Systemy OptiTip i OptiSlip - Elektrownie wiatrowe

Gdy turbina jest zatrzymana (PAUSE, STOP lub EMERGENCY STOP), łopaty są ustawione pod kątem 90 st. względem płaszczyzny wirnika (czyli zgodnie z kierunkiem wiatru). Gdy turbina pracuje w trybie RUN, jest w stanie produkować energię elektryczną, ale jej ilość jest determinowana przez chwilowe warunki wietrzne. Do sterowania pracą turbiny służą systemy sterujące OptiTip i OptiSlip sterownika VMP. Chwilowe warunki wietrzne mogą być podzielone na cztery kategorie, przedstawione na krzywej mocy:

1. Gdy wiatr jest bardzo słaby i wirnik nie obraca się, lub obraca się z bardzo niewielką prędkością, kąt nachylenia łopat będzie wynosił około 45 st. Daje to wirnikowi maksymalny moment rozruchowy, pozwalający na szybki start, gdy wzrośnie prędkość wiatru. Wówczas sterownik ustawi łopaty pod kątem 0 st. (zgodnie z wiatrem), prędkość obrotowa wirnika i generatora wzrośnie do wartości nominalnej, którą sterownik VMP będzie starał się utrzymywać. Taka sama sytuacja występuje, gdy generator jest włączony do sieci, a wiatr słabnie. Gdy produkowana moc stanie się ujemna, wówczas generator zostanie odłączony od sieci, a sterownik VMP będzie kontrolował prędkość. Jeżeli wiatr osłabnie jeszcze bardziej, wówczas prędkość obrotowa spadnie poniżej wartości nominalnej i wirnik będzie obracał się swobodnie.

2. Przy umiarkowanej prędkości wiatru prędkość obrotowa jest regulowana w kierunku wartości nominalnej i jeżeli możliwe jest utrzymanie kąta nachylenia wynoszącego 5 st. (co oznacza, że wiatr niesie wystarczającą ilość energii), wówczas generator będzie włączony do sieci. Gdy generator jest włączony, ale wiatr nie ma prędkości wystarczającej do wytwarzania mocy nominalnej, kąt nachylenia łopat jest regulowany jako funkcja prędkości wiatru. Funkcja ta zastała bardzo precyzyjnie obliczona, symulowana i oceniona przy pomocy pomiarów. Została ona nazwana OptiTip. Jest ona zaimplementowana w turbinach Vestas w celu zapewnienia optymalizacji aerodynamiki łopat, co w rezultacie daje optymalną produkcję energii. Sterownik VMP kontroluje wytwarzaną moc, tak aby prędkość wirnika była utrzymywana w wąskim paśmie zwanym "uślizgiem", które jest procentową relacją pomiędzy rzeczywistą a synchroniczną prędkością obrotową. W tym zakresie sterowania uślizg jest utrzymywany na poziomie 2%. Sterownik VMP turbiny V47-660/200 kW wybiera, który generator powinien być podłączony, w oparciu o dane kryteria i dopasowuje do niego prędkość obrotową.

3. Jeżeli prędkość wiatru wzrośnie i wytwarzana moc osiągnie wartość nominalną, wówczas moc będzie utrzymywana na stałym poziomie dzięki obu systemom sterowania. Relatywnie powolny system sterowania nachyleniem łopat, utrzymuje prędkość generatora na stałym poziomie, tak aby uślizg wynosił około 4%. Moc będzie utrzymywana na stałym poziomie odpowiadającym wartości nominalnej, o ile uślizg jest pomiędzy 1% a 10%. Jeżeli prędkość wiatru wzrośnie, wówczas prędkość wirnika i generatora również wzrośnie. Wówczas sterownik VMP obróci łopaty w kierunku 90 st., dzięki czemu prędkość obrotowa ponownie spadnie do poziomu odniesienia. Jeżeli prędkość wiatru spadnie, wówczas spadnie również prędkość obrotowa wirnika. System RCC/VRCC w szybki sposób steruje prądem wirnika w generatorze, dołączając lub odłączając zmienną rezystancję, w celu utrzymania uślizgu na poziomie 4%.

