Математические модели ветроэнергетических установок морского базирования с асинхронными машинами

Никишин, Андрей Юрьевич

Электротехнические комплексы и системы

автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Математические модели ветроэнергетических установок морского базирования с асинхронными машинами

кандидата технических наук: Никишин, Андрей Юрьевич
город: Калининград
год: 2008
специальность ВАК РФ: 05.09.03

Диссертация по электротехнике на тему «Математические модели ветроэнергетических установок морского базирования с асинхронными машинами»

Автореферат диссертации по теме "Математические модели ветроэнергетических установок морского базирования с асинхронными машинами"

На правах рукописи

НИКИШИН АНДРЕЙ ЮРЬЕВИЧ

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК МОРСКОГО БАЗИРОВАНИЯ С АСИНХРОННЫМИ МАШИНАМИ

Специальность 05 09 03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ии344 71ВО

Санкт-Петербург 2008

003447160

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет» на кафедре «Электрооборудование судов и электроэнер гетика»

Научный руководитель заслуженный работник рыбного хозяйства РФ,

Официальные оппоненты заслуженный работник высшей школы РФ,

Ведущая организация Научно-производственный Центр малой энергетики ОАО «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений»

Защита диссертации состоится 23 октября 2008г в 14— на заседании Диссертационного Совета Д223 002 02 при Государственной морской академии им адм СО Макарова по адресу 199026, Санкт-Петербург, 21 линия ВО, д 14а, СМФ, аудитория 21 Факс (812) 321 36 81

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной морской академии им адм С О Макарова

Автореферат разослан « » сентября 2008 г

доктор технических наук, профессор, Белей Валерий Феодосиевич

доктор технических наук, профессор Кузнецов Сергей Емельянович кандидат технических наук, доцент Рогачевская Галина Сергеевна

Ученый секретарь Диссертационного Совета Д223 002 02 доктор технических наук, профессор

В А Петухов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Ветроэнергетика - самая быстроразвивающаяся отрасль мировой электроэнергетики (ежегодный рост - 22,3%) Установленная мощность ветроэнергетических установок (ВЭУ) в мире на начало 2008 года составила 94 ГВт (Германия - 22 ГВт, США - 16 ГВт, РФ -0,0115 ГВт) Бурный рост отрасли обусловлен мировой тенденцией широкого использования возобновляемых, экологически чистых источников энергии, а также быстрым снижением удельной стоимости 1 кВт установленной мощности ВЭУ и себестоимости вырабатываемой ими электрической энергии с 5 руб /кВт ч в 1980 году, до 1,2-1,5 руб /кВт ч в 2008 году и до 1 руб /кВт ч в перспективе По прогнозам специалистов выработка электрической энергии ВЭУ в мировом балансе электрической энергии к 2020 году может достигнуть 10%, половина из которой - за счет ветроэлектро-станций (ВЭС) морского базирования, обладающих рядом преимуществ перед береговыми ВЭС на 25-40% более высокой выработкой из-за более сильных морских ветров, сохранением в пользовании земель

Анализ современных проблем в области ветроэнергетики показывает наличие двух наиболее важных из них оценка ветропотенциала и проблема подключения и совместной работы ВЭУ и ВЭС в составе ЭЭС, что подтверждается докладами специалистов на последних мировых конференциях (Е\УЕС-2006, Е\УЕС-2008) Вторая проблема особенно актуальна для ВЭС морского базирования, в связи с их удаленностью от подстанций береговых ЭЭС, большой установленной мощностью и повышенными требованиями к надежности электрических связей ВЭС с ЭЭС Оценка технических решений по вопросам подключения и совместной ВЭУ и ВЭС в составе ЭЭС (коммутационные режимы, колебания активной и реактивной мощностей ВЭУ в зависимости от скорости ветра и т д ) возможна только с использованием математических моделей ЭЭС с ВЭУ Единый подход к их созданию в мире еще не выработан, что обусловлено непрерывным совершенствованием технических решений и ростом номинальных мощностей ВЭУ и ВЭС, мощность которых становится соизмерима с мощностью ЭЭС, недостаточностью статистического материала по режимам работы ВЭС морского базирования Современные ВЭУ выполняются на базе синхронных и асинхронных машин, причем доля последних превышает 80%

Таким образом, проведение исследований по разработке математических моделей ВЭУ морского базирования с асинхронными машинами для оценки возможности их подключения и совместной работы в составе ЭЭС является актуальным.

Оценка достоверности разработанных моделей может быть проведена на базе экспериментальных исследований режимов работы ВЭУ с асинхронными машинами крупнейшего в РФ ветропарка, расположенного в прибрежной зоне Балтийского моря Калининградской области (рисунок 1).

Рисунок 1 - Ветропарк мощностью 5.1 МВт на побережье Балтийского моря Калининградской области (20 ВЭУ по 225 кВт и одна ВЭУ - 600 кВт)

Целью диссертационной работы является проведение комплекса теоретических и экспериментальных исследований по разработке математических моделей ветроэнергетических установок морского базирования с асинхронными машинами для оценки возможности их подключения и совместной работы в составе электроэнергетической системы.

Поставленная цель предусматривает решение следующих задач:

- разработка инженерной методики расчета выработки электрической энергии ВЭУ различных типов и проведение с её использованием оценки объемов возможной выработки электрической энергии потенциальными ВЭС морского базирования в акватории Балтийского моря Калининградской области;

ВЭУ на базе асинхронных машин, а также разработки технических рекомендаций по повышению эффективности работы этого ветропарка,

- разработка математических моделей ЭЭС с ВЭУ на базе асинхронных генераторов различных типов для оценки возможности их подключения и совместной работы в составе ЭЭС в различных режимах,

- разработка и экспериментальная проверка методики, позволяющей проводить оценку влияния распределенных источников электрической энергии, на рабочие и аварийные режимы ЭЭС на примере проектируемой в Калининградской области ВЭС морского базирования

Научная новизна работы состоит в следующем

- впервые предложенная и экспериментально подтвержденная методика оценки выработки электрической энергии ВЭУ, основанная на использовании энергетической характеристики ВЭУ и среднегодовой скорости ветра на высоте ступицы ветроколеса ВЭУ,

- экспериментально подтвержденная математическая модель ЭЭС с ВЭУ на базе АГ с короткозамкнутым ротором отличительной особенностью которой является упрощенный учет пускового устройства ВЭУ и блок управления для подключения ВЭУ к сети с заданной скоростью вращения ротора,

- математическая модель ЭЭС с ВЭУ на базе АГ двойного питания отличительной особенностью которой является учет пределов регулирования реактивной мощности ВЭУ в зависимости от выдаваемой ею активной мощности и блок, реализующий алгоритм управления напряжением в цепи ротора АГ,

- методика, реализованная на базе математической модели ЭЭС и методов кластерного анализа, для оценки влияния распределенных источников электрической энергии, на ее рабочие и аварийные режимы Отличительной особенностью методики является то, что для оценки этих режимов впервые были введены коэффициенты уровня напряжения, среднего уровня токов короткого замыкания режима ЭЭС и уровня нагрузки

Методы исследований.

При выполнении диссертационной работы для решения поставленных задач использовались классические методы анализа электрических цепей, аналитические и численные методы решения уравнений электрических

цепей и систем дифференциальных уравнений на ЭВМ в программных пакетах MathCad, Matlab и Excel

Степень достоверности результатов проведенных исследований подтверждается инженерной точностью сходимости полученных аналитических результатов с данными проведенных экспериментальных исследований Достоверность полученных экспериментальных данных обеспечивалась применением аттестованных измерительных средств и апробированных методик измерения и обработки данных, анализом точности измерений, повторяемостью результатов Практическая значимость работы.

- рекомендации по использованию в составе ВЭС морского базирования ВЭУ различных типов,

- рекомендации, по изменению момента времени подачи сигнала на подключение ВЭУ «Vestas V-27» к электрической сети, позволяющие более чем на 30%, снизить броски пускового тока и вызванные ими изменения напряжения на зажимах генераторов ВЭУ ветропарка в прибрежной зоне Балтийского моря Калининградской области,

- математические модели и методики, позволяющие провести оценку возможности подключения и совместной работы ВЭУ на базе асинхронных машин и ВЭС на их основе в составе ЭЭС и их годовую выработку,

- оценка технико-экономических показателей применения ВЭС морского базирования с ВЭУ на базе асинхронных машин в акватории Балтийского моря Калининградской области

Основные положения, выносимые на защиту.

- методика оценки годовой выработки электрической энергии ВЭУ,

- рекомендации по использованию ВЭУ различных типов для повышения годовой выработки ВЭС морского базирования;

- рекомендации по снижению пусковых токов ВЭУ на базе АГ с коротко-замкнутым ротором;

- результаты экспериментальных исследований эксплуатационных режимов ВЭУ «Vestas V-27» мощностью 225 кВт ветропарка в прибрежной зоне Балтийского моря Калининградской области,

- математические модели ВЭУ морского базирования на базе АГ с корот-козамкнутым ротором и АГ двойного питания,

- методика оценки влияния распределенных источников электрической энергии на режимы работы ЭЭС реализованная на базе математической модели ЭЭС и методов кластерного анализа Реализация работы.

