XII Międzynarodowa Konferencja „Nowoczesne urządzenia zasilające w energetyce”

17.1

Antoni DMOWSKI, Mariusz KŁOS, Łukasz ROSŁANIEC Instytut Elektroenergetyki, Politechnika Warszawska

PRZEKSZTAŁTNIKI ENERGOELEKTRONICZNE W ELEKTROWNIACH WIATROWYCH

Streszczenie

The paper contains a description of wind power plant structures including generators and power electronic converters used in industrial applications. The paper describes the influence of presented topologies on the electric power system, especially in the meaning of electric power quality parameters and system stability. The paper also includes novel methods of power transmission from wind farms to the utility substations, including usage of direct current and high frequency alternating current grids. The energy storage systems usage for stabilization of wind power plant output power was also presented in this paper.

Wprowadzenie

Dynamiczny rozwój sektora wytwórczego, opartego na elektrowniach wiatrowych, który można było zaobserwować w ostatniej dekadzie niesie wiele pozytywnych efektów. Dzięki wykorzystaniu energii odnawialnej, w mniejszym stopniu korzysta się energetyki konwencjonalnej i tym samym jej negatywny wpływ na środowisko, ponadto następuje ograniczenie wyczerpywania się paliw kopalnych.

Polityka zrównoważonego rozwoju, obowiązująca od przystąpienia Polski do Unii Europejskiej, zakłada promowanie tego typu źródeł, czego konsekwencją większa opłacalność inwestycji w tym sektorze. Dzięki dopłatom z funduszy unijnych i krajowych okres zwrotu nakładów staje się coraz bardziej korzystny i nie odstrasza - jak bywało dawniej - od potencjalnych inwestorów od energetyki wiatrowej.

Niestety rozwój energetyki wiatrowej ma też swoje wady i wiąże się z pewnymi zagrożeniami. Widać to wyraźnie na przykładzie analizy niemieckiego systemu elektroenergetycznego. Tam moc zainstalowana w elektrowniach wiatrowych wynosi 22,247 GW (dane na rok 2007)[1]. Największą jednak wadą produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych jest niestabilność mocy produkowanej w czasie, a także praktycznie brak możliwości wpływania na tę moc. W związku z tym pojawiają się trudności z bilansowaniem mocy czynnej systemu elektroenergetycznego; innymi słowy instalacja elektrowni wiatrowych niesie obniżenie poziomu stabilności częstotliwościowej systemu elektroenergetycznego. Znaczne wahania częstotliwości napięcia w systemie prowadzić mogą do blackoutów, zmniejszając w ten sposób pewność dostaw energii i bezpieczeństwo elektroenergetyczne.

Kolejną wadą elektrowni wiatrowych z punktu widzenia stabilności systemu elektroenergetycznego jest charakterystyka prądu oddawanego do sieci. Elektrownie wiatrowe w różnych konfiguracjach wywołują niestety różne negatywne zjawiska w napięciu sieci, co z kolei źle wpływa na odbiorniki. Inna niedogodność wiąże się z uzyskaniem wysokiej produktywności źródła, ta wymaga, aby układ wyprowadzenia mocy umożliwiał pracę turbiny przy różnych prędkościach obrotowych. Generatory używane w elektrowniach wiatrowych

W elektrowniach wiatrowych używa się czterech typów generatorów: asynchroniczne klatkowe, asynchroniczne pierścieniowe, synchroniczne i synchroniczne z magnesem trwałym. Pierwsze projekty elektrowni wiatrowych zakładały instalowanie generatorów prądu stałego. Zrezygnowano jednak z ich używania, ponieważ były bardzo zawodne i wymagały częstych przeglądów oraz postojów remontowych. Dodatkowo w czasach, gdy technika półprzewodnikowa

XII Międzynarodowa Konferencja „Nowoczesne urządzenia zasilające w energetyce”

17.2

znajdowała się pierwszych stadiach rozwoju, użycie tego typu maszyny uniemożliwiało oddawanie energii do systemu prądu przemiennego.

a) generator asynchroniczny klatkowy b) generator synchroniczny

c) generator asynchroniczny pierścieniowy

d) generator synchroniczny z magnesami trwałymi

Rys. 1. Generatory używane w elektrowniach wiatrowych

Najtańszym i najbardziej niezawodnym generatorem jest generator asynchroniczny klatkowy (rysunek 1. a), ponadto jest względnie mały i lekki. Układ ten ma jednak kilka wad, które wymusiły konieczność poszukiwania nowych rozwiązań. Poniżej kilka jego podstawowych wad.

