Model matematyczny elektrowni wiatrowej


Dynamiczny rozwój energetyki wiatrowej spowodował, że elektrownie wiatrowe coraz częściej stają się częścią polskiego krajobrazu. Jednocześnie różnorodność stosowanych rozwiązań we współczesnych elektrowniach wiatrowych powoduje, iż analizę pracy układu sterowania siłowni wiatrowej należy dokonywać konkretnie dla danego rozwiązania. Sprawność przemiany energii wiatru na energię elektryczną w znacznym stopniu zależy od zastosowanego rozwiązania. Już w fazie projektowania siłowni wiatrowej należy dokonać analizy i wybrać konkretne rozwiązanie. W tym celu często tworzy się model matematyczny elektrowni wiatrowej, który pozwala przeprowadzić symulację pracy turbozespołu przy różnych warunkach środowiskowych. Co daje możliwość optymalizacji parametrów elektrowni, dzięki czemu zwiększa się jej wydajność.

W oparciu o analizę dostępnej literatury naukowej [1, 2, 3, 5], norm technicznych [6], oraz zasobów Internetu [9, 10], opracowano model elektrowni wiatrowej (rys 1), który został zaimplementowany do środowiska Matlab Simulink z wykorzystaniem przyborników Fuzzy Toolbox. Model ten pozwala przeprowadzić analizę elektrowni wiatrowej, w której regulacja wytwarzanej energii odbywa się z wykorzystaniem elektronicznie sterowanego siłownika, regulującego położenie steru tylnego (patrz tutaj). Tym samym sprawia, że elektrownia wiatrowa odchodzi od wiatru w przypadku zbyt dużej prędkości wiatru. Przy tworzeniu modelu matematycznego turbozespołu wiatrowego zdecydowano podzielić dynamikę całego układu na poszczególne podsystemy:


Rys. 1. Model elektrowni wiatrowej.

model wiatru model dynamiki steru tylnego model dynamiki koła wiatrowego model mechanicznych kolysań własnych model dynamiki zespołu napędowego model generatora model matematyczny