دانلود پروژه:احداث نيروگاههاي بادي

تعداد 95صفحه در فایل word

احداث نيروگاههاي بادي

1-1   تعریف صورت مساله تحقیق

گسترش روزافزون نياز به انرژي و محدوديت منابع فسيلي، افزايش آلودگي محيط زيست ناشي از سوزاندن اين منابع، بحث گرم شدن هوا و اثرات پديده گلخانه‌اي ، موجب شده تا در سال‌ها و حتی دهه‌های اخیر توجه به منابع انرژی تجدید پذیر به ویژه نیروی باد افزایش یابد . ویژگی‌های مطلوب نیروی باد ازجمله عدم تولید آلودگی‌های زیست محیطی ، توجه صنعت تولید برق را به خود جلب کرده است . شاید افزایش ظرفیت نصب شده نیروگاه‌های بادی از میزان  7500 مگاوات در سال 1997 به 250000 مگاوات در سال 2012 گواه این امر باشد[1] . با توجه به ضرورت گسترش استفاده از انرژی­های پاک، توسعه و تحقیق و سرمایه­گذاری در فناوری ساخت و نصب توربین­- ­ژنراتورهای بادی، جزو اولویت­های رشد و توسعه کشورها از جمله کشور ما ایران قرار گرفته است.

سه ساختار اصلی که در حال حاضر برای تبدیل انرژی مکانیکی توربین بادی به انرژی الکتریکی به کار می‌روند شامل توربین- ژنراتورهای سرعت ثابت[1]، سرعت متغیر با گستره محدود[2] و سرعت متغییر با محدوده تغییرات وسیع[3] می­باشند.  نوع سرعت ثابت مبتنی بر استفاده از ژنراتورالقایی قفسه سنجابی است و دارای ساختاری ساده، مقاوم و کم هزینه می­باشد اما به دلیل عملکرد در سرعت نامی نزدیک به سرعت سنکرون (50 یا60 هرتز) عملا امکان تغییر سرعت و جذب حداکثر توان از توربین در سرعت­های مختلف باد را ندارد و معمولا برای توان­های کمتر از 500 کیلووات مورد استفاده قرار می­گیرد . در نوع سرعت متغیربا تغییرات محدود از ژنراتور القایی دو سو تغذیه[4] استفاده می شود ، که درآن استاتور مستقیماً به شبکه متصل است و سرعت ژنراتور در محدوده 30 درصد سرعت سنکرون از طریق مدارات الکترونیک قدرت متصل به رتور و با توان کمتر از توان نامی قابل کنترل می­باشد. این ساختار در حال حاضر در توان­های بالا در حدود چند مگاوات نیز استفاده می­گردد. با گسترش فناوری الکترونیک قدرت و امکان ساخت مبدل­های توان بالا در حد مگاوات و ولتاژ بالا در محدود چند ده کیلو ولت، ساختار توربین-ژنراتورهای بادی با مبدل واسطه تماماً الکترونیکی نیز فراهم گردیده است. در این ساختار از هر نوع ژنراتوری شامل القایی قفسه سنجابی، دوسو تغدیه و ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم می­توان استفاده نمود[2] .

در فناوری مرسوم برای ساخت توربین- ژنراتور های بادی ، محور دوار شامل دو بخش سرعت پایین در سمت توربین و سرعت بالا در سمت ژنراتور است که توسط یک جعبه دنده به یکدیگر متصل شده­اند. مشکلاتی نظیر وزن بالای جعبه دنده ، ساختار مکانیکی با ثابت زمانی پایین و هزینه تعمیر و نگه داری احتمالی سبب شده تا در جهت حذف این قسمت از ساختار توربین- ژنراتورهای بادی اقدام شود . یکی از مزایای ساختار نوع سوم با مدار واسطه­­ی الکترونیک قدرت، امکان استفاده از ماشین­های سنکرون خاص با تعداد قطب زیاد است که امکان کار در سرعت کم با گشتاور زیاد را فراهم می­آورند. با استفاده از این نوع ماشین­ها، امکان حذف جعبه دنده که جز اصلی توربین- ژنراتورهای فعلی است فراهم می­گردد. توربین- ژنراتورهایی که درآن محور توربین مستقیماً و بدون جعبه دنده به ژنراتور متصل شده است اصطلاحاً توربین ژنراتورهای محرکه مستقیم[5]  نامیده می­شوند [3] . مطالعات بسیاری در زمینه توربین- ژنراتور های محرکه مستقیم انجام شده است ، که دسته ای از این تحقیقات نشان می دهند که این نوع ساختار با تکنولوژی کنونی چندان صرفه اقتصادی ندارد ( علت آن نیز شاید احتمال بالای بروز خطا به دلیل محدودیت عملکرد ژنراتور در سرعت پایین و محدودیت­های مبدل­های الکترونیک قدرت در توان­های بالا باشد) .

[1] Fixed-speed

[2] Partial Variable Speed

[3] Variable Speed

[4] Doubly-fed Induction Generator

[5] Direct-driven

احداث نيروگاههاي بادي