• Generator ten pracuje tylko wtedy, gdy prędkość obrotowa wirnika przekracza prędkość synchroniczną (prędkość wirowania pola magnetycznego). Poza tym prędkość obrotowa wirnika praktycznie się nie zmienia, uniemożliwia to reagowanie prędkością obrotową turbiny na zmiany prędkości wiatru. Co pociąga za sobą obniżenie produktywności względem wartości maksymalnej. - Ten typ generatorów pobiera moc bierną z sieci w celu magnesowania. Konieczność przesyłania mocy biernej wywołuje straty mocy w systemie elektroenergetycznym, dodatkowo powodując spadki napięcia w sieci. Prąd rozruchu tego typu generatora osiąga duże wartości, co z kolei prowadzi do zapadów napięcia. Uciążliwość tych zapadów dla pobliskich odbiorców jest duża, ponieważ niestabilność wiatru wywołuje konieczność częstego odłączania i przyłączania generatora do sieci.

• Negatywny wpływ na jakość napięcia odbiorników w sieci lokalnej ma także zjawisko zwane efektem cienia wierzy [2]. Chodzi tu o migotanie światła wywołane oscylacjami wartości skutecznej napięcia, związanej z oscylacjami wartości skutecznej prądu generatora w elektrowni wiatrowej. Te fluktuacje prądu pojawiają się w momencie, gdy światło jednej z łopat pokrywa się ze światłem wierzy.

W celu zniwelowania wpływu negatywnych cech generatora klatkowego na system elektroenergetyczny, zaproponowano układ przedstawiony na rysunku 2. Układ ten zakłada użycie łącznika tyrystorowego w celu zmniejszenia prądów rozruchu (soft start), a także użycie kompensatora mocy biernej. Także i ten układ ma jednak swoje wady: prąd rozruchu jest silnie odkształcony, ponadto kompensator w trakcie operacji łączeniowych może powodować udary

XII Międzynarodowa Konferencja „Nowoczesne urządzenia zasilające w energetyce”

17.3

prądu, co wywołuje zapady napięcia. Nie osiąga się także poprawy w kwestii migotania światła.

Rys. 2. Generator asynchroniczny z układem soft start i kompensatorem mocy biernej

Generatory synchroniczne używane są głównie w aplikacjach wykorzystujących układy

energoelektroniczne w głównym torze mocy. Wyjątkiem są generatory wolnoobrotowe pozwalające wykluczyć konieczność instalowania przekładni mechanicznej, jednak ze względu na brak poślizgu (oddawanie energii do sieci odbywa się zawsze przy prędkości synchronicznej), a także z powodu dużych rozmiarów i wagi (co utrudnia transport i instalację), oraz obecności pierścieni i szczotek, generatory takie nie są obecnie powszechnie instalowane.

Współcześnie elektrownie wiatrowe niewykorzystujące przekształtników w torze mocy wykonane są najczęściej przy użyciu prądnicy asynchronicznej pierścieniowej z przekształtnikiem w obwodzie wirnika (kontrolującym poślizg, i co za tym idzie prędkość obrotową wirnika), schemat ideowy takiego układu pokazany jest na rysunku 1.c. Użyta tu prądnica (zwana także generatorem indukcyjnym dwustronnie zasilanym) pozawala na kontrolę poślizgu wirnika w przedziale 30/+30% prędkości synchronicznej, co także oznacza, że możliwa jest praca generatorowa poniżej prędkości synchronicznej. Dzięki możliwości kontrolowania prędkości turbiny zwiększa się produktywność źródła. Dodatkowo zainstalowanie przetwornicy w obwodzie wirnika pozwala na zmniejszenie poboru mocy biernej z sieci, ponieważ w takiej aplikacji magnesowanie może być prowadzone przez uzwojenie wirnika. Kolejną zaletą stosowania generatorów dwustronnie zasilanych jest brak prądów rozruchu i prądów wyrównawczych o znacznych wartościach. Warto przy tym dodać, że prowadzone są badania nad opracowaniem nowych metod sterowania prądem wirnika w celu zmniejszenia fluktuacji prądu związanej z efektem cienia wierzy. Jednak efekt ten jest nadal obecny w tego typu urządzeniach i powoduje migotanie światła w sieci lokalnej, co jest jedną z głównych wad tego rozwiązania. Dodatkowo szczotki i pierścienie wymagają częstych przeglądów, remontów i wymiany.

