PL234106B1 - Elektrownia wiatrowa i sposób sterowania elektrownią wiatrową - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest elektrownia wiatrowa i sposób sterowania elektrownią wiatrową.

Znana jest elektrownia wiatrowa i sposób sterowania elektrownią wiatrową przedstawiona w opisie zgłoszenia wynalazku nr P-406010. Elektrownia wiatrowa jest urządzeniem przetwarzającym energię wiatru w energię elektryczną. Ilość wytworzonej energii elektrycznej zależy od siły i kierunku wiatru a także od temperatury i ciśnienia powietrza. Obecnie elektrownie wiatrowe są wyposażone w czujnik kierunku wiatru, który w połączeniu ze sterownikiem położenia gondoli tak reguluje kątem natarcia elektrowni na wiatr, żeby na bieżąco był on maksymalnie zbliżony do zera. System sterowania obwarowany jest pewnymi ograniczeniami technologicznymi, do których zaliczają się: możliwa ilość pełnych obrotów gondoli wiatraka uzależniona od długości kabli, a także konieczność ustawienia kierunku gondoli pod kątem prostym do kierunku wiatru w sytuacjach awaryjnych, wymagających zatrzymania urządzenia.

Sposób sterowania elektrownią wiatrową polega na tym, że w zmieniających się warunkach wietrznych reguluje się czujnikiem kierunku wiatru, połączonym ze sterownikiem, tak aby kąt natarcia elektrowni na wiatr był maksymalnie zbliżony do zera. Kąt natarcia gondoli na wiatr dodatkowo koryguje się sterownikiem predykcyjnym na podstawie prognozowanych warunków wietrznych uzyskanych z wyprzedzeniem z zewnętrznych źródeł, oraz na podstawie modelu elektrowni wiatrowej.

Znany jest sposób magazynowania energii przedstawiony w opisie patentowym nr 2263006. Sposób ten dotyczy magazynowania energii wygenerowanej w okresie poza szczytowym czyli w okresie w którym zapotrzebowanie na energię jest niższe. Sposób według tego wynalazku może być zastosowany do magazynowania energii pochodzącej ze źródeł solarnych lub z turbin wiatrowych. Energia ta może być kierowana do dużych zespołów magazynowania energii, które mogą następnie uwalniać tę energię w miarę potrzeb.

Elektrownia wiatrowa, według wynalazku, jest utworzona z wiatraka połączonego z prądnicą prądu zmiennego, która z kolei jest połączona z siecią elektryczną za pośrednictwem transformatora i stabilizatora. Elektrownia wiatrowa charakteryzuje się tym, że prądnica prądu zmiennego jest połączona z siecią elektryczną za pośrednictwem przekształtnika prądu zmiennego na prąd stały a ten z kolei jest połączony z pierwszą rozdzielnicą DC, zaś pierwsza rozdzielnica DC jest połączona z przekształtnikiem prądu stałego na prąd zmienny i dodatkowo jest zbocznikowany do baterii akumulatorów, przy czym pierwsza rozdzielnica DC jest połączona ze sterownikiem, który także jest połączony z siecią elektryczną. Pierwsza rozdzielnica DC jest połączona z baterią akumulatorów za pośrednictwem kolejnej drugiej rozdzielnicy DC, która także jest połączona ze sterownikiem.

Sposób sterowania elektrownią wiatrową, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że mierzy się zapotrzebowanie sieci na moc, korzystnie poprzez pomiar napięcia w sieci elektrycznej a sygnał podaje się do sterownika, który podaje sygnały do pierwszej rozdzielnicy DC poprzez którą prąd jest podawany do sieci elektrycznej, gdy jest zapotrzebowanie na moc, lub prąd jest podawany do baterii akumulatorów, gdy brak jest zapotrzebowania na moc, a gdy dalsze pomiary zapotrzebowania na moc wskazują braki mocy sterownik podaje sygnał do kolejnej drugiej rozdzielnicy DC przez co włączane jest podawanie prądu z baterii akumulatorów.

Elektrownia wiatrowa i sposób sterowania elektrownią wiatrową, według wynalazku, pozwala na gromadzenie energii w okresie, gdy zapotrzebowanie na moc jest niskie oraz na podawanie tej energii do sieci elektrycznej w okresie, gdy zapotrzebowanie na moc jest duże. Jednocześnie budowa elektrowni i sposób sterowania pozwalają na podanie do sieci elektrycznej pełnej mocy elektrowni nawet wtedy, gdy siła wiatru jest niewielka, bowiem system powoduje podanie dodatkowej mocy z baterii akumulatorów. Ponadto podanie pełnej mocy elektrowni wiatrowej następuje w bardzo krótkim czasie, przez co możliwe jest szybkie wyrównanie napięcia w sieci oraz poprawa jakości prądu dla odbiorców do czasu osiągnięcia pełnej mocy elektrowni węglowych. W takiej sytuacji podawanie prądu z elektrowni wiatrowej nie jest potrzebne i wówczas system wyłącza podawanie prądu do sieci elektrycznej natomiast przełącza podawanie prądu na baterie akumulatorów.