Результаты диссертационной работы использованы при выполнении работ в составе международных проектов «Перспективы развития морской ветроэнергетики в акваториях Литвы, Польши и России Проект 2005/214 POWER», «Sustainable development and spatial planning of rural areas in south-eastern Sweden Tempus Project Foresee» - Темпус проект, при проведении исследований в рамках государственной бюджетной темы 43 45 100 2 "Повышение эффективности функционирования систем энергообеспечения" в ФГОУ ВПО «Калининградский Государственный Технический Университет» Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на семи научных конференциях, в том числе на международной научно-технической конференции «Энергосбережение Энергооборудование. Энергопотребление 2006», г. Калининград, 2006 г, на международных научно-технических конференциях «Балттехмаш - 2006», г Калининград, 2006 г и «Балттехмаш - 2008», г Калининград, 2008 г , на девятой российской научно-технической конференции «ЭМС технических средств и электромагнитная безопасность», г Санкт- Петербург, 2006 г, на международных научных конференциях «Инновации в науке и образовании - 2005», г Калининград, 2005 г, «Инновации в науке и образовании -2006», г Калининград, 2006 г, «Инновации в науке и образовании - 2007», г Калининград, 2007 г

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе восемь докладов и девять статей, одна из которых в ведущем рецензируемом научном журнале

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 123 наименований Работа содержит 150 страниц текста, 84 иллюстрации, 27 таблиц и 4 приложения

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении дана общая характеристика работы, ее краткое содержание и структура

В первой главе обоснована актуальность темы диссертационной работы, проведен обзор и анализ международных, национальных и отечественных нормативных документов в области проектирования, подключения и совместной работы ВЭУ и ВЭС на их основе в составе ЭЭС, технических характеристик ВЭУ ведущих фирм мира, рассмотрены особенности ВЭУ и ВЭС морского базирования На основе выполненного анализа сформулированы цель и задачи исследования

Во второй главе проведены экспериментальные исследования и дан анализ рабочих режимов ВЭУ-225 в составе ветропарка номинальной установленной мощностью 5 1 МВт в прибрежной зоне Балтийского моря Калининградской области (рисунок 2) Предложена и экспериментально подтверждена методика оценки выработки электрической энергии ВЭУ

Экспериментальные исследования пусковых режимов ВЭУ-225 показали, что несмотря на использование пускового устройства, в момент непосредственного подключения ВЭУ к сети регистрируется кратковременный, длительностью до 80 мс, бросок тока генератора 1тж до величины 90% от номинального Соответствующие изменения напряжения составляют, от 1,5% до 6,25% (в среднем - 3,6%) от среднего установившегося напряжения в сети и имеют длительность до 1,5 секунд (рисунок 3) В эксплуатационных режимах наблюдается существенное искажение кривых фазных токов генератора ВЭУ (К/ - 10 7%) и их значительная несимметрия (К2/ = 6 3%) Измеренное значение кратковременной дозы фликера Р„ составило 0 14, что соответствует требованиям стандартов

При резком изменении ветровой нагрузки возникают скачки активной и реактивной мощностей, токов и напряжения генератора ВЭУ, что может, как показал опыт эксплуатации, вызвать автоматическое отключение ВЭУ от сети В этом случае (рисунок 4) наблюдается скачок тока до 30% от номинального тока генератора Снижение напряжения в точке подключения ВЭУ к электрической сети за время сброса ее нагрузки, может достигать 2% от номинального

Ежегодную выработку активной мощности ВЭУ - IV возможно оценить на основе среднегодовой скорости ветра в месте установки ВЭУ и ее энергетической характеристики с использованием распределения Рэйлиха

Fluke 434

Рисунок 2 - Экспериментальная установка (а) и схема подключения прибора РШКЕ-434 к электрической схеме ВЭУ-225 (б)

160- -;----------------.ЛШИЧЛИШ.! 680

140-1--:-----iMMl^^W m ,

. 120-И-Н----НГ—---Ч i

т 670 Щ

-w т й 665

so---н— : -й—-------- g-

„. __га 660

—1~Н—41—ilf—— —1 40 IZfjlF -------- 655

20------Lf-f,-------------- 650

0 4---М-------- ------- — 645

0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30

Время, с Время, с

Рисунок 3 - Ток и напряжение в каждой из фаз генератора ВЭУ-225 в пусковом режиме при средней скорости ветра 9.2 м/с

i—j, _ •"■ч

Компенсация P.VI

140 — - --------------------- 684

682

120

Ш 680

100

¥ 80 1-"-^Шт---\ 3= 676

о. 674 с га

X 672 670 668

0 -------- ----- 666

0 5 10 15 20 О 5 10 15 20

Время, с Время, с

Рисунок 4 - Ток и напряжение генератора ВЭУ-225 кВт в режиме его останова и отключения от сети

Байпасный контактор

ocp(z) = u0

/ У 2

fyt ~e

-e

W = YJf>lP,Tmp (1)

где иср, и0 - скорость ветра на высоте ступицы ветроколеса г и на высоте фликера г0 (рисунок 5а), а - показатель класса поверхности, ^ -

коэффициент Рэйлиха для каждого шага в 1 м/с скоростей ветра V,, Р, -мощности ВЭУ на ]-м промежутке скорости ветра, определяются по ее энергетической кривой Полученные с метеорологической вышки Калининградского ветропарка данные о скорости ветра (рисунок 56) позволили оценить достоверность методики (таблица 1) Номинальный расчетный период по предложенной методике ( Т ) - 1 год

Таблица 1 - Результаты расчетов выработки ветропарка мощностью 5 1 МВт в прибрежной зоне Балтийского моря Калининградской области

Время проведения измерений Непосредственный расчет, тыс кВт-ч/год Расчет по методу Рейлиха, тыс кВт ч/год Погрешность, %

09 09 2002 -18 08 2003 6186,8 6297,6 1,76

26 11 2003 -01 02 2003 56,9 96,8 41,17

На основе предложенной методики впервые были получены зависимости коэффициента использования установленной мощности ВЭУ различных типов от среднегодовой скорости ветра на высоте ступицы ветроколеса (рисунок 6) Их анализ показывает, что ВЭУ с увеличенной максимальной рабочей скоростью ветра обеспечивают более высокую годовую выработку электрической энергии благодаря росту максимума ее выработки из-за его смещения в область более высоких значений среднегодовых скоростей ветра

В рамках международного проекта «Перспективы развития морской ветроэнергетики в акваториях Литвы, Польши и России» были определены оптимальные места расположения двух ВЭС морского базирования номинальной мощностью 130 МВт и 115 МВт в Калининградской области (Рисунок 7) Оценка годовой выработки электрической энергии этих ВЭС и проектируемой ранее в районе г Балтийска ВЭС морского базирования номинальной установленной мощностью 50 МВт дана в таблице 2

а)

Щ шШ^йУ

Рисунок 5 - Определение высоты ступицы ветроколеса ВЭУ(а) и скорость ветра с 29.11.02 по 08.08.03 в прибрежной зоне Балтийского моря (б)

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

<г№

йй ----

г* — —

> —

Lr1

Средняя скорость ветра, м/с

20 24

-АГ с короткозамкнутым ротором (Укон=25 м/с)

—■—АГ двойного питания (\/кон=25 м/с) —ж— АГ двойного питания (\/кон=34 м/с)

Рисунок 6 - Зависимости коэффициента использования ВЭУ различных типов от среднегодовой скорости ветра для различных максимальных рабочих скоростей ветра

Таблица 2 - Расчет годовой выработки ВЭС морского базирования номинальной мощностью 130, 115 и 50 МВт в Калининградской области

Мощ-ность ВЭС V v ср> м/с Vestas V-80,2 МВт GE Wind 3.6s, 3.6 МВт

Кол-во ВЭУ Выработка млрд.кВт-ч/год Кол-во ВЭУ Выработка млрд.- кВт-ч/год

50 МВт 7,3 25 0,1510 14 0,1521

130 МВт 8,5 65 0,5010 37 0,5145

115 МВт 9,2 58 0,4962 32 0.4943

I иж-кое морс ,

,/ 115 М

}' 1ЛПМВ-1 • *'гр = 8,5-§|

Литва

50 МВт

• Уср = 6,5 м/с

Калининградская область Российской Федерации

Рисунок 7 - ВЭС морского базирования в Калининградской области Третья глава посвящена аналитическим исследованиям режимов работы ВЭУ на базе асинхронных машин в составе ЭЭС, для чего разработана и экспериментально проверена соответствующая математическая модель ЭЭС с ВЭУ в состав которой входят математические модели её отдельных элементов: ЭЭС, трансформатора, ЛЭП, потребителя и ВЭУ (рисунок 8).

ВЭУ представляет собой комплекс взаимодействующих систем (рисунок 9), которые описываются системой уравнений в координатах ё-ц:

ау/* =-(£, +О-Ъ-А.-''* (V = + -к -V

:"Г, '»Л -Ю.-Уа, +

: -Г, ■ 1„ + ''■>, ■ <•'.;, +

"ф =~гг-'ф-0>г -¥г +

-Гг ■ I + сог +

"л Л

Л Л

¿и

^т ''ср

с/с

с-

сй"

■ б), ■ С ■ и„

+ со-С-иА

(2)

м„

0,5

су,

-ср{Х,р\р-А-ие3

^М т J

<1юг Ж

Рисунок 8 - Структурная схема упрощенной математической модели ЭЭС, имеющей в своем составе ВЭУ

Рисунок 9 - Блок-схема ветроэнергетической установки

аЬс&-»

J3JIV,'I BJJVW ABC SCJM | |. «Fl>-► us

1 , i-i S-k. te

Г4*- ЙД|1.Г31|ПП —► -1 >♦<■ [Tern] I Dynamic

-Hp—►<[> abcl I I-Q cap) I

Induction Уэсппе

If. 3tcl>->|lV».

