probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2021-23-5-24-33probener-1981Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGОсновные типы ветротурбин-генераторов в системе электроснабженияThe main types of wind turbines-generators in the power supply systemШерьязовС. К.SheryazovS. K.

Шерьязов Сакен Койшыбаевич – д-р. техн. наук, профессор

г. Челябинск

Saken Koyshybaevich Sheryazov

Chelyabinsk

sakenu@yandex.ruИсеновС. С.IssenovS. S.

Исенов Султанбек Сансызбаевич – канд. техн. наук, ассоциированный профессор, декан энергетического факультета

г. Нур-Султан

Sultanbek Sansyzbaevich Issenov

Nur-Sultan

isenov_sultan@mail.ruИскаковР. М.IskakovR. M.

Искаков Руслан Маратбекович – канд. техн. наук, ассоциированный профессор

г. Нур-Султан

Ruslan Maratbekovich Iskakov

Nur-Sultan

rus.iskakov79@mail.ruКайдарА. Б.KaidarA. B.

Кайдар Аргын Бауыржанулы - докторант 1 курса, магистр техники и технологий

г. Нур-Султан

Argyn Bauyrzhanuly Kaidar – Master of Engineering and Technology

Nur-Sultan

argin_intel@mail.ruЮжно-Уральский государственный аграрный университетРоссияSouth Ural State Agrarian UniversityRussian FederationКазахский агротехнический университет им. Сакена СейфуллинаКазахстанSaken Seifullin Kazakh Agrotechnical UniversityKazakhstan2021090120222352433Copyright © Шерьязов С.К., Исенов С.С., Искаков Р.М., Кайдар А.Б., 20222022Шерьязов С.К., Исенов С.С., Искаков Р.М., Кайдар А.Б.Sheryazov S.K., Issenov S.S., Iskakov R.M., Kaidar A.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1981ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Провести подробный анализ существующих ветряных турбин. Проанализировать роль, место и особенности функционирования ветряных электростанций. Привести различные варианты генераторов и схемы преобразования энергии ветра в электрическую. Дать рекомендации по повышению надежности ветряных турбин в интеллектуальных сетях.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. Статья подготовлена с использованием аналитических методов, статистических, теоретических, факторных и технических методов.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Асинхронный генератор с фиксированной скоростью, используемый в системе преобразования энергии ветра (СПЭВ) без интерфейса преобразователя мощности, потребляет значительную часть реактивной мощности из сети. Особенностями данной конфигурации является простая, надежная работа. Ветряная турбина асинхронного генератора с двойным питанием. может улучшить общую эффективность преобразования энергии за счет выполнения отслеживания точки максимальной мощности (MPPT), а увеличение скорости примерно на 30% может улучшить динамические характеристики и повысить устойчивость к системным возмущениям, которые недоступны для 1-го и 2-го типов турбин. Использование полномасштабных 100% преобразователей мощности значительно повысит производительность систем преобразования энергии ветра СПЭВ, но немного увеличит стоимость преобразователя мощности, до 7% -12% от общей стоимости оборудования. Используя большое количество пар полюсов для всех типов синхронного генератора с постоянными магнитами (СГПМ), редуктор турбины можно удалить. Этот тип систем преобразования энергии ветра более устойчив к нарушениям энергосистемы по сравнению с ветровыми системами типов 1, 2 и 3. Обзор показывает, что для наиболее эффективной продажи и утилизации ветряных турбин на рынках электроэнергии используются технологии 3-го и 4-го типов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В статье анализируются особенности функционирования ветроэнергетических установок работающих на сеть. Приведены различные варианты генераторов и схем преобразования энергии ветра в электрическую. Приведен подробный анализ существующих ветряных агрегатов. Даны рекомендации по повышению надежности, экономичности ветроэнергетических установок в интеллектуальных сетях.

