Энергосовет - энергосбережение и энергоэффективность
в Яndex
Главная >> Библиотека технических статей >> Экономия электрической энергии >> >>

Анонсы

23.11.17 29 ноября в Москве состоится круглый стол на тему «Критерии эффективности проектов модернизации ТЭЦ» подробнее >>>

17.11.17 Заседание Рабочей группы по синхронизации отраслевого и коммунального законодательства по вопросам начислений за ресурсы и коммунальные услуги подробнее >>>

13.11.17 Шорт-лист Премии WinAwards Russia/«Оконная компания года-2017»! подробнее >>>

Все анонсы портала

Новое на портале

13.11.17 Юбилейный 50-й выпуск журнала "ЭНЕРГОСОВЕТ" посвящен конференции "Теплоснабжение-2017. Функционирование в новых условиях" подробнее >>>

07.11.17 Страна поставлена "на счётчик" // видео подробнее >>>

02.11.17 Энергоэффективный капремонт: миф или реальность? // интервью подробнее >>>

20.10.17 На заседании в Правительстве РФ обсудили энергосбережение и повышение энергетической эффективности подробнее >>>

Все новости портала

Еще по теме Экономия электрической энергии

Математическая модель для исследования характеристик и режимов работы ветроэнергетической установки с крыльчатым ветроприемником


Беляков П.Ю., Профессор Международного института компьютерных технологий, г Воронеж, Рябов Д.Ю., Аспирант Международного института компьютерных технологий, г. Воронеж


 Технологии использовании возобновляемых источников энергии в последние два десятилетия привлекают внимание специалистов всего мира. В первую очередь это связано с регулярным повышением цен на ископаемые топлива и продолжающимся ухудшением экологической обстановки. «Европейская энергетическая хартия», принятая 17 декабря 1991 года как политическая декларация 53 государств, во многом предопределила направление развития энергетики Европы и мира в целом. Так, одним из положений хартии является обеспечение экологически чистого производства электроэнергии, которое, в частности, осуществляется при использовании энергии возобновляемых источников.

Наиболее динамично на фоне прочих направлений развивается ветроэнергетика. Во всем мире примерно с 1980 года наблюдается непрерывный рост установленной мощности ВЭУ. Развитие Российской ветроэнергетики в последние годы также идет весьма высокими темпами, что обуславливает необходимость разработки инженерных методов оптимизации проектирования и управления ветроэнергетическими комплексами. Однако стоимость вет-роустановок до настоящего времени остается относительно высокой. В связи с этим существует проблема повышения их эффективности, которая включает в себя на только совершенствование аэродинамических характеристик ветроприемников, но и обеспечение оптимального управления работой установки в целом с целью достижения максимального КПД. Прежде всего это относится к маломощным устройствам (до 50 кВт), для которых применение оптимального управления до недавнего времени считалось невыгодным и необязательным.

При проведении исследований и разработок в области ветроэнергетики широко используют-

 ся физические и математические модели, так как натурные эксперименты не всегда возможны как по техническим, так и по экономическим соображениям.

Математическая модель описывает реальный объект лишь с некоторой степенью приближения (детализации). При этом вид модели зависит как от природы исследуемого объекта, так и от задач исследования, методики моделирования, необходимой точности описания объекта. Общепринятым является разделение математического моделирования на три основных вида: аналитическое, имитационное и комбинированное [1,2].

Характерной особенностью аналитического моделирования является описание процессов функционирования элементов моделируемой системы в виде некоторых соотношений − дифференциальных, интегро-дифференциаль-ных, конечно-разностных либо логических условий. Аналитическая модель может быть исследована следующими методами [3, 4]:

а)         аналитическим (при этом целью является получение различных зависимостей для искомых характеристик в общем виде);

б)         численным (в этом случае целью являет ся получение численных результатов при определенных начальных данных, и решение в общем виде не находится);

в)         качественным (решение в явном виде отсутствует, но можно оценить некоторые свойства решения).

С развитием вычислительной техники появилась возможность проводить достаточно точное моделирование различных систем численными методами. При этом значительно сокращаются расходы на проведение непосредственного эксперимента, так как многие параметры модели уточняются еще в ходе компьютерного моделирования. Кроме того, существует ряд задач, при решении которых постановка опыта на реальной модели просто невозможна или экономически неоправданна.

