Problematika připojování velkých větrných farem do ES

Ing. Vlastimil ŠANTÍN

Disertační práce

Simulations of phenomena caused by connecting and operation of wind power plants and farms

Anotace:

Tato práce se zabývá poměrně rozsáhlou problematikou větrných elektráren a jejich připojováním a provozem v rámci distribučních a přenosových soustav. Jsou zde popsány základní principy související s přeměnou energie větru na elektřinu, požadavky na kvalitu elektrické energie, chování větrných elektráren z pohledu provozu elektrizační soustavy a nepříznivé vlivy těchto zdrojů v lokálním a globálním měřítku. Dále jsou zde představeny moderní přístupy v oblasti struktury a provozu elektroenergetických soustav a kromě toho rovněž technologie akumulace elektřiny. Jedna z kapitol je následně věnována matematickému modelování systému větrné elektrárny, kdy jsou, na základě fyzikálních zákonitostí a poznatků, sestaveny matematické popisy jednotlivých částí tohoto zdroje elektrické energie a vytvořeny jejich počítačové modely v programu Simulink. Je zde představen i model celého systému větrné elektrárny s asynchronním generátorem, tedy systému s konstantními otáčkami, vytvořený složením modelů jeho jednotlivých částí v prostředí Simulinku. Nejdůležitější část se následně zabývá simulacím různých způsobů připojení tohoto zařízení k elektrické síti, jako je připojení přímé, dále pak připojení využívající externího rezistoru nebo připojení přes soft-startér, a taktéž simulacím provozu tohoto zařízení při proměnlivé rychlosti větru. Následně jsou představeny i výsledky simulací připojování a provozu farmy větrných elektráren tohoto typu a na jejich základě je provedeno i stručné zhodnocení jednotlivých vlastností, kterými se uvedený zdroj, při jednotlivých způsobech připojení a při svém provozu, vyznačuje.

Abstract:

This thesis deals with the relatively broad issue of wind power plants and their connecting and operation within the scope of distribution and transmission systems. Basic principles associated with the conversion of wind energy to electricity, requirements for the quality of electrical energy, the behaviour of wind power plants in term of the power system operation and unfavourable influences of these sources in local and global scale are described here. Further, modern approaches in the sphere of the structure and the operation of power systems and, in addition to this, technologies of the electricity accumulation are presented in the text of this work. One of chapters is also dedicated to the mathematical modelling of the wind power plant system, when mathematical descriptions of individual parts of this electrical energy source are built up, on the basis of physical laws, and their computer models in Simulink program are created. The model of the whole system of the wind power plant with the asynchronous generator, it means the system with constant speed, created by composition of individual parts models in Simulink environment, is also presented here. The most important part deals then with simulations of different connecting ways of this system to the electrical grid, such as the direct connection, further the connection using the external resistor or the connection via the soft starter, and also with simulations of this system operation at variable wind speed. As the next, results of connection and operation simulations of the farm of this type wind powers plants are presented and, on their basis, the brief evaluation of individual features, by which the source is characterized, for individual connecting ways and during its operation, is done.

Klíčová slova

větrná elektrárna, větrná farma, vztlaková turbína, hnací ústrojí, aerodynamická regulace, asynchronní generátor, soft-startér, externí rezistor, elektrizační soustava, kvalita elektřiny, nepříznivé vlivy, stabilita a řízení, aktivní sítě, akumulace elektřiny, matematický model, simulace, připojování a provoz, Simulink

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 31. 5. 2012

Zveřejnit od: 31. 5. 2012

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Doc. Ing. Pavla Hejtmánková, Ph.D.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta elektrotechnická

Doktorský studijní program / obor:
Elektrotechnika a informatika / Elektroenergetika