PURPOSE

PURPOSE. Conduct a detailed analysis of existing wind turbines. Analyze the role, place and features of the functioning of wind power plants. Provide various options for generators and schemes for converting wind energy into electricity. Provide recommendations for improving the reliability of wind turbines in smart grids.

METHODS

METHODS. The article was prepared using analytical methods, statistical, theoretical, factorial and technical methods.

RESULTS

RESULTS. A fixed speed asynchronous generator used in a wind power conversion system (WECS) without a power converter interface draws a significant portion of the reactive power from the grid. This configuration features simple, reliable operation. Wind turbine asynchronous generator with dual power supply. can improve overall power conversion efficiency by performing maximum power point tracking (MPPT), and an increase in speed of about 30% can improve dynamic performance and increase resilience to system disturbances that are not available for turbine types 1 and 2. The use of full-scale 100% power converters will significantly increase the productivity of SPEV wind energy conversion systems, but will slightly increase the cost of the power converter, up to 7% - 12% of the total equipment cost. By using a large number of pole pairs for all types of permanent magnet synchronous generator (PMG), the turbine gearbox can be removed. This type of wind energy conversion system is more resilient to grid disruptions compared to type 1, 2 and 3 wind systems. The review shows that types 3 and 4 technologies are used to most efficiently sell and recycle wind turbines in electricity markets.

CONCLUSION

CONCLUSION. The article analyzes the features of the functioning of wind power plants operating on the grid. Various options for generators and schemes for converting wind energy into electricity are presented. A detailed analysis of existing wind turbines is provided. Recommendations are given for improving the reliability and efficiency of wind power plants in smart grids.

