Напрямки наукової діяльності
РОЗРОБКА ІМІТАТОРА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ ВІТРОВОЇ ЕНЕРГІЇ В БАГАТОКАНАЛЬНИХ ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ УСТАНОВОК
КЕРІВНИК АВТОРСЬКОЇ ГРУПИ: Андрієнко Петро Дмитрович
ЗАГАЛЬНА КОНЦЕПЦІЯ
Традиційні вітроенергетичні установки (ВЕУ) використовують одноканальні електромеханічні системи перетворення вітрової енергії в електричну, в яких генератори підключаються до вісі вітроколеса через механічний мультиплікатор або безпосередньо. Для синхронізації напруги та частоти генераторів з мережею використовується перетворювач частоти. Недоліком таких систем є низький ККД ,а також надійність при наявності мультиплікатора. При потужності більше 5 МВт суттєво зростає вага генераторів, що суттєво ускладнює конструкцію і збільшує собівартість вітроенергоустановок.
Використанням багатоканальних ВЕУ з аеродинамічною мультиплікацією (ВЕУАМ), в яких перетворення механічної енергії в електричну досягається генераторами встановленими на лопатях вітроколеса. У ВЕУАМ забезпечується генерація енергії в мережу без проміжних перетворювачів частоти, у діапазоні потужностей 1-5 МВт зменшується активна маса генераторів від 10 до 5 разів. Це призводить до зменшення собівартості ВЕУ і підвищення ККД на 5 відсотків. Використання двосистемних ВЕУ, у складі яких є ВЕУАМ і одноканальна система з прямим підключенням генератора до вісі вітроколеса, дозволяє зменшити активну масу генераторів у 2 рази, і у 4 рази потужність перетворювача частоти. ККД системи зростає на 3 відсотка.
Дослідження електромеханічних систем значної потужності потребує значних витрат на виготовлення дослідницьких зразків. Зменшення вартості дослідження і розробки таких ВЕУ досягається створенням імітаторів електромеханічних перетворювачів енергії, розробка яких для багатоканальних ВЕУ відсутня. Тому проблема створення таких імітаторів вельми актуальне і направлено на скорочення термінів і собівартості потужних ВЕУ.
ЦІЛЬОВІ РИНКИ
Технологія використання імітаторів при розробці ВЕУ орієнтована на галузі:
- Вітрової енергетики;
- Побудови гнучких енергосистем з ВЕУ;
- Виробників ВЕУ, генераторів;
- НДІ, КБ вітрової енергетики.
РЕЗУЛЬТАТИ
Розробка документації, алгоритмів, візуальних моделей та створення імітатора електромеханічних систем багатоканальних ВЕУ.
КЛЮЧОВІ ВИГОДИ (KPIs)
Економічні. Зниження терміну та собівартості досліджень, розробки технічної документації пусконалагуджувальних робіт.
Виробничі. Зменшення терміну собівартості випробувань, наладки при виробництві та пусконалагуджувальних робітах.
Технічні. Гарантоване отримання відносно високих показників перетворення вітрової енергії на етапі розробки і та налагоджені реальних багатоканальних ВЕУ, які принципово мають зменшену собівартість і високий ККД.
Екологічні (Ресурсозбереження). ВЕУ відносять до екологічних пристроїв при виробництві електроенергії. Принцип побудови ВЕУАМ з використанням аеродинамічної мультиплікації обертів вітроколеса сприяє зменшенню матеріальних ресурсів на їх виготовлення і відповідно енергетичних при їх виготовленні.
ІНВЕСТИЦІЙНИЙ ПОТЕНЦІАЛ
Проєкт матиме прямий позитивний економічний ефект на всіх етапах виробництва та використання. Потенційні шляхи розвитку:
- створення та удосконалення візуальних моделей ВЕУАМ з різними типами генераторів та перетворювачів.
- Створення принципів побудови імітаторів з максимально подібними електромеханічними перетворювачами вітрової енергії.
ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА ВЛАСНІСТЬ
Методика створення візуально блочних моделей ВЕУ та побудови імітаторів ВЕУАМ розроблена та апробована на першому в Україні зразку ВЕУ типа ТГ750. (Виготовлено ПФГ «Конкорд», м.Дніпро, під керівництвом к.т.н. М.С.Голубенко).
Робота НПП Запорізька політехніка захищена 4 патентами на винахід, у тому числі 2 патента на імітатори ВЕУ. Наукова доповідь на першому науковому чемпіонаті країн Європи, Азії та Африки оцінено срібним диплом (м.Дубай 2023). Основи побудови потужних ВЕУАМ висвітлені 8 публікаціями за останні 5 років в наукометричних базах SCOPUS, WEBofCENCE, захищена докторська та кандидатьська дисертація.
Технологія виготовлення до опису ЗАГАЛЬНА КОНЦЕПЦІЯ
(Функціональна схема ВЕУАМ, та імітатора)