Rys. 3. Generator asynchroniczny pierścieniowy z rezystorem w obwodzie wirnika

Generator asynchroniczny pierścieniowy używany bywa także w układzie z rysunku 3. Zmiana

wartości rezystancji w obwodzie wirnika pozwala na kontrolowanie poślizgu. Zakres jednak kontroli jest niewielki, ponadto wydzielają się dodatkowe straty związane z przepływem prądu przez rezystor. Straty te są tym większe, im większy poślizg. W celu obniżenia strat w niektórych aplikacjach stosuje się przetwornicę AC/AC, która zmieniając swoje parametry wyjściowe (prąd i napięcie), zmienia wartość rezystancji widzianej z zacisków wirnika maszyny.

XII Międzynarodowa Konferencja „Nowoczesne urządzenia zasilające w energetyce”

17.4

Generatory synchroniczne wzbudzone magnesem trwałym wydają się być rozwiązaniem które w przyszłości będzie najczęściej używane. Są one niezawodne, mogą być wykonywane z dużą liczbą par biegunów i mają niskie straty w wirniku. Generatory te są projektowane głównie z myślą o współpracy z przekształtnikami energoelektronicznym, co pozwala na płynną regulację prędkości wirnika. Jedyną poważną wadą tego typu generatorów jest koszt magnesów trwałych.

Przekształtniki energoelektroniczne w torze mocy elektrowni

Obecnie przekształtniki energoelektroniczne odgrywają coraz większą rolę w energetyce wiatrowej. W niemieckim systemie elektroenergetycznym 40% zainstalowanych elektrowni wiatrowych wyposażona jest w przekształtniki energoelektroniczne w torze mocy. Głównym powodem stosowania przekształtników energoelektronicznych jest możliwość zwiększenia produktywności źródła oraz poprawa parametrów elektrycznych prądu. W elektrowniach wiatrowych powszechnie stosuje się przekształtniki tyrystorowe (rysunek 4), gdyż są one znacznie tańsze od przekształtników wykorzystujących tranzystory IGBT, mają mniej skomplikowane układy sterowania - dzięki czemu są bardziej niezawodne. Przekształtniki takie umożliwiają płynną kontrolę prędkości obrotowej, zatem turbina nie wymaga stosowania dodatkowych układów regulacji mechanicznej [3].

Główną wadą tyrystorowych przemienników częstotliwości jest pobór z generatora, a także oddawanie do sieci odkształconych prądów. W celu zmniejszenia poziomu odkształceń wejściowego i wyjściowego prądu w elektrowniach wiatrowych stosuje się układy dwunastopulsowe lub nawet dwudziestoczteropulsowe. Aby można jednak było skorzystać z wielopulsowych przekształtników tyrystorowych, układ musi być wyposażony w odpowiednie transformatory, wyposażone odpowiednio w 2 lub 4 grupy uzwojeń, różniące się przesunięciem fazowym. Niektóre generatory przystosowane są do przyłączania prostowników wielopulsowych, ponieważ mają kilka grup przesuniętych w fazie uzwojeń, dzięki czemu nie ma konieczności instalowania dodatkowego transformatora między maszyną, a prostownikiem. Wadą przyłączania tyrystorowego falownika do sieci jest przepływ mocy biernej wywołany przez indukcyjność znajdujące się po stronie prądu stałego, która jest konieczna do poprawnej pracy falownika. W niektórych aplikacjach używa się kompensatorów mocy biernej, w postaci baterii kondensatorów, jednak w stanach nieustalonych bateria ta może powodować przepływ prądów udarowych. Ponadto kompensatory tego typu są urządzeniami zawodnymi i znacznie obniżają poziom niezawodności całego urządzenia.