Gam1

vRST iSST Й»« -Xi i abclI i—i

G3IC Мзс1

ITTnitD-»

V RST,

Capacitor Bank RC modified

Lookup Table

[Е7Й1>

I (Tv1)>-

avg wind Wind

Model mind

omg_wt (SB-2)

Wind Model SB-2

ГТтёгпГ>-

T_wt omgjirt

T_em Gear box omg_em

One-mass model with gear-box

SAitclH

Рисунок Ю - Общий вид математической модели ВЭУ на базе асинхронного генератора в составе ЭЭС, выполненной в пакете МаНаЬ

где ил, и^ , ил , ицг,

'Л ' ' 'й- ' ' ^л > ^ ' Ч>* > ««V - напряжения, токи и потокосцепления обмоток статора и ротора по осям d и q, г8, гг, , ¿г, Ьт — активные сопротивления, собственные и взаимная индуктивность обмоток статора и ротора, <ог - угловые скорости вращения электромагнитного поля статора и ротора, Мт - эквивалентный механический момент на валу ротора ВЭУ, Мяс„ - электромагнитный момент генератора ВЭУ, Зщ, - эквивалентный момент инерции ВЭУ, С - емкость компенсирующего устройства ВЭУ, ср - коэффициент производительности ВЭУ, р -плотность воздуха, А - площадь ометаемой поверхности ротора ВЭУ, Я -отношение линейной скорости вращения конца лопасти ВЭУ к скорости ветра, [) - угол поворота лопасти ВЭУ

Для адекватного описания пускового режима ВЭУ на базе АГ с корот-козамкнутым ротором в модель введен упрощенный учет работы пускового устройства ВЭУ в форме ограничения расчетных значений пускового тока на заданном уровне, в течение 0 6с после коммутации ВЭУ выключателем Для ВЭУ на базе АГ двойного питания необходим дополнительный учет преобразователя частоты ротора, моделируемого аналитически, без учета параметров его полупроводниковых элементов и конструкции, на основе реализуемых в нем алгоритмов управления напряжением в цепи ротора АГ Уравнения ЛЭП, трансформатора и ЭЭС за своим сопротивлением в системе координат

¿1

»я,1=г, + Ь> 1' 1л~к' и"'2

(¡1

«V = ^ 1Ч, +к + 4 1л-ич>г (3)

АЦ,/ = Чл2 -= га +Ь„ —-(У,. ¿„ 1„,

^ч,=ичП-ичП=га 1ч, + 1а + А,

где rt, rs, ra, Lt, La, Ls-активное сопротивление и индуктивность схем замещения трансформатора, линии и системы, kt - коэффициент трансформации трансформатора

Решение подобных систем уравнений в явном виде представляет значительные трудности, для подготовки модели использовался пакет MatLab, который позволяет организовывать модели из блоков элементов и отображать ее структуру графически (Рисунок 10) Для описания ветровой нагрузки, аэродинамики ротора и механического привода ВЭУ использовались блоки приложения Wind Turbine Blockset Ряд блоков, описывающих например работу АГ и его систему компенсации реактивной мощности, был доработан Созданы блок пускового устройства ВЭУ и блок управления, осуществляющий подключение ВЭУ к сети в момент с заданной скоростью вращения ротора Оценка достоверности модели на базе экспериментальных данных режимов работы ВЭУ-225 показывает достаточную, по критерию Фишера, сходимость с расчетными данными во всех режимах работы (рисунок 11,12)

На основе анализа результатов аналитических исследований пусковых режимов ВЭУ-225 Калининградского ветропарка с использованием разработанной модели было установлено, что подключение ВЭУ к сети целесообразно проводить не при достижении ротором скорости вращения 970 об/мин, как это выполняется стандартно, а при синхронной скорости вращения 1000 об/мин В этом случае броски пускового тока в и вызванные ими изменения напряжения на зажимах генератора снижаются на 25-30% (рисунок 13)

Также были проведены аналитические исследования широкого спектра режимов работы проектируемой в Калининградской области ВЭС морского базирования мощностью 50 МВт которые показали, что при подключении ВЭС в выбранной точке (подстанция 60/15 кВ «Балтийск») обеспечивается ее нормальная работа в пусковых, рабочих режимах (рисунок 14), и при провалах напряжения в питающей сети до величины 85% от номинального

Четвертая глава посвящена разработке методики оценки влияния распределенных источников электрической энергии, на рабочие и аварийные режимы ЭЭС на основе ее математической модели и методов кластерного

------- -----

----

Чй

---- — -- — .

10 15 20 -Эксперимент

5 10 15 20 - Расчет — Эксперимент

— Расчет -

Рисунок 11 - Зависимости тока и напряжения в точке подключения ВЭУ-225 при пуске от времени

200 300 400

Время, с

100 200 300 400

- Эксперимент — Расчет

Рисунок 12 - Скорость ветра (а) и соответствующие зависимости активной мощности ВЭУ-225 (б)

---- |а)

б) / \

------

680 678 676 Ш674

5 672

Ц670 К 0.668 С

"666

664 662 660

1 " ____

( (

В) !

б) 1

а) 1

1 ! п

10 15 20

Время, с

10 15 20

Время, с

Рисунок 13 - Зависимости тока и напряжения генератора ВЭУ-225 от времени в пусковом режиме при скорости вращения его ротора а) 970 об/мин, б) 990 об/мин, в) 1000 об/мин

анализа Положения методики проверены на примере проектируемой в Калининградской области ВЭС морского базирования мощностью 50 МВт Для целей анализа воздействия ВЭС на режимы работы ЭЭС, они могут быть условно разделены на три группы нормальные режимы, аварийные режимы, послеаварийные режимы с отключением части потребителей Состояния элементов схемы описываются матрицей состояний системы Элемент, находящийся в работе, вводится в нее для каждого режима-строки показателем «1», элемент, выведенный из работы, показателем «0»

В качестве параметров, характеризующих состояние системы и в различных ее режимах впервые были предложены

надежность электроснабжения потребителей, Sa, суммарные потери электрической энергии в ЭЭС, £ДР,

- коэффициент уровня напряжения - отношение максимального напряжения к среднему напряжению во всех узлах схемы, Кнапр = Umax/Ucp,

коэффициент среднего уровня токов к з режима ЭЭС - отношение максимального тока установившегося трехфазного к з к его среднему значению во всех узлах схемы, Ккз = Imax/Jcp,

- коэффициент уровня нагрузки - соотношение нагрузки потребителей в рассматриваемом режиме к суммарной мощности нагрузок ЭЭС,

Кн = S/Sn0JIH

В терминах кластерного анализа каждый из расчетных режимов является объектом, а параметры Sa, £дР, Кнапр, Кток и Кн - характеристиками объекта, формирующими характеристическую матрицу, с помощью которой методами кластерного анализа, по формулам (4), реализованным в виде программного комплекса для пакета EXCEL, проводится классификация объектов-режимов

D -

-if II

7=1 7=1

' 0 dn ■du

dn 0 d„

dnl 0

( '< > 2

I*, II ■ъГ

d,,

d,, 03 -ii с

i(xb~xkj)

t*,

ft = f*N (8 s. fi.+gp^-fip^+gK,, MK,,+gK, MK.+gK, MkJ

- 17-

1,2

О 1 А

О 0,6 2

«1,03

К 1,02 а

...............

1/ -1

и •V-- 1 л_ ■чг"*^

V ■ .. 1 $ "V-

о 50 100

Время, с

150 200 250 300

-12 м/с —9 м/с 7 м/с

О 50 100 150 200 250 300

Время, с — 12 м/с - 9 м/с 7 м/с

Рисунок 14 - Зависимости активной мощности и напряжения в точке подключения ВЭС мощностью 50 МВт от времени в рабочих режимах

Коэффициент уровня токов к.з. Коэффициент уровня нагрузки

........к иТМУ^ ЙЖИ'-'

—I

■VI

ЩЩф

1Шйй

ц10(и) М9(и)

^^^'¿ргщ'. ■ - !-и«("1

М3(и) М2(и)

«Ш1®

Ч-ц1(и|

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

'.л.:

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

<И1(и)

10,000-0 Д00 В 0,200-0,400 00,400-0,600 10,600-0,800 ■ 0,800-1,000 Рисунок 15 - Кластеры режимов ЭЭС по различным показателям

Ш 20 ; 2 18 й

г 14

I-

о 12 -т

ф ю Щ

г2

о о

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

■ С ВЭС-50 МВт В Без ВЭС-50 МВт

И с ВЭС-50 МВт И Без ВЭС-50 МВт

Рисунок 16 - Потери в ЭЭС и токи установившегося трехфазного короткого замыкания в ближайшем к ВЭС-50 узле в различных режимах ЭЭС

где х} - характеристики _/-го объекта, х - центр масс кластера, п - количество объектов, хк1, хк/ - численные значения к-той переменной для 1, j-того объекта, р - количество переменных объекта, с = тах(^, ) - максимальное расстояния <1 среди элементов матрицы £>, ,¡лР - нормализованные значения показателей состояния

режима, /лы - показатель матрицы состояний, //тах - максимум показателя состояния всех рассмотренных режимов, " весовые

коэффициенты параметров состояния системы

Для проведения исследований множества возможных режимов Калининградской ЭЭС с проектируемой ВЭС морского базирования мощностью 50 МВт в программе ^РЬАК была реализована математическая модель этой ЭЭС, позволяющая рассчитать значения всех выбранных параметров состояния рабочих и аварийных режимов работы ЭЭС Анализ показывает наличие трех кластеров режимов кластер нормальных режимов работы ЭЭС и два кластера аварийных режимов работы ЭЭС (рисунок 15) При этом ВЭС увеличивает надежность электроснабжения потребителей расширяя диапазон рабочих режимов ЭЭС, снижает потери электрической энергии в ЭЭС разгружая ЛЭП от перетоков активной и реактивной мощности (рисунок 16)

Таким образом, разработанная методика позволяет проводить оценку влияния распределенных источников электрической энергии, в частности ВЭУ и ВЭС на множество возможных статических режимов работы ЭЭС и на основе их классификации методами кластерного анализа определять оптимальные по выбранным критериям режимы работы ЭЭС в заданных условиях

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе выполненного в работе комплекса теоретических и экспериментальных исследований по разработке и применению в практических целях математических моделей ЭЭС, имеющей в своем составе ВЭУ морского базирования с асинхронными машинами, получены следующие научные и практические результаты

1 Впервые предложена и экспериментально подтверждена инженерная методика оценки выработки электрической энергии ВЭУ, основанная на

использовании энергетической характеристики ВЭУ и среднегодовой скорости ветра на высоте ступицы ее ветроколеса.