4. Jeżeli prędkość wiatru wzrośnie powyżej wartości granicznej, wówczas generator zostanie odłączony i turbina zostanie zatrzymana z łopatami nachylonymi pod kątem ok. 90 st. Sterownik VMP zaczeka, aż prędkość wiatru spadnie poniżej limitu ponownego uruchomienia i wówczas uruchomi turbinę ponownie. System sterujący, który kontroluje moc i prędkość obrotową, jak również generator ze zmiennym uślizgiem, nosi nazwę OptiSlip.

Funkcja OptiSlip posiada trzy zalety:

- minimalizuje obciążenia i wstrząsy mechanicznych części turbiny,
- poprawia jakość energii elektrycznej dostarczanej do sieci bez większych wahań,
- ogólnie optymalizuje produkcję energii.

Sterownik VMP

Turbina wiatrowa firmy Vestas pracuje w pełni automatycznie. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu sterownika VMP ( Vestas Multi Processor), spełniającym następujące funkcje:

- Prędkość obrotowa jest synchronizowana z siecią w celu ograniczenia prądu włączenia.
- Tyrystorowe włączenie generatorów w celu ograniczenia prądu włączenia.
- Prąd załączenia jest niższy od prądu przy pełnym obciążeniu.
- Automatyczne obracanie głowicy zgodnie z kierunkiem wiatru.
- Włączanie i wyłączanie korekcji mocy biernej.
- Monitorowanie sieci energetycznej zgodnie z raportem DEFU KR77
- Monitorowanie pracy.
- Zatrzymywanie turbiny w przypadku awarii.

Zdalne sterowanie

Turbiny wiatrowe Vestas mogą być wyposażone w różne opcje zdalnego sterowania.Możliwe jest wykorzystanie koncentratora danych, jeżeli stacja monitoringu znajduje się blisko turbiny, lub gdy z jednego pomieszczenia sterującego monitorowanych jest więcej turbin (max. 20 na koncentrator danych). Dane mogą być odczytywane z turbin i wyświetlane. Możliwe jest wysyłanie określonych komend do turbin przez naciskanie odpowiednich przycisków w koncentratorze. Jeżeli jest taka potrzeba, możliwe jest podłączenie drukarki lub terminala. Podłączenie modemu pozwala na wysyłanie poleceń do koncentratora z dowolnego komputera PC z modemem i standardowym oprogramowaniem komunikacyjnym (terminal VT100).

Sterownik telefoniczny

Jest urządzeniem, które pozwala na wykorzystanie telefonu z wybieraniem tonowym (DTMF) do odczytywania danych i wysyłania określonych poleceń do turbiny. Jeden sterownik może obsługiwać maksymalnie 4 turbiny. Możliwe jest wybieranie zaprogramowanych numerów w przypadku awarii turbiny i drukowanie komunikatów na drukarce.

Panel zdalnego sterowania

Jjest specjalnie opracowanym programem dla komputera PC, służącym do monitorowania pojedynczych turbin. Panel pozwala na wyświetlanie kopii normalnych obrazów użytkownika z turbin na ekranie PC i na wysyłanie poleceń do turbiny. Oprogramowanie to wymaga oddzielnej linii telefonicznej do każdej turbiny i modemu w turbinie i w PC. Turbina łączy się z komputerem w przypadku awarii lub błędów i wysyła komunikat.

CMCS (centralny system monitorowanie i sterowania)

Jest systemem komputerowym wykorzystywanym jako rozszerzenie rozwiązania z koncentratorem. Możliwe jest wyświetlanie i zapisywanie danych i prowadzenie różnego rodzaju obliczeń statystycznych.

Wszelkie prawa zastrzeżone.
Created by Paweł Premicz 2000-2006 KVM