Rys. 4. Elektrownia wiatrowa z tyrystorowym przemiennikiem częstotliwości

Skuteczniejszą metodą pozwalającą zniwelować poziom odkształceń prądu przesyłanego do sieci, a także kompensować moc bierną, są aplikacje z filtrami aktywnymi równoległymi, dołączonymi do falownika tyrystorowego (rysunek 5). Wykorzystanie filtra aktywnego umożliwia znaczne polepszenie parametrów prądu, jednak koszt takiej instalacji jest duży. Filtr taki jest urządzeniem znacznie bardziej niezawodnym od baterii kondensatorów, ponadto energia produkowana we współpracy z filtrem aktywnym charakteryzuje się lepszymi parametrami.

XII Międzynarodowa Konferencja „Nowoczesne urządzenia zasilające w energetyce”

17.5

Rys. 5. Elektrownia wiatrowa z tyrystorowym przemiennikiem częstotliwości i filtrem

aktywnym na wyjściu

Najbardziej obiecującym układem jest z pewnością układ wykorzystujący tranzystorowy przemiennik częstotliwości (rysunek 6), składający się z tranzystorowego prostownika i falownika. Układ ten posiada wiele cech, które pozwalają stwierdzić jego wyższość nad układami przedstawionymi powyżej [4]. Zastosowanie tej topologii pozwala uniknąć:

• przepływu prądów wyrównawczych lub rozruchowych; • pojawiania się udarów prądowych, prądów odkształconych (w przypadku wykorzystania

algorytmu sterowania prądem falownika); • fluktuacji wartości skutecznej prądu związanej z efektem cienia wierzy, • przepływu mocy biernej, jest więc z punktu widzenia systemu elektroenergetycznego

źródłem liniowym niewywołującym cyrkulacji prądu w systemie.

Układ umożliwia płynną regulację prędkości obrotowej turbiny, co zwiesza wydajność źródła. W przypadku wykorzystania algorytmu zwanego P-Q (napięciem falownika) do sterowania falownika współpracującego z siecią możliwe jest oddawanie przez urządzenie niesinusoidalnych prądów pozwalających zasilić nieliniowe odbiorniki podłączone w pobliżu falownika. Działanie takie owocuje częściowym skompensowaniem wyższych harmonicznych odbiorników.

Rys. 6. Elektrownia wiatrowa z tranzystorowym przemiennikiem częstotliwości

Dokładny schemat przemiennika częstotliwości wykonanego w technologii IGBT (insulated

gate bipolar transistor) zaprezentowany jest na rysunku 7. Ze schematu tego wynika, że tranzystory użyte do budowy urządzenia muszą być w stanie pracować przy napięciu przewyższającym nieco wartość szczytową napięcia sieci zasilającej i generatora. Ogranicza to więc moc maksymalną jaką można osiągnąć, wykorzystując układ wykonany w topologii przedstawionej na rysunku 7.

Rys. 7. Przemiennik częstotliwości wykonany w technologii IGBT

W celu zwiększenia opłacalności budowy elektrowni wiatrowych pojawiła się w ostatnich

latach tendencja do budowy układów większych mocy dochodzących nawet do 7,5 MW. Elektrownie wiatrowe o tak dużych mocach wyposażone są w generatory o napięciu znamionowym

SIEĆ

XII Międzynarodowa Konferencja „Nowoczesne urządzenia zasilające w energetyce”

17.6

na tyle wysokim, że przy wykorzystaniu przekształtników tranzystorowych (w torze mocy) podłącza się te elektrownie bezpośrednio do sieci średniego napięcia, tj. nie instaluje się transformatora podnoszącego napięcia. Tranzystory dziś dostępne na rynku nie pozwalają w tym przypadku budować przemienników częstotliwości w topologii z rysunku 7. W tym przypadku konieczna jest budowa układów kaskadowych (przykładowa topologia tego typu zaprezentowana jest na rysunku 8).