Elektrownia wiatrowa i sposób sterowania elektrownią wiatrową, według wynalazku są bliżej objaśnione w przykładzie wykonania oraz na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat budowy elektrowni wiatrowej.

Jak przestawiono na fig. 1 elektrownia wiatrowa jest utworzona z wiatraka 1 połączonego z prądnicą 2 prądu zmiennego. Prądnica 2 jest połączona z przekształtnikiem 3 prądu zmiennego na prąd stały a ten z kolei jest połączony z pierwszą rozdzielnicą DC 4. Pierwsza rozdzielnica DC 4 jest

PL 234 106 B1 połączona z przekształtnikiem 5 prądu stałego na prąd zmienny oraz jest zbocznikowana do drugiej rozdzielnicy DC 8. Druga rozdzielnica DC 8 jest połączona z baterią akumulatorów 9. Przekształtnik 5 prądu stałego na prąd zmienny jest połączony z transformatorem 6 a ten z kolei jest połączony z siecią elektryczną 7. Ponadto elektrownia wiatrowa zawiera sterownik 10 połączony z siecią elektryczną 7 oraz z pierwszą rozdzielnicą DC 4 i z drugą rozdzielnicą DC 8.

Działanie elektrowni wiatrowej przebiega następująco. Wiatrak 1 napędza prądnicę 2 prądu zmiennego, która wytwarza prąd zmienny o parametrach zależnych od siły wiatru. Wytworzony prąd zmienny jest podawany do przekształtnika 3 prądu zmiennego na prąd stały a następnie do pierwszej rozdzielnicy DC 4. Sterownik 10 pobiera sygnały z sieci elektrycznej 7 i w zależności od uzyskanego sygnału podaje sygnały do pierwszej rozdzielnicy DC 4. W przypadku uzyskania sygnału, iż w sieci elektrycznej 7 nie ma zapotrzebowania na prąd z elektrowni wiatrowej, sterownik 10 podaje sygnały do pierwszej rozdzielnicy DC 4 oraz drugiej rozdzielnicy DC 8 i kieruje prąd do baterii akumulatorów 9. Natomiast w przypadku otrzymania sygnału, iż w sieci elektrycznej 7 konieczne jest podawanie prądu z elektrowni wiatrowej wówczas sterownik 10 podaje sygnał do pierwszej rozdzielnicy DC 4 i kierowany jest prąd z pierwszej rozdzielnicy DC 4 do przekształtnika 5 prądu stałego na prąd zmienny a stąd z kolei do transformatora 6 i dalej do sieci elektrycznej 7. Gdyby jednak okazało się, iż w sieci elektrycznej 7 jest większe zapotrzebowanie na prąd niż jest podawane z prądnicy 2 prądu zmiennego, wówczas sterownik 10 podaje sygnał do drugiej rozdzielnicy DC 8, co powoduje podawanie dodatkowego prądu z baterii akumulatorów 9.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Elektrownia wiatrowa utworzona z wiatraka połączonego z prądnicą prądu zmiennego, która z kolei jest połączona z siecią elektryczną za pośrednictwem transformatora i stabilizatora, znamienna tym, że prądnica (2) prądu zmiennego jest połączona z siecią elektryczną (7) za pośrednictwem przekształtnika (3) prądu zmiennego na prąd stały a ten z kolei jest połączony z pierwszą rozdzielnicą DC (4), zaś pierwsza rozdzielnica DC (4) jest połączona z przekształtnikiem (5) prądu stałego na prąd zmienny i dodatkowo jest zbocznikowany do baterii akumulatorów (9), przy czym pierwsza rozdzielnica DC (4) jest połączona ze sterownikiem (10), który także jest połączony z siecią elektryczną (7).

2. Elektrownia według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwsza rozdzielnica DC (4) jest połączona z baterią akumulatorów (9) za pośrednictwem kolejnej drugiej rozdzielnicy DC (8), która także jest połączona ze sterownikiem (10).

3. Sposób sterowania elektrownią wiatrową, znamienny tym, że mierzy się zapotrzebowanie sieci elektrycznej (7) na moc, korzystnie poprzez pomiar napięcia w sieci elektrycznej (7) a sygnał podaje się do sterownika (10), który podaje sygnały do pierwszej rozdzielnicy DC (4) poprzez którą prąd jest podawany do sieci elektrycznej (7), gdy jest zapotrzebowanie na moc, lub prąd jest podawany do baterii akumulatorów (9), gdy brak jest zapotrzebowania na moc, a gdy dalsze pomiary zapotrzebowania na moc wskazują braki mocy sterownik (10) podaje sygnał do kolejnej drugiej rozdzielnicy DC (8) przez co włączane jest podawanie prądu z baterii akumulatorów (9).

PL 234 106 Β1