 



В большинстве случаев современные средства моделирования позволяют обеспечить высокий уровень адекватности модели. Одним из таких средств является Simulink − интерактивный инструмент для моделирования, имитации и анализа динамических систем. Он дает возможность строить графические блок-диаграммы, имитировать динамические системы, исследовать работоспособность систем и совершенствовать проекты. Simulink полностью интегрирован с прикладным пакетом MATLAB, обеспечивая доступ к широкому спектру инструментов анализа и проектирования.

В научно-исследовательской лаборатории технологий энергетики возобновляемых источников Международного института компьютерных технологий (г. Воронеж) проводятся исследования в области методов и средств оптимального управления энергогенерирующими электротехническими комплексами на базе ветроэнергетических установок (ВЭУ). В ходе исследований разработана комбинированная модель ВЭУ, реализованная в Simulink. В основу модели положена теория реального крыльчато-го ветроколеса профессора Г.Х. Сабинина [5].

Согласно данной теории, крутящий момент на валу ветроколеса указанного типа создается аэродинамическими силами, возникающими при взаимодействии ветра с рабочими поверхностями крыльев, поперечные сечения которых имеют специальную форму (рис. 1).

 Перечисленные соотношения положены в основу математической модели, реализованной с использованием программного обеспечения из пакета MATLAB - Simulink (рис. 2).

Входные переменные модели разделены на две категории:

– конструктивные параметры установки (максимальный и минимальный диаметры ветроколеса, максимальная и минимальная шири на лопасти, число лопастей, момент инерции, оптимальный угол атаки, аэродинамические коэффициенты профиля крыла);

– независимые входные переменные (скорость ветра, плотность воздуха, момент нагрузки на валу, угол установки крыла (шаг)…).

Описание зависимостей коэффициентов Сy и Сx от угла атаки (α) создается внутри модели с использованием интерполяционного полинома Лагранжа..



 

 К несомненным достоинствам модели следует отнести возможность исследования переходных режимов, возникающих при изменениях скорости ветра и нагрузки на главном валу.

 На рис. 3 и 4 показаны изменения во времени энергетических параметров ВЭУ в различных режимах работы.


 Результаты вычислительного эксперимента по динамике ВЭУ использованы при разработке микропроцессорной системы управления. С помощью модели определен оптимальный закон управления и разработана адаптивная система автоматического регулирования ветроэнергетического комплекса, позволяющая повысить его энергоотдачу.

Разработанная модель позволяет при известных конструктивных параметрах ВЭУ получить для различных скоростей ветра механические и энергетические характеристики, оптимальные сочетания значений шага лопастей, частоты вращения и момента нагрузки и закон управления, обеспечивающий максимум коэффициента использования энергии ветра.

 Литература

1.      Веников В.А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирования. − М.: Высшая школа, 1984.-439 с.

2.      Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. − М.: Высшая школа, 1999.-271 с.

3.      Симанков B.C., Зангиев Т.Т. Системный анализ при решении структурных задач альтернативной энергетики / Институт современных технологий и экономики. − Краснодар, 2001.-151 с., ил.

4.          Математическое моделирование: Методы, описания и исследования сложных систем / Под ред. А.А. Самарского. − М.: Наука, 1989. - 271 с.

5.          Фатеев Е.М. Ветродвигатели и ветроустановки. Государственное издательство сельско-хояйственной литературы. Москва, 1957. 532 с.

печатьраспечатать | скачать бесплатно Математическая модель для исследования характеристик и режимов работы ветроэнергетической установки с крыльчатым ветроприемником, Беляков П.Ю., Рябов Д.Ю., Источник: Журнал «Электротехнические комплексы и системы управления»,
www.v-itc.ru/electrotech

скачать архив архив.zip(242 кБт)


Rambler's Top100

Авторские права на размещенные материалы принадлежат авторам
Тел.(495) 360-66-26 E-mail:
© Портал ЭнергоСовет.ru - энергосбережение, энергоэффективность, энергосберегающие технологии 2006-2017
Возрастная категория Интернет-сайта 18 +
реклама | карта сайта | о проекте | контакты | правила использования статей

Регулятор отопления для зданий для устранения перетопов подробнее