Główną wadą przekształtników wielopoziomowych w porównaniu z przekształtnikami prostymi jest konieczność posiadania wielu poziomów napięcia wyjściowego, co oznacza konieczność używania generatorów o specjalnych konstrukcjach. Układy takie mają także dużo bardziej rozbudowany układ sterowania [5]. Algorytmy sterowania mają jednak liczne wady, dlatego są ciągle ulepszane.

Rys. 8. Kaskadowy tranzystorowy przemiennik częstotliwości

Obecnie główną przeszkodą w masowym wykorzystaniu przemienników częstotliwości

wykonanych w technologii IGBT jest ich cena. W celu zwiększenia opłacalności instalacji przy jednoczesnym zachowaniu parametrów jakości energii oddawanej do sieci zaproponowano układ przedstawiony na rysunku 9. Z punktu widzenia systemu elektroenergetycznego układy z rysunków 7 i 9 nie różnią się niczym, mają bowiem takie same - bardzo dobre - parametry prądu niwelujące dotychczasowe wady (związane z jakością energii) instalowania turbin wiatrowych w systemie. Układ 9 w porównaniu z przemiennikiem budowanym tylko w technologii IGBT wymaga specjalnego generatora lub dodatkowego transformatora, umożliwiających przyłączanie prostownika wielopulsowego. Dodatkowo w przypadku prostownika tyrystorowego regulacja prędkości obrotowej wirnika jest bardziej skomplikowana. W tym przypadku wykorzystywana jest zależności pomiędzy parametrami elektrycznym statora a prędkością turbiny. Prostownik tranzystorowy natomiast reguluje prędkość obrotową wirnika, zmieniając w prosty sposób częstotliwość wirowania pola wytworzonego przez stator. Prostownik tyrystorowy ma mniej skomplikowany układ sterowania, jest też bardziej niezawodny od prostownika tranzystorowego.

Rys. 9. Elektrownia wiatrowa z tyrystorowym prostownikiem i tranzystorowym falownikiem

Sposoby łączenia elektrowni w farmach wiatrowych

Obecnie farmy wiatrowe skupiają przeważnie turbiny zainstalowane na niewielkim obszarze, połączone ze sobą liniami prądu zmiennego średniego napięcia. Farmy mają przeważnie własne stacje transformatorowe łączące elektrownie między sobą po stronie napięcia średniego. Farmy takie podłączone są do linii wysokich napięć. W przypadku jednak gdy elektrownie instaluje się na znacznym terenie lub gdy łączone są kablami rozwiązanie takie staje się uciążliwe. Szczególnie ma to miejsce w przypadku farm budowanych na morzu - są one bowiem często znacznie oddalone

XII Międzynarodowa Konferencja „Nowoczesne urządzenia zasilające w energetyce”

17.7

od stacji transformatorowej, a połączenia pomiędzy stacją a elektrowniami poprowadzone są przy pomocy kabli. Duża reaktancja pojemnościowa kabli w przypadku systemów prądu zmiennego powoduje przepływ mocy biernej dużej wartości co obniża znacznie możliwości przesyłowe takiego kabla, zwiększa straty w przesyle energii i utrudnia sterowanie przesyłem mocy. Spowodowało to przejście z tradycyjnych rozwiązań na łączenie farm budowanych na morzu z systemem elektroenergetycznym przy pomocy linii prądu stałego, w których nie występuje przepływ mocy biernej [6]. Dwie przykładowe topologie tego typu systemów przesyłowych zaprezentowano na rysunku 10.

Rys. 10. Dwie koncepcje linii przesyłowych prądu stałego współpracujących z farmami wiatrowymi

W układach wykonanych w technice tyrystorowej (rysunek 10.a) konieczne jest dołączenie do

nich urządzenia STATCOM, aby uniknąć dodatkowych strat w generatorach, wywołanych przepływem mocy biernej i odkształconym prądem. Zastosowanie linii prądu stałego wykorzystujących przekształtniki wykonane w technice IGBT (rysunek 10.b) nie wymaga dodatkowych urządzeń, bowiem jakość prądu odbieranego z farmy wiatrowej w tym przypadku bardzo dobra. Coraz częściej linie przesyłowe prądu stałego wypierane są przez mikrosieci prądu stałego. Są to układy, w których łączenie poszczególnych źródeł odbywa się po stronie prądu stałego. Dzięki temu kontrolowanie mocy oddawanej ze źródła jest dużo łatwiejsze niż w systemach prądu przemiennego. Zasobniki energii współpracujące z elektrowniami wiatrowymi

