическая перегрузка элементов передачи мощности ветродвигателя в этом случае исключается. Если мощность электрической системы соизмерима, но больше мощности ВЭС, то по мере увеличения скорости ветра ВЭС может отдавать в сеть мощность больше номинального значения. В этом случае появляется возможность статической перегрузки ветродвигателя до величины мощности электрической системы. Для исключения перегрузки ветродвигатель должен быть снабжен дополнительным регулятором мощности (§4-5).
При параллельной работе ВЭС с электрической системой бесконечно большой мощности последняя может воспринять практически любую мощность, развиваемую ветродвигателем при скоростях ветра выше расчетной.
Следовательно, так же как и при работе со станцией соизмеримой мощности, ветродвигатель должен быть снабжен регулятором мощности.
Возможная величина статической перегрузки элементов передачи мощности ветродвигателя определяется диапазоном изменения рабочих скоростей ветра и перегрузочной способностью генератора.
Величина и характер перегрузки/ по моменту в процессе динамики регулирования в основном определяются способом регулирования ветродвигателя (аэродинамикой ветроколеса) и динамикой ветрового потока. При регулировании быстроходных ветродвигателей путем поворота лопастей избыточный момент на ветроколесе" может достигать четырех-пятикратного, а при регулировании поворотом концов лопастей двух-трехкратного значения номинального момента.
Уменьшение возможные перегрузок в процессе динамики регулирования, учитывая непрерывные пульсации скорости ветра, связано с. рядом трудностей прежде всего потому, что даже при быстродействующих регуляторах ветродвигателей постоянные времени их работы остаются больше постоянной времени процесса измене1 ния скорости ветра.
Сооружение ВЭС является целесообразным прежде всего в районах, удаленных от энергосистем и располагающих относительно большими запасами энергии ветра, например районы целинных земель. В этих условиях наиболее вероятной будет совместная работа ВЭС с дизельными электростанциями. Поэтому исследование динамики параллельной работы ВЭС в электрических системах дано ниже на примере ветровой и дизельной электростанций, первичные двигатели которых снабжены регуляторами прямого действия. В качестве первичного двигателя ветроэлектростанции взят ветродвигатель с аэродинамическим регулятором, прямое регулирование скорости вращения которого осуществляется поворотом лопастей аэродинамическими силами.
Выбор такой схемы регулирования ветродвигателя для изучения динамики переходных процессов рассматриваемой системы оправдывается тем, что с одной стороны, в этом случае при регулировании ветродвигателя поворотом лопастей ветроколеса может иметь место наибольшая перегрузка по моменту, с другой стороны,
аэродинамическое регулирование ветродвигателя при работе ВЭС в системах соизмеримой и бесконечно большой мощности обеспечивает одновременно и регулирование развиваемой ветродвигателем мощности (см. § 2-3). Все это вместе взятое дает основание рассмотреть из возможных схем регулирования ВЭС наиболее тяжелый случай с точки зрения возможной динамической перегрузки ветродвигателя при достаточно простой расчетной схеме, не прибегая к сложному математическому анализу. Это, конечно, не предопределяет целесообразность' использования только такой схемы регулирования ветродвигателей ВЭС, предназначенных для работы с электрическими. системами, однако исследование параллельной работы именно таких станций позволяет сформулировать некоторые общие положения, характеризующие динамические свойства подобных систем.