2 Даны рекомендации по использованию ВЭУ различных типов в составе ВЭС морского базирования для повышения ее годовой выработки

3 Разработана и подтверждена результатами экспериментальных исследований эксплуатационных режимов ВЭУ «Vestas V-27» мощностью 225 кВт в составе ветропарка в прибрежной зоне Балтийского моря Калининградской области, математическая модель ЭЭС с ВЭУ на базе АГ с ко-роткозамкнутым ротором отличительной особенностью которой является упрощенный учет пускового устройства ВЭУ и блок управления для подключения ВЭУ к сети с заданной скоростью вращения ротора

4 Разработаны рекомендации по снижению, более чем на 30%, бросков пускового тока и вызванных ими изменений напряжения на зажимах генераторов ВЭУ «Vestas V-27» Калининградского ветропарка

5 Разработана математическая модель ЭЭС с ВЭУ на базе АГ двойного питания Ее отличительные особенности учет пределов регулирования реактивной мощности ВЭУ в зависимости от выдаваемой ею активной мощности и блок, реализующий алгоритм управления напряжением в цепи ротора АГ.

6 Разработана методика, реализованная на базе математической модели ЭЭС и методов кластерного анализа, для оценки влияния распределенных источников электрической энергии, на ее рабочие и аварийные режимы отличительной особенностью которой является использование для оценки этих режимов коэффициентов уровня напряжения, нагрузки, и токов короткого замыкания режима ЭЭС

7 Проведена оценка технико-экономических показателей применения ВЭС морского базирования с ВЭУ на базе асинхронных машин в акватории Балтийского моря Калининградской области

Основные результаты диссертации опубликованы в 17 научных работах, доложены и одобрены на 8 международных и отечественных конференциях, используются в работе Атлантического отделения Института океанологии им П П Ширшова РАН, при проведении занятий по дисциплине «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии» в Калининградском Государственном Техническом Университете и в программе курса «Альтернативные источники энергии» в Высшей Школе города Штральзунда (Германия)

Совокупность научных и технических разработок, выполненных в диссертации, позволяют утверждать, что автором изложены научно-обоснованные математические модели и методики, позволяющие проводить оценку возможностей подключения, совместной работы и взаимного влияния ВЭУ и ВЭС морского базирования с асинхронными машинами в составе ЭЭС, а также рекомендации по повышению эффективности их работы

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах, в том числе в ведущем рецензируемом научном журнале 1. Белей, В.Ф. Современная ветроэнергетика: тенденции развития, проблемы и некоторые пути их решения / В.Ф. Белей, А.Ю. Никишин // Электрика. - 2006. - № 8. - С. 19-22.

2 Белей, В Ф Оценка технических возможностей потенциальных вет-ропарков морского базирования в Калининградской области / В Ф Белей, А Ю Никишин // Международная научно-техническая конференция «Бал-ттехмаш - 2008» сб докл / КГТУ - Калининград, 2008

3 Никишин, А Ю Экспериментальные исследования режимов работы ветроэнергетической установки «Vestas V27-225» / А Ю Никишин // Международная научно-техническая конференция «Балттехмаш - 2008» сб докл / КГТУ - Калининград, 2008

4 Nikishin, A A new method for the reliability analysis of big power systems with decentralized energy sources, including wind power / A Nikishm, E Harzfeld // International Science Conference «Innovation in Science and Education - 2007» proceedings / KSTU, - Kaliningrad, 2007

5 Харцвельд, Э, Оценка влияния распределенных источников электрической энергии на режимы работы электроэнергетической системы / Э Харцвельд, А Ю. Никишин // Известия КГТУ - 2008 - № 13

6 Белей, В Ф Расчет выработки электроэнергии ветроэнергетическими установками по данным ветропотенциала / В Ф Белей, А Ю Никишин // Электрооборудование судов и электроэнергетика сб. науч тр / КГТУ -Калининград Изд-во КГТУ, 2004 - С 4-6

7 Белей, В Ф Электромагнитная и экологическая совместимость ветроэнергетических установок, работающих в составе электроэнергетических систем / В Ф Белей, А Ю Никишин // Девятая российская научно-техническая конференция «Электромагнитная совместимость технических средств и электромагнитная безопасность» сб докл / - СПб , 2006

-21 -

8 Белей, В Ф Современные ветроэнергетические установки большой мощности ряд рекомендаций по их использованию / В.Ф Белей, А Ю Никишин // Шестой международный симпозиум ЭЛМАШ сб докл / - Истра, 2006

9 Белей, В Ф Современная ветроэнергетика тенденции развития, проблемы и некоторые пути их решения / В Ф Белей, А Ю Никишин // Международная научно-техническая конференция «Энергосбережение Энергооборудование Энергопотребление» сб докл / - Калининград, 2006 С 123-129

10 Никишин, АЮ Обзор современных приборов анализа качества электрической энергии отечественного и зарубежного производства / А Ю Никишин // Электрооборудование судов и электроэнергетика сб науч тр /КГТУ - Калининград Изд-воКГТУ,2004 -С 17-19

11 Nikishin, А, Nikiforova Е Sustainable development and spatial planning of rural areas in south-eastern Sweden / A Nikishin, E Nikiforova // Tempus Project "FORESEE" Summary Report / - Kalmar . Kalmar University, 2004. -100 p

12 Белей, В Ф Анализ работ по исследованию динамических режимов работы ветроэнергетических установок в составе энергосистемы / В Ф Белей, С В Королев, А Ю Никишин // Электрооборудование судов и электроэнергетика сб науч. тр / КГТУ - Калининград Изд-во КГТУ, 2005 -С 11-14

13 Белей, В Ф Математические модели ветроэнергетических установок / В Ф Белей, А Ю Никишин, Д А Жуков // Международная научная конференция, посвященная 75 - летию основания КГТУ и 750 - летию основания Калининграда - Кенинсберга «Инновации в науке и образовании - 2005». сб. докл. / - Калининград, 2005

14 Белей, В Ф Анализ технических характеристик ВЭУ ведущих фирм мира / В Ф Белей, А Ю Никишин // Международная научная конференция «Инновации в науке и образовании -2006» сб докл / КГТУ - Калининград Изд-во КГТУ, 2006

15 Никишин, А Ю Управление активной мощностью ветроустановки на основе асинхронного генератора двойного питания, реализация алгоритма в пакете Matlab / АЮ Никишин // Международная научно-техническая конференция «Балттехмаш - 2006» сб докл / КГТУ - Калининград, 2006

16 Никишин, АЮ Математическое описание механического привода ВЭУ / А Ю Никишин // Электрооборудование судов и электроэнергетика сб науч тр / КГТУ - Калининград Изд-во КГТУ, 2006

17 Никишин, АЮ Математическая модель электроэнергетической системы с ветроустановками на базе асинхронного генератора с коротко-замкнутым ротором / А Ю Никишин // Электрооборудование судов и электроэнергетика сб науч тр / КГТУ - Калининград Изд-во КГТУ, 2007

ГМА им адм С О Макарова Заказ № 274 от 09 09 2008 Уел печ л - 1,5 Тираж 80 экз Формат 60x84/16

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Никишин, Андрей Юрьевич

Перечень основных сокращений б

Введение '

Глава 1 Анализ проблем в области подключения, и совместной работы ветроэнергетических установок морского базирования в составе электроэнергетической системы.

1.1 Анализ технических характеристик ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения.:.

1.2 Обор и анализ нормативных документов, определяющих требования к ветроэнергетическим установкам и ветроэлектростанциям

1.2.1 Обзор международных и российских нормативных документов.

1.2.2 Нормативные документы, регламентирующие условия подключения и работы ветроэнергетических установок и ветроэлектростан-ций в составе электроэнергетической системы.

1.3 Анализ работ в области оценки возможности подключения и совместной работы ветроэнергетических установок в составе электроэнергетической системы.-.

1.4 Особенности ветроэнергетических установок и ветроэлектростан-ций морского базирования.

1.5 Цели и задачи исследования.

Глава 2 Исследования режимов работы ветропарка мощностью 5.1 МВт в прибрежной зоне Балтийского моря Калининградской области.

2.1 Анализ эксплуатационных режимов ветропарка в прибрежной зоне Балтийского моря Калининградской области.

2.2 Экспериментальные исследования режимов работы ветроэнергетической установки «VESTAS V27-225»:/.

2.3 Методика расчета среднегодовой выработки электрической энергии ветроэнергетическими установками и её экспериментальная проверка на базе ветропарка мощностью 5.1 МВт в прибрежной зоне Балтийского моря Калининградской области.

2.4 Выводы по второй главе.

Глава 3 Разработка математических моделей для анализа режимов работы ветроэнергетических установок на базе асинхронных машин в составе электроэнергетической системы.

3.1 Анализ режимов работы электроэнергетической системы с ветро-установками на базе асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором с использованием математической модели.

3.1.1 Математическое описание элементов модели.

3.1.2 Оценка достоверности математической модели электроэнергетической системы с ветроэнергетическими установками на базе асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором.

3.1.3 Аналитические исследования режимов работы ветроэнергетической установки «Vestas V-27» мощностью 225 кВт ветропарка в прибрежной зоне Балтийского моря с использованием математической модели.

3.2 Исследования режимов работы электроэнергетической системы с ветроустановками на базе асинхронного генератора двойного питания с использованием её математической модели.

-3.2.1 Математическое описание модели.

3.2.2 Аналитические исследования режимов работы ветропарка морского базирования установленной мощностью 50 МВт в составе электроэнергетической системы Калининградской области.

3.3 Выводы по третьей главе.

Глава 4 Методика для оценки влияния распределенных источников электрической энергии на режимы работы электроэнергетической системы.

4.1 Разработка методики оценки влияния распределенных источников электрической энергии на режимы работы ЭЭС.

4.2 Оценка влияния распределенных источников на режимы электроэнергетической системы Калининградской области.

4.2.1 Получение исходных данных режимов электроэнергетической системы Калининградской области на базе её математической модели.

4.2.2 Оценка результатов расчетов по разработанной методике.

4.3 Выводы по четвертой главе.