Budowane współcześnie nowoczesne elektrownie wiatrowe mają bardzo dobre parametry jakości prądu, co rzutuje na parametry jakości napięcia w sieci do której są przyłączone. Ponadto dzięki zastosowaniu przekształtników energoelektronicznych wzrosła także produktywność tych źródeł, ponieważ ułatwiają one dostosowanie prędkości obrotowej turbiny do prędkości wiatru. Ektrownie wiatrowe mają jednak wadę, która uniemożliwi w przyszłości instalowanie układów opisanych powyżej w takich ilościach, aby moc w nich zainstalowana mogła odgrywać znaczącą rolę w systemie elektroenergetycznym. Powodem tego jest znaczna niestabilność mocy produkowanej z elektrowni, ta ulega ciągłym zmianom. Zmiany mocy wyjściowej elektrowni wiatrowych są zjawiskami bardzo szybkimi i reagowanie na nie konwencjonalnymi źródłami przyłączonymi do systemu jest niemożliwe. Gdy farm wiatrowych będzie dużo, wahania częstotliwości systemu spowodowane niezbilansowaniem mogą doprowadzić do częstych awarii systemowych. W celu uniknięcia awarii systemowych związanych z niezbilansowaniem systemu podejmowane są prace badawcze polegające na wykorzystaniu zasobników energii do stabilizacji

XII Międzynarodowa Konferencja „Nowoczesne urządzenia zasilające w energetyce”

17.8

mocy oddawanej ze źródeł wiatrowych. Na rynku pojawiają się coraz nowsze układy zasobnikowe, wśród nich w przyszłości

największą rolę odgrywały będą: baterie chemiczne (litowo jonowa, sód siarka, kwasowo ołowiowa), ogniwa paliwowe, koła zamachowe i cewki nadprzewodzące. Zasobniki te są w stanie reagować na szybkie zmiany mocy produkowane w elektrowniach wiatrowych. Obecnie większość projektów wykorzystujących zasobniki energii współpracujące ze źródłami odnawialnymi w celu stabilizacji ich mocy wyjściowej to projekty badawcze. Urządzenia takie mogą jednak pracować na skalę przemysłową - co pokazuje wykonana w Japonii farma wiatrowa o mocy szczytowej 34 MW, z dołączonym do niej zasobnikiem energii w postaci baterii sód siarka o mocy szczytowej także 34 MW [7].

Z energetycznego punktu widzenia obiecującą technologią wydają się być wysokotemperaturowe ogniwa paliwowe, które produkują nie tylko energię elektryczną, ale także ciepło. Ciepło to może być wykorzystywane do odparowania wody i napędzania turbiny parowej. Innym sposobem wykorzystania ciepła z tych ogniw jest budowa nowoczesnych elektrociepłowni wykorzystujących ciepło do ogrzania lokalnych budynków. Koncepcja farmy wiatrowej, której moc jest stabilizowana przy pomocy zasobników pokazana jest na rysunku 11. Projekt ten zakłada użycie zasobnika energii wykorzystującego baterię chemiczną do niwelowania najszybszych fluktuacji mocy co pozwoli np. na uruchomienie ogniwa paliwowego. Ogniwo to z kolei może wykorzystywać do produkcji np. metanol, otrzymywany w wyniku reakcji naturalnych z biomasy lub w reakcjach syntetycznych.