генерацияальтернативные источники энергииветроэнергетикаэлектроснабжение сельских автономных потребителей от возобновляемых источников энергиииндукционный генератор с фиксированной скоростьюпреобразователь мощностиветроэнергетический индукционный генератор с двойным питаниемgenerationalternative energy sourceswind powerelectricity supply to rural autonomous consumers from renewable energy sourcesfixed-speed induction generatorpower converterwind power induction generator with dual power supplyReferencesSheryazov S.K., Shelubaev M.V. Obukhov S.G. Renewable Sources in System Distributed Generation. International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2017.Sheryazov SK, Shelubaev MV, Obukhov SG. Renewable Sources in System Distributed Generation. International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing. ICIEAM 2017. doi: 10.1109/ICIEAM.2017.8076247.Sheryazov S.K., Ptashkina-Girina O.S. Increasing power supply efficiency by using renewable sources. 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing. ICIEAM. 2016.Sheryazov SK, Ptashkina-Girina OS. Increasing power supply efficiency by using renewable sources. 2nd International Conference on Industrial Engineering. Applications and Manufacturing. ICIEAM. 2016. doi: 10.1109/ICIEAM.2016.7910986.Sheryazov S.K., Ptashkina-Girina O.S., Nizamutdinova N.S. Technological and Economic Evaluation of the System of Heat Supply with the Usage of Renewable Sources of Energy. 2018 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon). Publisher: IEEE - 2019.Sheryazov SK, Ptashkina-Girina OS, Nizamutdinova NS. Technological and Economic Evaluation of the System of Heat Supply with the Usage of Renewable Sources of Energy. 2018 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon). Publisher: IEEE - 2019. doi: 10.1109/FarEastCon.2018.8602526.Шерьязов С.К., Шелубаев М.В. Ветроэлектрические установки в системе электроснабжения сельскохозяйственных потребителей: Монография. Челябинск: ЮжноУральский ГАУ, 2018. 184 с.Sheryazov SK, Shelubaev MV. Vetroelektricheskie ustanovki b sisteme elektrosnabgenya selskohozyastvennih potrebitelei: Monografya. 2018. Wind power plants in the power supply system of agricultural consumers. Chelyabinsk: South Ural State Agrarian University, p. 184.Sheryazov S.K. Methodology of Renewable Sources Efficient Use. In the Proceedings of the VI international research and practice conference «European Science and Technology», Germany. 2013. pp: 343-347.Sheryazov SK 2013. Methodology of Renewable Sources Efficient Use. In the Proceedings of the VI international research and practice conference «European Science and Technology», Germany: pp: 343-347.Сейтказин С. Б., Кайдар А.Б., Кайдар и др. Жел-күн электрлік станциялар: Монография. Павлодар: Кереку, 2019, 175 бет. ISBN 978-601-238-894-4.Seitkazin SB, Kaidar AB, Kaidar M.B. Zhel-kun elektrlik stantsiyalar: Monograph. Pavlodar: Kereku. 2019. 175 bet.Шапкенов Б.К., Марковский В.П., Кислов А.П., и др. Топология силовой части многоуровневых преобразователей электрической энергии для автономных электроэнергетических систем, «ХІХ Сәтбаев оқулары» жас ғалымдар, магистранттар, студенттермен мектеп оқушыларының : халықар. ғыл. конф. мат-дары АкадемикҚ. И. Сәтбаевтың 120 жылдығына арналған. Павлодар : С. Торайғыроватындағы ПМУ, 2019. Т. 12 «Студенттер». 2019. 296 б. с.Shapkenov BK, Markovsky VP, Kislov AP, et al. Topology virtutis pars multi-gradu electrica potentia converters sui iuris electrica potentia systemata. «XIX Satbayev okulary» Zhas galymdar, magister discipulo, discipulus hominum Mektep okushylarynyn : halykar. al. Conf. Mat-dona Academician I. I. Streety 120 Gildiya aralen. Pavlodar: S. Toraigyrov atyndagy PMU, 2019. V. 12. «Studentter». 2019. 296.Кислов А.П., Шапкенов Б.К., Марковский В.П., и др. Анализ требований, предъявляемых к системам автономного электропитания с учетом обеспечения электромагнитной совместимости, с «ХІХ Сәтбаевоқулары» жасғалымдар, магистранттар, студенттер мен мектепоқушыларының : халықар. ғыл. конф. мат-дары Академик Қ. И. Сәтбаевтың 120 жылдығынаарналған. Павлодар : С. Торайғыроватындағы ПМУ, 2019. Т. 21 «Жасғалымдар». 2019. 420 б.Kislov AP, Shapkenov BK, Markovsky VP, et al. Analysis requisita sui iuris potentia copia ratio, quantum ad impendendum electro copulatius, cum «XIX Satbayev okulary» Zhas galymdar, magister discipulo, discipulus hominum Mektep okushylarynyn : halykar. al. Conf. Mat-dona Academician I I. Streety 120 Gildiya aralen. Pavlodar: S. Toraigyrov atyndagy PMU, 2019. V. 21 «Zhas galymdar». 