Введение 2008 год, диссертация по электротехнике, Никишин, Андрей Юрьевич

Актуальность темы. Ветроэнергетика - самая быстроразвивающаяся отрасль мировой электроэнергетики (ежегодный рост - 22,3%)- Ьурпый poci отрасли обусловлен мировой тенденцией широкого использования во обновляемых, экологически чистых источников энергии, а также быстрым снижением удельной стоимости 1 кВт установленной мощности ВЭУ и себестоимости вырабатываемой ими электрической энергии с 20 0/кВт-ч в 1980 году, до 4-6 0/кВт-ч в 2008 году и до 3 0/кВт-ч в перспективе. По прогнозам специалистов выработка электрической энергии ВЭУ в мировом балансе электрической энергии к 2020 году может достигнуть 10%, половина из которой - за счс! ветроэлсктростанций (ВЭС) морского базирования, обладающих рядом преимуществ перед береговыми ВЭС: на 25-40% более высокой выработкой из-за более сильных морских ветров, сохранением в пользовании земель.

Анализ современных проблем в области ветроэнергетики показывает наличие двух наиболее важных из них: оценка ветропотенциала и проблема подключения и совместной работы ВЭУ и ВЭС в составе ЭЭС, что подтверждается докладами специалистов па последних мировых конференциях (EWEC-2006, EWEC-2008). Вторая проблема особенно актуальна для ВЭС морского базирования, в связи с их удаленностью от подсчапцпй 6epei овых ЭЭС, большой установленной мощностью и повышенными чребовапиями к надежности электрических связей ВЭС с ЭЭС. Оценка технических решений по вопросам подключения и совместной ВЭУ и ВЭС в составе ЭЭС (комму тационные режимы, колебания активной и реактивной мощностей ВЭУ в зависимости от скорости ветра и т.д.) возможна только с использованием математических моделей ЭЭС с ВЭУ. Единый подход к их созданию в мире еще не выработан, что обусловлено: непрерывным совершенствованием 'технических решений и ростом номинальных мощностей ВЭУ и ВЭС, мощность коюрых становится соизмерима с мощностью ЭЭС; недостаточностью статистического материала по режимам работы ВЭС морского базирования. Современные ВЭУ выполняются на базе синхронных и асинхронных машин, причел; доля по

- ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Ветроэнергетика - самая1 быстроразвивающаяся отрасль мировой электроэнергетики (ежегодный рост - 22,3%). Бурный рост отрасли обусловлен мировой тенденцией широкого использования возобновляемых, экологически чистых источников энергии, а также быстрым снижени ем удельной стоимости 1 кВт установленной мощности-ВЭУ и себестоимости вырабатываемой ими электрической энергии с 20 0/кВт-ч в 1980 году,'до 4-6 0/кВт-ч в 2008 году и до 3 0/кВт-ч в перспективе. По прогнозам специалистов выработка электрической энергии ВЭУ в мировом балансе электрической энергии к 2020 году может достигнуть 10%, половина из которой - за счет ветроэлектростанций (ВЭС) морского базирования, обладающих рядом преимуществ перед береговыми ВЭС: на 25-40% более высокой выработкой из-за более сильных морских ветров, сохранением в пользовании земель.

Анализ современных проблем в области ветроэнергетики показывает наличие двух наиболее важных из них: оценка ветропотенциала и проблема подключения и совместной работы ВЭУ и ВЭС в составе ЭЭС, что подтверждается докладами специалистов на последних мировых конференциях (EWEC-2006, EWEC-2008). Вторая проблема особенно актуальна для ВЭС морского базирования, в связи с их удаленностью от подстанций береговых ЭЭС, большой установленной мощностью и повышенными требованиями к надежности электрических связей ВЭС с ЭЭС. Оценка технических решений по вопросам подключения и совместной ВЭУ и ВЭС в:составе ЭЭС (коммута7 ционные режимы, колебания активной и реактивной мощностей ВЭУ в зависимости от скорости ветра и т.д.) возможна только с использованием матема-. тических моделей ЭЭС с ВЭУ. Единый подход/К их созданию в'мире-еще не выработан, что обусловлено: непрерывным совершенствованием технических решений и ростом номинальных мощностей ВЭУ и ВЭС, мощность которых становится соизмерима с мощностью ЭЭС; недостаточностью статистического материала по режимам работы ВЭС морского базирования. Современные ВЭУ выполняются на базе синхронных и асинхронных \ машин,- причем» доля последних превышает 80%. Таким образом, проведение исследований по разработке математических моделей ВЭУ морского базирования с асинхронными машинами для оценки возможности их подключения и совместной работы в составе ЭЭС является актуальным. Оценка достоверности разработанных моделей может быть проведена на базе экспериментальных исследований режимов работы ВЭУ с асинхронными машинами крупнейшего в РФ ветропарка в прибрежной зоне Балтийского моря Калининградской области.

Поставленная цель предусматривает решение следующих задач:

- анализ международных, национальных и отечественных нормативных документов в области проектирования, подключения и совместной работы ВЭУ в составе ЭЭС, технических характеристик ВЭУ ведущих фирм мира; разработка инженерной методики расчета выработки электрической энергии ВЭУ различных типов и проведение с её использованием оценки объемов возможной выработки электрической энергии потенциальными ВЭС морского базирования в акватории Балтийского моря Калининградской области;

- проведение экспериментальных исследований и анализ эксплуатационных режимов ВЭУ "Vestas V-27" в составе ветропарка номинальной мощностью 5.1 МВт в прибрежной зоне Балтийского моря Калининградской области, с целью проверки достоверности математической модели ЭЭС с ВЭУ на базе асинхронных машин, а также разработки технических рекомендаций по повышению эффективности работы этого ветропарка; разработка и экспериментальная проверка методики, позволяющей проводить оценку влияния распределенных источников электрической энергии, на рабочие и аварийные режимы ЭЭС на примере проектируемой в Калининградской области ВЭС морского базирования; 8

Научная новизна работы состоит в следующем:

- методика, реализованная на базе математической модели ЭЭС и методов кластерного анализа, для оценки влияния распределенных источников электрической энергии, на её рабочие и аварийные режимы. Отличительной особенностью методики является то, что для оценки этих режимов впервые были введены коэффициенты: уровня напряжения, среднего уровня токов короткого замыкания режима ЭЭС и уровня нагрузки.

При выполнении диссертационной работы для решения поставленных задач использовались классические методы анализа электрических цепей, аналитические и численные методы решеиия уравнений электрических цепей и систем дифференциальных уравнений на ЭВМ в программных пакетах MathCad, Matlab и Excel.

Практическая значимость работы.

- рекомендации по использованию в составе ВЭС морского базирования ВЭУ различных типов;

- рекомендации, по изменению момента времени подачи сигнала на подключение ВЭУ «Vestas V-27» к электрической сети, позволяющие более чем на 30%, снизить броски пускового тока и вызванные ими изменения напряжения на зажимах генераторов ВЭУ Калининградского ветропарка;

- оценка технико-экономических показателей применения ВЭС морского базирования с ВЭУ на базе асинхронных машин в акватории Балтийского моря Калининградской области.

Основные положения, выносимые на защиту.

- методика оценки годовой выработки электрической энергии ВЭУ;

- рекомендации по снижению пусковых токов ВЭУ на базе АГ с коротко-замкнутым ротором;

- результаты экспериментальных исследований эксплуатационных режимов ВЭУ «Vestas V-27» мощностью 225 кВт Калининградского ветропарка;

- математические модели ВЭУ морского базирования на базе АГ с корот-козамкнутым ротором и АГ двойного питания; . .

Основное содержание работы.

В первой главе обоснована актуальность темы диссертационной работы, проведен обзор и анализ международных, национальных и отечественных нормативных документов в области проектирования, подключения и совместной работы ВЭУ и ВЭС на их основе в составе ЭЭС, технических характеристик ВЭУ ведущих фирм мира, рассмотрены особенности ВЭУ и ВЭС морского базирования. На основе выполненного анализа сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе проведены экспериментальные исследования и дан анализ эксплуатационных режимов работы ВЭУ «Vestas V-27, 225 кВт» в составе ветропарка номинальной установленной мощностью 5.1 МВт в прибрежной зоне Балтийского моря Калининградской области, включая режимы пуска, останова, резкого изменения ветровой нагрузки, что позволило получить исходные данные для разработки и проверки достоверности математических моделей ВЭУ и ВЭС на базе асинхронных машин.

Данные о скорости ветра, регистрируемые с периодом в 0,5 ч расположенной на ветропарке метеостанцией, позволили разработать и провести оценку достоверности методики расчета среднегодовой выработки электрической энергии ВЭУ основанную на использовании энергетической кривой ВЭУ, средней скорости ветра на высоте ступицы ветроколеса ВЭУ и распределения скоростей ветра Рэйлиха. На основе предложенной методики были получены зависимости коэффициента использования установленной мощности ВЭУ различных типов от среднегодовой скорости ветра на высоте ступицы ветроколеса. Их анализ показывает, что ВЭУ с увеличенной максимальной рабочей скоростью ветра обеспечивают более высокую среднегодовую выработку электрической энергии благодаря росту максимума её выработки из-за его смещения в область более высоких значений среднегодовых скоростей ветра. В рамках международного проекта «Перспективы развития морской ветроэнергетики в акваториях Литвы, Польши и России» были определены оптимальные места расположения двух ВЭС морского базирования номинальной мощностью 130 МВт и 115 МВт в Калининградской области. Разработанная методика позволила провести оценку среднегодовой выработки этих ВЭС и проектируемой ранее в районе г. Балтийска ВЭС морского базирования номинальной установленной мощностью 50 МВт.

Третья глава посвящена аналитическим исследованиям режимов работы ВЭУ на базе асинхронных машин в составе ЭЭС, для чего разработана и экспериментально проверена соответствующая математическая модель ЭЭС с ВЭУ в состав которой входят математические модели её отдельных элементов: ЭЭС, трансформатора, ЛЭП, потребителя и ВЭУ. Для адекватного описания пускового режима ВЭУ на базе АГ с короткозамкнутым ротором в модель введен упрощенный учет работы пускового устройства ВЭУ в форме ограничения расчетных значений пускового тока на заданном уровне, в течение 0.6 с после коммутации ВЭУ выключателем. Для ВЭУ на базе АГ двойного питания был введен дополнительный учет преобразователя частоты ротора, моделируемого аналитически, без учета параметров его полупроводниковых элементов и конструкции, на основе реализуемых в,нем алгоритмов», управления напряжением в цепи ротора АГ.