Główną barierą rozwoju tego typu urządzeń jest dziś cena, jednak intensywne badania nad nowymi typami zasobników energii w najbliższych latach powinien podnieść konkurencyjność rozwiązań bezpieczniejszych dla systemu elektroenergetycznego, czyli tych które wykorzystują zasobniki do stabilizacji mocy wyjściowej. Co więcej - prowadzone są badania nad wykorzystaniem zasobników bezpośrednio współpracujących ze źródłami odnawialnymi do stabilizacji mocy całego systemu [8]. Innymi słowy planuje się wykorzystanie tych urządzeń jako rozproszony zasobnik energii dla systemu elektroenergetycznego. Związane jest to z niskim czasem użytkowania mocy szczytowej odnawialnych źródeł energii w ciągu roku, co powoduje niekorzystną sytuację, ponieważ poniesione na zainstalowanie zasobnika zwracałyby się powoli przez częste postoje. Watro więc gromadzić energię w zasobniku (nawet wtedy gdy źródło odnawialne nie produkuje energii) w czasie dolin energetycznych i oddawać ją w czasie szczytów.

Rys. 11. Koncepcja wykorzystania wysokotemperaturowego ogniwa paliwowego i baterii chemicznej do stabilizacji mocy oddawanej z farmy wiatrowej

XII Międzynarodowa Konferencja „Nowoczesne urządzenia zasilające w energetyce”

17.9

Innym ciekawym projektem badawczym jest wykorzystanie zasobników energii wbudowanych

w samochody elektryczne lub hybrydowe (mowa tu o samochodach nieużywanych do transportu). Taki samochód w trakcie postoju na parkingu byłby przyłączany do sieci elektrycznej i łączy telekomunikacyjnych. Jego zasobnik byłby zasobnikiem dla systemu elektroenergetycznego i obciążał system w trakcie dolin energetycznych a oddawał energię w trakcie szczytów [8, 9]. Podsumowanie

Rynek elektrowni wiatrowych jest najprężniej rozwijającym się sektorem elektroenergetyki bazującej na źródłach odnawialnych. Przynosi on wiele profitów, ale niestety także zagrożenia. Wykorzystanie nowoczesnych urządzeń do budowy układów wytwórczych opartych na turbinach wiatrowych pozwala zniwelować negatywny wpływ farm na parametry jakościowe napięcia, użycie przekształtników energoelektronicznych może podnieść znacznie produktywność źródeł. W celu ułatwienia bilansowania systemu elektroenergetycznego stosować można zasobniki energii. Widać więc, że energetyka wiatrowa może być przyjazna dla systemu, a nie - jak to miało miejsce do tej pory – uciążliwa, a dzięki temu może brać znaczący udział w pokryciu zapotrzebowania na energię elektryczną. Literatura [1] http://www.gwec.net/index.php?id=90 – 20.12.2008 [2] McSwiggan D., Littler T., Morrow D. J., Kennedy J., „A study of tower shadow effect on fixed-speed wind turbines”, Universities Power Engineering Conference, 2008. UPEC 2008. 43rd International [3] Kalisiak S., Barzyk G., „Simple And Safe Wind Power Plant System Cooperating With Stationary Network”, 3rd ISTC UEES'97; Alushta 1997 [4] Fuchs F. W., Dinkhauser V., Jensen S., Knop A., Rohde R., Rothenhagen K., Wessels C., „Leistungselektronik-Generator-Systeme in Windenergieanlagen - Stand und Entwicklungstendenzen” VDE ETG Kongress 2008, Munich - Germany, 2008 [5] Melicio R., Mendes V.M.F., Catalao J.P.S., „Two-level and multilevel converters for wind energy systems: A comparative study”, Power Electronics and Motion Control Conference, 2008. EPE-PEMC 2008. 13th

[6] Meyer C., Hoing M., Peterson A., De Doncker R.W., „Control and Design of DC-Grids for Offshore Wind Farms”, Industry Applications Conference, 2006. 41st IAS Annual Meeting. Conference Record of the 2006 IEEE [7] http://techon.nikkeibp.co.jp/article/HONSHI/20080924/158411/?P=3 [8] Roslaniec Ł.: „Power electronic device enabling cooperation of photovoltaic array and energy storage with utility grid”, Ogólnopolskie Warsztaty Doktorantów, 18-21 October, Wisla, Poland http://www.udel.edu/V2G/ - 22.01.2009 [9] Strzelecki R., Benysek G., „Power Electronics in Smart Electrical Energy Netorks”, Axel, Springer – Verlag London 2008