풍력 발전기의 전력 결정. 계획, 설명

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풍력 발전기의 목적은 바람이라고 불리는 기류의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것입니다. 풍력 터빈 외에도 소위 풍력 펌프라고하는 펌프를 직접 구동하는 역할을하는 풍력 터빈도 매우 일반적입니다. 풍력 터빈에서 생성된 에너지는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

Р = 0,5*rho*S*Ср*V3*Ng*Nb, 여기서

P - 전력, W; rho - 공기 밀도 (약 1,225 kg / m0,5); S는 로터의 던지는 영역입니다. V - 풍속, m/s; Cp - 공기역학적 계수(이론적으로 XNUMX) Ng - 발전기 효율; Nb - 기어박스 효율(있는 경우).

풍속을 제외한 특정 풍력 터빈에 대한 이 공식의 모든 구성 요소는 상수입니다(물론 공기 밀도는 온도에 따라 다르지만 그 변화는 작은 것으로 무시할 수 있음). 따라서 풍력발전기에서 발생하는 전력이라고 할 수 있습니다. 풍속의 세제곱에 비례

이것은 약한 버드 나무에 대한 풍력 발전기의 힘이 (회전하더라도) 매우 작다는 것을 의미합니다. 그러나 바람이 증가함에 따라 전력이 급격히 증가합니다. 그리고 실제로 바람은 풍동에서만 일정한 속도와 방향으로 불기 때문에 풍력발전기에서 발생하는 전력이 시간에 따라 끊임없이 변하는 값이라는 것을 깨달았습니다. 따라서 풍력 발전기를 에너지원으로 사용하는 모든 에너지 시스템에는 안정화 링크가 있어야 합니다.

소형 자율 시스템에서는 일반적으로 배터리가 이러한 연결 고리 역할을 합니다. 풍력 발전기 전력이 부하 전력보다 크면 배터리가 충전됩니다. 부하 전력이 더 크면 배터리가 방전됩니다. 이는 전원으로서 풍력 터빈의 다음과 같은 중요한 특징을 의미합니다. 대부분의 다른 전원이 피크 부하 전력에 의해 선택된다면 풍력 터빈은 월별(또는 원하는 대로 연간) 전력 소비량을 기준으로 선택해야 합니다.

예를 들어 설명하겠습니다. 평균 풍속이 6m/s에 육박하는 바닷가에 주말이면 15인 가족이 찾는 집이 있다. 전기 장비도 주말에만 켜집니다. 그루터기에서 소비는 3kWh에 도달하고 최대 부하는 최대 120kW입니다. 따라서 월간 에너지 소비량은 6kWh입니다. 연평균 풍속이 120m/s인 소형 700와트 풍력 발전기는 한 달에 5kWh를 제공할 수 있습니다. 또한 3일간 에너지를 저장하기 위해서는 대용량 배터리가 필요하고 피크 부하를 처리하기 위해서는 배터리의 DC 전압을 표준 AC 전압으로 변환하는 XNUMXkW 인버터가 필요하다.

다른 예시. 평균 풍속이 5m/s인 지역에 통신 설비를 건설하여 평균 2kW의 전력을 지속적으로 소비하면서 최대 부하가 동일한 3kW를 초과하지 않도록 했습니다. 이 경우 2kW에 월별 시간(720)을 곱하면 월별 개체 소비량인 1440kWh를 얻습니다. 이러한 풍속에서 1420kWh의 생산을 보장하기 위해서는 10kW 풍력 발전기가 필요하며 동시에 동일한 3kW 인버터를 통해 작동합니다.

알 수 있듯이 위의 각 경우에서 풍력 터빈의 전력은 부하의 피크 전력과 다릅니다. 피크 부하 전력은 인버터 전력을 결정합니다. 풍력발전기는 일정한 평균 월풍속에서 일정 기간 동안의 출력량만을 자체적으로 결정한다. 평균 풍속 외에도 주어진 위치에 대한 특정 강도의 바람 지속 시간 분포를 반영하는 Weibull 매개 변수라고 하는 풍력 자원 추정을 위한 보다 자세한 입력이 있습니다. 수십 MW의 용량.

소규모 에너지 프로젝트의 경우 풍력 터빈 설치 현장의 평균 풍속으로 예상 출력을 대략적으로 추정할 수 있기 때문에 그러한 연구에 돈을 쓰는 것은 경제적 의미가 없습니다. 위의 예에서 풍력 발전기를 사용하여 전원을 공급하는 것이 가장 바람직한 부하의 특성에 대해 결론을 내릴 수도 있습니다. 피크 하중이 평균 하중의 10배 이상 초과하는 불균일 하중입니다.

상대적으로 작은 풍력 터빈의 가장 일반적인 사용 사례는 가정용 부하입니다. 예를 들어, 도시 아파트에 있는 가족의 경우 평균 부하는 -0,5kW(계량기에 따라 월 360kWh)입니다. 최대 부하 - 전기 스토브, 세탁기, 전자레인지 및 기타 덜 강력한 기기가 켜져 있을 때 5kW. 5kW 풍력 발전기는 바람이 많이 불지 않는 곳에서도 이러한 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 균일한 부하, 예를 들어 난방은 1kW 히터 720개라도 5시간 내내 작동하는 경우 월 XNUMXkWh가 필요하며 XNUMXkW 풍력 발전기는 풍력 자원이 좋은 지역(예: 해안, 대초원 등).

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