Решение результирующей системы нелинейных дифференциальных уравнений разработанной модели в явном виде представляет значительные трудности, поэтому для её подготовки использовался пакет MatLab, который позволяет организовывать модели из блоков элементов и отображать её структуру графически. Для описания ветровой нагрузки, аэродинамики ротора и механического привода ВЭУ использовались блоки приложения Wind Turbine Blockset. Ряд блоков, описывающих например работу АГ и его систему компенсации реактивной мощности, был доработан. Созданы блок пускового устройства ВЭУ и блок управления, осуществляющий подключение ВЭУ к сети в момент с заданной скоростью вращения ротора. Оценка достоверности модели на базе экспериментальных данных режимов работы ВЭУ-225 показывает достаточную, с инженерной точностью, сходимость с расчетными данными во всех режимах работы.

12 как это выполняется стандартно, а при синхронной скорости вращения 1000 об/мин. В этом случае броски пускового тока в и вызванные ими изменения напряжения на зажимах генератора снижаются на 25-30%.

Также были проведены аналитические исследования широкого спектра режимов работы проектируемой в Калининградской области ВЭС морского базирования мощностью 50 МВт которые показали, что при подключении ВЭС в выбранной точке (подстанция 60/15 кВ «Балтийск») обеспечивается её нормальная работа в пусковых, рабочих режимах, и при провалах напряжения в питающей сети до величины 85% от номинального.

Четвертая глава посвящена разработке методики оценки влияния распределенных источников электрической энергии, на рабочие и аварийные режимы ЭЭС на основе её математической модели и методов кластерного анализа. Положения методики проверены на примере проектируемой в Калининградской области ВЭС морского базирования мощностью 50 МВт. Для проведения такой оценки, впервые в качестве параметров, характеризующих состояние системы и в различных её режимах впервые были выбраны: надежность электроснабжения потребителей, Sa; суммарные потери электрической энергии в ЭЭС, ЕДР; коэффициент уровня напряжения Кпапр; коэффициент среднего уровня токов к.з. режима ЭЭС Ккз; коэффициент уровня нагрузки Кн. В терминах кластерного анализа каждый из расчетных режимов является объектом, а параметры Sa, £ДР, Кнапр, Ктсж и Кп - характеристиками объекта, формирующими характеристическую матрицу, с помощью которой методами кластерного анализа, проводится классификация объектов-режимов.

Для проведения исследований множества возможных режимов Калининградской ЭЭС с проектируемой ВЭС морского базирования мощностью 50 МВт в программе NEPLAN была реализована математическая модель этой ЭЭС, позволяющая рассчитать значения всех выбранных параметров состояния рабочих и аварийных режимов работы ЭЭС. Анализ показывает м ВЭС увеличивает надежность электроснабжения потребителей расширяя диапазон рабочих режимов ЭЭС, снижает потери электрической энергии в ЭЭС разгружая ЛЭП от перетоков активной и реактивной мощности.

Результаты диссертационной работы использованы при выполнении работ в составе международных проектов: «Перспективы развития морской ветроэнергетики в акваториях Литвы, Польши и России. Проект 2005/214 POWER», «Sustainable development and spatial planning of rural areas in southeastern Sweden. Tempus Project Foresee», при проведении исследований в рамках государственной бюджетной темы 43.45.100.2 "Повышение эффективности функционирования систем энергообеспечения" ФГОУ ВПО КГТУ, в работе Атлантического отделения Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, при проведении занятий по дисциплине «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии» в Калининградском Государственном Техническом Университете и в программе курса «Альтернативные источники энергии» в Высшей Школе города Штральзунда (Германия).

Основные результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на семи научных конференциях, в том числе: на международной научно-технической конференции «Энергосбережение. Энергооборудование. Энергопотребление 2006», г. Калининград, 2006 г.; на международных научно-технических конференциях «Балттехмаш - 2006», г. Калининград, 2006 г. и «Балттехмаш - 2008», г. Калининград, 2008 г.; на девятой российской научно-технической конференции «ЭМС технических средств и электромагнитная безопасность», г. Санкт- Петербург, 2006 г.; на международных научных конференциях «Инновации в науке и образовании - 2005», г. Калининград, 2005 г., «Инновации в науке и образовании - 2006», г. Калининград, 2006 г., «Инновации в науке и образовании - 2007», г. Калининград, 2007 г.

По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе восемь докладов и девять статей, одна из которых в ведущем рецензируемом научном журнале.

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ В ОБЛАСТИ ПОДКЛЮЧЕНИЯ И СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК МОРСКОГО БАЗИРОВАНИЯ В СОСТАВЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Для выявления научной задачи, формирования цели и постановки задач исследования необходимо провести анализ технических характеристик ВЭУ ведущих фирм мира, международных, национальных и отечественных нормативных документов в области проектирования, подключения и совместной работы ВЭУ в составе ЭЭС, а также проанализировать работы по вопросам оценки возможности подключения и совместной работы ВЭУ в составе ЭЭС.

Заключение диссертация на тему "Математические модели ветроэнергетических установок морского базирования с асинхронными машинами"

Основные результаты диссертации опубликованы в 17 научных трудах, доложены и одобрены на 7 международных и отечественных конференциях, используются в работе Атлантического отделения Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, при проведении занятий по дисциплине «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии» в Калининградском Государственном Техническом Университете и в программе курса «Альтернативные источники энергии» в Высшей Школе города Штральзунда (Германия).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Впервые предложена и экспериментально подтверждена инженерная методика оценки годовой выработки электрической энергии ВЭУ, основанная на использовании энергетической характеристики ВЭУ и среднегодовой скорости ветра на высоте ступицы её ветроколеса.

2. Даны рекомендации по использованию ВЭУ различных типов в составе ВЭС морского базирования для повышения её среднегодовой выработки. ■

3. Разработана и подтверждена результатами экспериментальных исследований эксплуатационных режимов ВЭУ «Vestas V-27» мощностью 225 кВт в составе ветропарка в прибрежной зоне Балтийского моря Калининградской области, математическая модель ЭЭС с ВЭУ на базе АГ с короткозамкнутым ротором отличительной особенностью которой является упрощенный учет пускового устройства ВЭУ и блок управления для подключения ВЭУ к сети с заданной скоростью вращения ротора.

4. Разработаны рекомендации по снижению, более чем на 30%, бросков пускового тока и вызванных ими изменений напряжения на зажимах генера- ■ торов ВЭУ «Vestas V-27» Калининградского ветропарка.

5. Разработана математическая модель ЭЭС с ВЭУ на базе АГ двойного питания. Её отличительные особенности: учет пределов регулирования реак-' тивной мощности ВЭУ в зависимости от выдаваемой ею активной мощности и блок, реализующий алгоритм управления напряжением в цепи ротора АГ.

6. Разработана методика, реализованная на базе математической модели ЭЭС и методов кластерного анализа, для оценки влияния распределенных источников электрической энергии, на её рабочие и аварийные режимы отличительной особенностью которой-является использование для оценки этих режимов коэффициентов уровня: напряжения, нагрузки, и токов короткого замыкания режима ЭЭС.

7. Проведена оценка технико-экономических показателей применения ВЭС морского базирования с ВЭУ на базе асинхронных машин в акватории Балтийского моря Калининградской области.

Библиография Никишин, Андрей Юрьевич, диссертация по теме Электротехнические комплексы и системы

1. Адрианов, В.Н. Ветроэлектрические станции / В.Н. Адрианов, Д.Н. Бы-стрицкий, К.П. Вашкевич, В.Р. Секторов. М. : Госэнергоиздат, 1960. 320 с.

2. Белей, В.Ф. Анализ режимов работы ветроустановки с АГ / В.Ф. Белей // Российские технологии для индустрии: сб. докл. / ФТИ им. А.Ф. Иоффе. -СПб.: Изд-во ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 2001. С. 166-167.

3. Белей, В.Ф. Анализ технических характеристик ВЭУ ведущих фирм мира / В.Ф. Белей, А.Ю. Никишин // Международная научная конференция «Инновации в науке и образовании -2006»: сб. докл. / КГТУ. Калининград: Изд-во КГТУ, 2006.

4. Белей, В.Ф. Анализ эксплуатационных режимов ветроустановки ВЭУ-600 / В.Ф. Белей, И.В. Агафонов // Развитие теории и технологии при технической модернизации производств: сб. докл. III междунар. науч. конф. / -Ольштын, 2000. С. 24-28

5. Белей, В.Ф. Анализ эксплутационных режимов работы ВЭУ-225 в составе ветропарка в поселке Куликово /В.Ф. Белей // Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. науч. тр. / КГТУ. Калининград: Изд-во КГТУ, 2003.-С. 4-9.

6. Белей, В.Ф. Ветроэнергетические установки: тенденции развития, проблемы подключения и эксплуатации в составе электроэнергетических систем / В.Ф. Белей // Малая энергетика. 2005. - № 1-2. - С. 6.

7. Белей, В.Ф. Выбор ветроустановок на основе опыта эксплуатации ветропарка в Калининградской области / В.Ф. Белей // Электрика. 2003. - № 2. - С. 3-7.

8. Белей, В.Ф. Исследование показателей качества электроэнергии, вырабатываемой ВЭУ-600 / В.Ф. Белей, К.Е. Варнавских, М.Н. Кириллов // Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. науч. тр. / КГТУ. Калининград: Изд-во КГТУ, 1999. - С. 19-22.

9. Белей, В.Ф. Классификация и способы подключения ветроэнергетических установок к электрической сети / В.Ф. Белей // Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. науч. тр. / КГТУ. Калининград: Изд-во КГТУ, 2007. - С. 4.

