Analiza sprawności toru przetwarzania energii małej elektrowni wodnej ze zintegrowaną turbiną pracującą przy zmiennej prędkości obrotowej

• Autorzy: Borkowski D , Węgiel T

Warianty tytułu

EN

Efficiency Analysis of Energy Conversion System for Small Hydro Power with Integrated Turbine Working at Variable Speed

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z najważniejszych aspektów przy wyborze systemu przetwarzania energii dla elektrowni wodnych jest ich sprawność. Małe elektrownie wodne, które w większości są elektrowniami przepływowymi, charakteryzują się koniecznością pracy przy zmiennych warunkach hydrologicznych. Z tego względu, tory przetwarzania energii powinny zapewniać wysoką sprawność w szerokim zakresie przepływów wody. Artykuł ten przedstawia analizę sprawności toru przetwarzania energii składającego się z turbiny śmigłowej zintegrowanej z generatorem synchronicznym wzbudzanym magnesami trwałymi. W celu zapewnienia wysokiej sprawności w szerokim zakresie przepływu wody wykorzystano możliwość pracy hydrozespołu ze zmienną prędkość obrotową, natomiast dopasowanie parametrów generowanej energii do wymagań systemu elektroenergetycznego zrealizowano poprzez energoelektroniczny układ przekształtnikowy AC/DC/AC. Prezentowana analiza dotyczy wszystkich elementów składowych toru przetwarzania energii rzeczywistego obiektu o mocy 75kW. W artykule zaprezentowano zarówno rozważania teoretyczne jak i rzeczywiste charakterystyki sprawności.

EN

One of the most important aspects in choosing the energy conversion system for water Power plants is its efficiency. Small Hydropower Plants, which are mostly run-of-the-river plants, are characterized by necessity of working with changeable hydrological conditions. That is why theirs energy conversion systems should ensure high efficiency in a wide range of water flow. This paper presents efficiency analysis of energy conversion system containing integrated propeller turbine with permanent magnet synchronous generator. In order to obtain high efficiency in a wide range of water flow the variable speed operation method, has been used. This solution requires a Power Electronic Unit in the energy conversion system to match the load and control the power flow from the generator to the grid. Presented analysis concerns all elements of energy conversion system of real object of 75kW power. This article contains both theoretical analysis, and real efficiency characteristics.

Słowa kluczowe

PL

zmienna prędkość obrotowa; generator z magnesami trwałymi; mała elektrownia wodna

EN

variable speed operation; PM synchronous generator; small hydropower plant

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 3(100), cz. 1
• Strony: 21--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Borkowski D

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej

autor

Węgiel T

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej

Bibliografia

• [1]. G.A. Aggidis, E. Luchinskaya, R. Rothschild, D.C. Howard, The costs of small-scale hydro Power production: Impact on the development of existing potential, Renewable Energy, 35 (2010) p. 2632- 2638.
• [2]. A. Wijesinghe, Loi Lei Lai, Small Hydro Power Plant Analysis and Development, in Proceedings of the 4th International Conference DRPT, China, 2011, p. 25-30.
• [3]. J. Fraile-Ardanuy, J.R. Wilhelmi, J.J. Fraile- Mora, J.I. P´erez, Variable-Speed Hydro Generation: Operational Aspects and Control, IEEE Transactions On Energy Conversion, vol. 21, No. 2, June 2006, p. 569 – 573.
• [4]. Status report on variable speed operation In small hydropower, Energie publication, Austria, 2000:http://ec.europa.eu/energy/res/sectors/doc/small_hydro/statusreport_vspinshp_colour2.pdf [dostęp: 06.08.2012].
• [5]. S. Nababan, E. Muljadi, F. Blaabjerg, An Overview of Power Topologies for Micro-hydro Turbines, in Proceedings of the 3rd International Symposium PEDG, Aalborg, Denmark, 2012, p. 737-744.
• [6]. I. Boldea, The Electric Generators Handbook, Volume II: Variable speed generators, CRS Press, Taylor & Francis Group, 2006.
• [7]. T. Węgiel, D. Borkowski, Variable Speed Small Hydropower Plant, in Proceedings of the 3rd International Symposium PEDG, Aalborg, Denmark, 2012, p. 167-174.
• [8]. W. Deprez, A. Dexters, C. Bastiaensen, F. Parasiliti, R. Belmans, Induction machine efficiency in motor and generator mode, in Proceedings of the Energy Efficiency in Motor Driven Systems (EEMODS), Beijing, China, June 10-13, 2007.
• [9]. B. Köhler, Drehzahlvariable, getriebelose Wasserkraftanlage mitpermanentmagneterregtem Synchrongenerator und Francisturbine, Fortschritt- Berichte VDI, Series 21 (Elektrotechnik), No. 256, VDI-Verlag, Düsseldorf, 1998.
• [10]. D. Roberts, J. Bard, D. Shenhai, Variable speed operation of axial flow turbines, Hydropower and Dams, 2/98, 1998.
• [11]. Kubzdela K., Kubzdela S.: Straty mocy wywołane tarciem wirnika o ciecz wypełniającą wnętrze silnika głębinowego. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej Nr.48, str. 343-349, 2000.
• [12]. Borkowski D., Węgiel T.: Optymalizacja przetwarzania energii dla małych elektrowni wodnych z generatorami pracującymi ze zmienną prędkością obrotową. Zeszyty Problemowe - Maszyny Elektryczne Nr 92/2011, pp. 121-126.
• [13]. Węgiel T., Borkowski D.: Doświadczenia z eksploatacji MEW o zmiennej prędkości obrotowej. Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 3/2012 (96), str. 97-103.