10. Белей, В.Ф. Оценка роли трансформаторов в системах электрообеспечения с позиций энергосбережения и повышения качества электроэнергии / В.Ф. Белей // Промышленная энергетика. 2002. - № 5. - С. 36-42

11. Белей, В.Ф. Оценка технических возможностей потенциальных ветро-парков морского базирования в Калининградской области / В.Ф. Белей, А.Ю. Никишин // Международная научно-техническая конференция «Балттехмаш 2008»: сб. докл / КГТУ. - Калининград, 2008.

12. Белей, В.Ф. Расчет выработки электроэнергии ветроэнергетическими установками по данным ветропотенциала / В.Ф. Белей, А.Ю. Никишин // Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. науч. тр. / КГТУ. Калининград: Изд-во КГТУ, 2004. - С. 4-6.

13. Белей, В.Ф. Реактивная мощность ветроустановки на базе асинхронного генератора / В.Ф. Белей // Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. науч. тр. / КГТУ. Калининград: Изд-во КГТУ, 2000. - С. 15-18.

14. Белей, В.Ф. Современная ветроэнергетика: тенденции развития, проблемы и некоторые пути их решения / В.Ф. Белей, А.Ю. Никишин // Электрика. 2006. - № 8. - С. 19-22.

15. Белей, В.Ф. Современные ветроэнергетические установки большой мощности: ряд рекомендаций по их использованию / В.Ф. Белей, А.Ю. Никишин // Шестой международный симпозиум ЭЛМАШ: сб. докл. / Истра, 2006.

16. Белей, В.Ф. Уточнение методики расчета сложноразветвленной распределительной сети / В.Ф. Белей // Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. науч. тр. / КГТУ. Калининград: Изд-во КГТУ, 2006. - С. 4.

17. Веников, В.А. Электрические системы: Управление переходными режимами электроэнергетических систем / В.А. Веников, Э.Н. Зуев, М.Г. Портной. М. : Высшая школа, 1982. - 247 с.

18. Вольдек, А.И. Электрические машины / В.И. Вольдек. Л. : Энергия, 1978.-832 с.

19. Домбровский, В.В. Асинхронные машины: теория, расчет, элементы проектирования / В.В. Домбровский. Л. : Энергоагомиздат, 1990. - 368 с.

20. Дьяконов, В.П. Matlab 6. Учебный курс / В.П. Дьяконов. СПб., 2001. — 592 с.

21. Жданов, П.С. Вопросы устойчивости электрических систем / Под ред. JT.A. Жукова. М. : Энергия, 1979, -456 с.

22. Железко, Ю.С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях / Ю.С. Железко. -М. : Энергоатомиздат, 1989. -174 с.

23. Иванов—Смоленский, А.В. Электрические машины: Учебник для вузов / А.В. Иванов-Смоленский. М., 1980. - 928 с.

24. Карташов, И.И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения / И.И. Карташов, под ред. М.А. Калугиной. М. : Издательство МЭИ, 2000. -120 с.

25. Китаев, В.Е. Электрические машины. Ч. 2. Машины переменного тока': Учеб. пособие для техникумов / В.Е. Китаев, Ю.М. Корхов, В.К. Свирин, под ред. В.Е. Китаева. -М. : Высш. шк., 1978. 184 с.

26. Концепция использования ветровой энергии в России / под ред. Безруких П.П. М. : Изд-во Книга-Пента, 2005. - 128 с.

27. Копылов, И.П. Математическое моделирование электрических машин: учебник для вузов / И.П. Копылов. М. : Высш. шк., 1994. - 318 с.

28. Копылов, И.П. Математическое моделирование электрических машин: учебник для вузов по спец. «Электрические машины» / И.П. Копылов. М., 1987.-248 с.

29. Копылов, И.П. Расчет на ЦВМ характеристик асинхронных машин / И.П. Копылов, О.П. Щедрин М., 1973.- 104 с.

30. Ляхтер, В.М. Развитие ветроэнергетики / В.М. Ляхтер // Малая энергетика. 2006. - № 1-2.

31. Маслов, В.П. Комплексные марковские цепи и континуальный интеграл Фейнмана / В.П. Маслов. М., 1976. - 399 с.

32. Нечеткие множества и теория возможностей : Последние достижения : Сб. ст. / под ред. P.P. Ягера; перевод с англ. В.Б. Кузьмина; под ред. С.И. Травкина-М. :Радио и связь, 1986. -405 с.

33. Никишин, А.Ю. Математическое описание механического привода ВЭУ / А.Ю. Никишин // Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. науч. тр. / КГТУ. Калининград: Изд-во КГТУ, 2006.

34. Никишин, А.Ю. Обзор современных приборов анализа качества электрической энергии отечественного и зарубежного производства / А.Ю. Никишин // Электрооборудование судов и электроэнергетика: сб. науч. тр. / КГТУ. Калининград: Изд-во КГТУ, 2004. - С. 17-19.

35. Никишин, А.Ю. Экспериментальные исследования режимов работы ветроэнергетической установки «Vestas V27-225» / А.Ю. Никишин // Международная научно-техническая конференция «Балттехмаш 2008»: сб. докл / КГТУ. - Калининград, 2008.

36. Николаев, В.Г., Современное состояние и тенденции развития мировой ветроэнергетики / В.Г. Николаев, С.В. Ганага // Малая энергетика. 2006. -№1-2.

37. Перспективы мировой ветроэнергетики / А. Криспин, А. Пуллен, А. Зервос, С. Теске. Амстердам. : Гринпис, - 2006.

38. Петров, Г.Н. Электрические машины, ч.2: Асинхронные и синхронные машины / Г.Н. Петров. М., 1963. -416 с.

39. Радин, В.И. Электрические машины: Асинхронные машины: учеб. для электромех. спец. вузов / В.И. Радин, Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович. М. : Высш. шк., 1988.-328 с.

40. Романовский, В.И. Дискретные цепи Маркова / В.И. Романовский. -М. : Гостехиздат, 1949. 436 с.

41. Рудин, У. Основы математического анализа / У. Рудин; пер. с англ. В.П. Хавина. М. : Мир, 1976. - 320 с.

42. Сипайлов, Г.А. Электрические машины (Специальный курс) / Г.А. Си-пайлов. М. : Высш. шк., 1987. - 287 с.

43. Торопцев, Н.Д. Асинхронные генераторы для автономных электроэнергетических установок / Н.Д. Торопцев. М. : НТФ «Энергопрогресс», 2004. -88 с.

44. Харцвельд, Э., Оценка влияния распределенных источников электрической энергии на режимы работы электроэнергетической системы / Э. Харцвельд, А.Ю. Никишин // Известия КГТУ. 2008. - № 13

45. Шрейнер, Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р.Т. Шрейнер. Екатеринбург. : УРО РАН, 2000, - 654 с.

46. Электрические системы. Электрические сети. / В.А. Веников, А.А. Глазунов, JI.A. Жуков и др. : под ред. В.А. Веникова, В.А. Строева. М. : Высш. шк., 1998.-511 с.

47. Электрические системы: Математические задачи энергетики / под ред. В.А. Веникова.-М. : 1981.- 121 с.

48. Ветроэнергетика Электронный ресурс. / Институт ветроэнергетики Германии. 2008 - . — Режим доступа: http://www.dewi.de, свободный.

49. Морская ветроэнергетика Электронный ресурс. / Ассоциация по морской ветроэнергетике. 2008 - . - Режим доступа: http://www.offshorewindenergy.org, свободный.

50. Состояние мировой ветроэнергетики Электронный ресурс. / Европейская Ветроэнергетическая Ассоциация. 2008 - . - Режим доступа: http://www.ewea.org, свободный

51. Affarsverket Svenska Kraftnats foreskrifter om driftsakerhetsteknisk ut-formning av produktionsanlaggningar/Svenska Kraftnat. -Stockholm, 2002. -15 p.

52. Akhmatov, V. Advanced simulation of windmills in the electric power supply / V. Akhmatov // Electical power and energy systems. 2000. - № 22. - P. 421-434.

53. Akhmatov, V., Analysis of Dynamic Behaviour of Electric Power Systems with Large Amount of Wind Power : PhD thesis, Orsted-DTU. : Department of Electrical Power Engineering 2003. - 270 P.

54. Anil, K. Algorithms for clustering data /К. Anil. -New Jersey, 1988. -320 p.

55. Bacher, J. Clusteranalyse / J. Bacher Oldenbourg, Miinchen, Wien, 1996. -424 p.

56. Bao, N.Sh. Modelling and Identication of a Wind Turbine System / N.Sh. Bao, Q.X. Chen, T. Jiang // Wind Engineering,- Vol. 20. -№ 4. 1990. - P 203 -218

57. Bossanyi, E.A. Design Tool for prediction of flicker, / E.A. Bossanyi // European Wind Energy Conference / Dublin, 1997.

58. Bousseau, P. Solutions for the Grid Integration of Wind Farms—a Survey / P. Bousseau // Wind Energy vol., - issue 1-2 , - P. 13-25

59. Delivering Offshore Wind Power in Europe / Policy recommendations for large scale deployment of offshore wind power in Europe by 2020, EWEA, -2007. 32 p.

60. Diering, M. Situationserkennung im 20 kVVerteilungsnetz / Diering M. -Stralsund. : FH-Stralsund, 2003.

61. EEG Erzeugungsanlagen am Hoch- und Hochstspannungsnetz / VDN. — Berlin. : VDN, 2003

62. EN 50160 "Voltage Characteristics of Electricity Supplied by Public Distribution systems", 1999. - 22 p.

63. Erlich, I. Grid Code Requirements Concerning Connection and Operation of Wind Turbines in Germany /1. Erlich, U. Bachmann //Power Engineering Society Genera. Meeting. 2005. - P. 1253 - 1257.

64. Gagnon, R. Modelling and real-time simulation of doubly-fed induction generator driven by a wind turbine / R. Gagnon. Quebec. - 2005. - 6 p.

65. Grid Capacity for Wind Energy Systems / Power System Software & Service. Oldenburg, 2002. - 4 p.

66. Grid Code, High and extra high voltage / E.ON Netz GmbH. Bayreuth, 2003.-54 p.

67. Grid Code. Version 1.2 / ESB National Grid. -Dublin, 2005. 255 p.

68. Guidance Note for the connection of wind farms/ Scottish Hydro Electric. -Scotland, 2002.

69. Haggstrom, O. Finite Markov Chains and Algorithmic Applications / O. Haggstrom. Cambridge. 2002. - 125 p.

70. Hatziargyriou, N, Probabilistic load flow in distribution systems containing dispersed wind power generation. / N. Hatziargyriou, T. Karakatsanis, M. Papado-poulos // IEEE Trans Power Syst. 1993. - №8.

71. Holdsworth, L. Comparison of fixed speed and doubly-fed induction wind turbines during power system disturbances / L. Holdsworth, X.G. Wu, J.B. Ekanayake, N. Jenkins // Generation, Transmission and Distribution. vol. 150, issue 3,-P. 343-352.

72. IEC 61000-3-7 «Emission limits in MV & HV power systems (fluctuating loads)»,-1996.

73. International Wind Energy Development World Market Update 2007 // Press Release BTM Consult ApS. Forecast 2008- 2012, 2008. - 2 p.

74. Iov, F. Advanced tools for modeling, design and optimization of wind turbine systems / F. Iov, A.D. Hansen, C. Jauch and others // J. Power Electron. -2005,-№5.-P. 83-98

75. Iov, F. Simulation platform to model, optimize and design wind turbines / F. Iov Aalborg, 2004, - 45 P.

76. J. Woss. Hidden Markov Modelle / J. Woss, 2002.

77. Jain, A.K. Algorithms for clustering data / A.K. Jain, R.C. Dubes. New Jersey. : Prentice Hall. 1988. - 334 p.

78. Janssen, J. Applied Semi-Markov Processes / J. Janssen, R. Manka. -Springer, 2006.-315 p.

79. Jenkins, N. A simplied model for large wind turbines / N. Jenkins, Z. Saad-Saoud // European Union Wind Energy Conference / Goteborg, - 1996.

80. Larsson, A. The Power Quality of Wind Turbines : PhD thesis, Goteborg. : Chalmers University of Technology. : Department of Electrical Power Engineering, 2000,- 166 P.

81. Matevosyan, J. Comparison of International Regulations for Connection of Wind Turbines to the Network / J. Matevosyan, T. Ackermann // Nordic Wind Power Conference / Gotheburg, - 2004.

82. Matevosyan, J. Technical Regulations for the Interconnection of Wind Farms to the Power System / J. Matevosyan, T. Ackermann. Willey & Sons, 2004

83. Netz- und Systemregeln der deutschen Ubertragungsnetzbetreiber. Berlin. : VDN, - 2003.

84. Nielsen, J.E. Review of Technical Options and Constraints for Integration of Distributed Generation in Electricity Networks / J.E. Nielsen, S. Varming, C. Gaardesatrup, // Report SUSTELNET. 2002.

85. Nikishin, A., Nikiforova E. Sustainable development and spatial planning of rural areas in south-eastern Sweden / A. Nikishin, E. Nikiforova // Tempus Project "FORESEE" Summary Report /- Kalmar. : Kalmar University, 2004. 100 p.

86. Petersson, A., Analysis, Modeling and Control of Doubly-Fed Induction Generators for Wind Turbines / A. Petersson // Technical report L School of Electrical Engineering / - Chalmers University of Technology. - 2003, ISSN 1651^4-998.

87. Petru T. Modeling of Wind Turbines for Power System Studies / T. Petru // Technical report no 391L / Gaoteborg. : Chalmers University of Technology. : Department of Electric Power Engineering, - 2001

88. Pierik, J.T.G. Electrical and Control Aspects of Offshore Wind Farms II (Erao II) / J.T.G. Pierik // Dynamic models of wind farms, vol. 1 Delft. - 2004. - 142 p.

89. Radford, M.N. Probabilistic Interference Using Markov Chain Monte Carlo Method / M.N. Radford. -Toronto. : University of Toronto. 1993. 44 p.

90. Regeln fur den Zugang zu Verteilungsnetzen Berlin. : VDN, - 2003.

91. Rodriguez, J.L.A. Experimental Rig to emulate Wind Turbines / J.L.A. Rodriguez, G.F. Rodriguez, J.C. Burgos, // International Conference on Electric Machines, Istanbul. - 1998

92. Rosas, P. Wind Power Influences on the Voltage Stability / P. Rosas, J. Hansen, P. Sorensen // Proceedings 2001 European Wind Energy Conference / Copenhagen, 2001.

93. Rosas, P. Dynamic Influences of Wind Power on the Power System : Ph.D. thesis, 0rsted. : Rise National Laboratory, - 2003, 150 p.

94. Sally, D. Transmission options for offshore wind farms in the United States / D. Sally. Amherst. : Renewable Energy Research Lab, - 2002. - 12 p.

95. Slootweg J.G. Voltage control methods with grid connected wind turbines: a tutorial review / J.G. Slootweg, S.W.H. de Haan, H. Polinder, W.L. Kling // Wind Engineering 2001. - № 25 (6) - p. 353-365.

96. Sorensen P., Hansen A., Rosas P. Wind models for prediction of power fluctuations from wind farms / P. Sorensen, A. Hansen, P. Rosas // Journal of Wind Engineering. 2001. -№ 89. P. 9-18.

97. Sorensen, P. Simulation of Interaction between Wind Farm and Power System / P. Sorensen, A. Hansen, L. Janosi. Roskilde. : Riso National Laboratory, -2001, - 65 p., ISBN 87-550-2913-2.

98. Tanaka, K. / Fuzzy control systems design and analysis / K. Tanaka, Hua O. Wang. New York.: John Wiley & Sons, Inc. 2001. - 309 p.

99. Tehnilised nouded elektrituuliioite liitumiseks elektrivorguga. Company standard. Tallin.: Eesti Energia AS, - 2001.

100. The European wind industry strategic plan for research & development // EWEA Report / Brussels, - 2004, - 32 p.

101. Thiringer, T. Grid integration of wind farms / T. Thiringer // Swedish-Polish Motion Control and Wind Energy Symposium / Warszawa. - 2003.

102. Thiringer, T. Modelling a group of induction machines connected to a weak grid / T. Thiringer. Goteborg. : Chalmers University of Technology, 1995.

103. Thiringer, Т., Measurements and Modelling of Low-Frequency Disturbances in Induction Machines, Ph.D. thesis, Gaoteborg. : Chalmers University of Technology. : Department of Electric Power Engineering, - 1996, ISBN 91—7197— 384-2

104. Usaola, J. Characterization of WECS through power spectra for power quality studies / J. Usaola, C. Vilar, P. Amaris, P. Ledesma, J.L. Rodriguez // European Wind Energy Conference (EWEC '99) / Nice, - 1999, - P. 267-272

105. Variability of Wind Power and other Renewables: Management Options and Strategies // IEA Publications / IEA, 2005, - 51 p.

106. Wan Y. Factors Relevant to Utility Integration of Intermittent Renewable Technologies / Y. Wan, В. K. Parsons // NREL Report NREL/TP-463-4953, -Colorado, 1993.

107. Wilkie, J. Modelling of Wind turbines by Simple Models / J. Wilkie, W.E. Leithead, C. Anderson // Wind Engineering. Vol. 13. - № 4. - 1990

108. Wind farm connection requirements. : Draft Version 1.0 / ESB National Grid. -Dublin, 2002. 21 p.

109. Wind farm power station grid code provisions. Dublin. : ESB National Grid, 2005.

110. Wind Turbine Grid Connection and Interaction. Berlin. : Deutsches Win-denergie-Institut GmbH, 2001.

111. Wind turbines connected to grids with voltages above 100 kV. Kopenha-gen. : Eltra & Elkraft, 2005

112. Wind turbines connected to grids with voltages below 100 kV. Kopenha-gen. : Eltra & Elkraft, 2005

113. Winkelaar, D. Fast three-dimensional wind simulation and prediction of sto-chastic blade loads / D. Winkelaar. // In 10th ASME Wind Energy Symposium, 1991.

114. Справка о использовании результатов кандидатской диссертации Никишина

115. ИНСТИТУТ океанологии им. П.П.Ширшова

116. Государственное учреждение1. Атлантическое отделение

117. Прооием Мира д 1, Калининград, 236000 Теч (1012) 215739,Факс (-1012) 716970, 1 -mail i о ran (а);лХ I as .bal tnct .ги (ЖПО 02698358. OIPH10377390133.48. ИНН/К11П 7727083 H 5/39050200114 апреля 2008 год №

118. Справка о использовании результатов работы

119. Зав. лабораторией геоэкологии

120. АО ИОРАН кг-мн, координатор проекта POWER1. В.В. Сивков

121. Подпись В.В. Сивкова заверяю. Ученый секретарь АОИОРАНсл1. А.Б. Зубин

122. Prof. Edgar Harzfeld December 2006

123. Заслуженный работник высшей школы РФ, доктор технических паук, профессор кафедры 'электрооборудования судов и элекфоэнергетики ФГОУ ВПО КГТУ

124. Заведующий лабораторий кафедры электрооборудования судов и электроэнергетики ФГОУ ВПО КГТУ1. B.C. Богомолов\ И М. Юрки и

125. Технико-экономические показатели применения ветроэлектростанций морского базирования с ветроэнергетическими установками на базе асинхронных машин в акватории Балтийского моря Калининградскойобласти

126. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ МОРСКОГО БАЗИРОВАНИЯ С ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ НА БАЗЕ АСИНХРОННЫХ МАШИН В АКВАТОРИИ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

127. При этом годовой эффект (доход) В от работы ВЭУ зависит не только от годовой выработки W, но и от тарифа f, по которому эту энергию можно продать в сеть, то есть:1. B = W-f (3)

128. ВЭУ в составе ВЭС. На рисунке 1 показаны зависимости ЧДД длявыбранных ВЭУ в составе ВЭС с учетом роста тарифа на электрическуюэнергию, таблице 1 их технико-экономические показатели.159ю

Похожие работы

Электротехника
05.09.00