2019. 420 b.Кислов А.П., Кайдар А.Б., Марковский В.П. Необходимость применения аккумуляторных накопителей в электроснабжении на основе возобновляемых источников // ПМУ хабаршысы Вестник ПГУ. Сер. Энергетическая. 2014. № 2. С. 112-117.Kislov AP, Kaidar AB, Markovsky. Opus ad usum altilium repono cogitationes in potentia copia ex renewable sources. PMU khabarshysy Acta de PSU. Sère. Potentia. 2014;2:112-117.Кайдар А.Б., Шапкенов Б.К., Кислов А.П., др. Энергоэффективные ветрогенераторы с улучшенными энергетическими показателями. Сборник Международной научно-практической конференции «Торайгыровские чтения. Качество жизни в Павлодарской области. Состояние и перспективы», посвященной 55-летию Павлодарского государственного университета имени С. Торайгырова. Павлодар: 2015 г. Т.5. С. 293-298.Kaidara B, Shapkenov BK, Kislov AP, et al. Industria-Efficiens ventus generantibus, cum melior industria perficientur. Collectio Internationalis scientific et practica colloquium. YII Toraigyrov lectiones. Qualis vita in Pavlodar tellus. Status et spes, dedicavit ad 55th anniversario S. Toraighyrov Pavlodar state University. Pavlodar: 2015;5:293-298.Кайдар А.Б., Копырин В.С., Шапкенов Б.К., и др. Экспериментальные исследования инвертора с широтно-импульсной модуляцией для систем электроснабжения в возобновляемыми источниками энергии // ПМУ хабаршысы Вестник ПГУ. Сер. Энергетическая. 2014. № 3. С. 137-143.Kaidar A.B, Kopyrin VS., Shapkenov, et al. Nibh studiis an inverter cum pulsusvestibulum, arcu enim potentia copia ratio, cum renewable industria fontes. PMU khabarshysy Acta de PSU. Sère. Potentia. 2014;3:137-143.Кайдар А.Б., Шапкенов Б.К. , Марковский В.П. Оценка средних и действующих значений тока, мощности статических потерь на этапах коммутации инвертора с широтноимпульсной модуляцией для систем электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии // ПМУ хабаршысы Вестник ПГУ. Сер. Энергетическая. 2014. № 3. С. 129-137.Kaidar AB, Shapkenov BK, Markovsky V.P. Aestimatio mediocris et efficax bona current, virtute stabilis damna switching ad gradus, an inverter cum pulsus-vestibulum, arcu enim potentia copia ratio, cum renewable industria fontes. PMU khabarshysy Acta de PSU. Sère. Potentia. 2014;3:129-137.Сарсикеев Ю.Ж., Кайдар А.Б., Лукутин Б.В., и др. Turbulent windcomponent using Kaimal s function. Турбулентная составляющая ветра с функцией Kaimal // ПМУ хабаршысы Вестник ПГУ. Сер. Энергетическая. 2014. № 4. pp .120-125.Kaidar YZh, Lukutin AB, Obukhov BV, et al. Nubila ventus component usura Kaimal s functio Nubila ventus component, cum Kaimal. PMU khabarshysy Acta de PSU. Sère. Potentia. 2014;4:120-125.beisembaev B. U. Analysis requisita sui iuris vim ratio habita ratione electro compatibilityAliferov A.I., Kislov A., Markovskiy V., et al. Pulse-width modulation of base vectors in transistor invertor // 11 International forum on strategic technology (IFOST 2016): proc., Novosibirsk, 1–3 June 2016. Novosibirsk:NSTU, 2016. Pt. 2. pp. 130–132.Aliferov AI, Kislov A, Markovskiy V, et al. Pulse-width modulation of base vectors in transistor invertor. 11 International forum on strategic technology (IFOST 2016): proc., Novosibirsk, 1–3 June 2016. Novosibirsk: NSTU, 2016;2:130–132. doi: 10.1109/IFOST.2016.7884209.Николаев Ю.Е., Осипов В.Н., Игнатов В.Ю. Методика расчета энергетических показателей автономного энергокомплекса, включающего ГТУ, ВЭУ и аккумуляторы электрической энергии. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2020;22(3):36-43. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-3-36-43.Nikolaev YE, Osipov VN, Ignatov VY. Calculation methodology of the energy indicators of an self-contained energy complex including gas turbine plants, wind-driven power plant and electric storage cell. Power engineering: research, equipment, technology. 2020;22(3):36-43. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-3-36-43.Сарыев К.А. Определение ветроэнергетических ресурсов в Туркменистане. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2020;22(6):143-154. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-6-143-154.Saryyev KA. Determining wind energy resources in Turkmenistan. Power engineering: research, equipment, technology. 2020; 22(6):143-154. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-6-143-154.Лаврик А.Ю., Жуковский Ю.Л., Лаврик А.Ю., Булдыско А.Д. Особенности выбора оптимального состава ветро-солнечной электростанции с дизельными генераторами. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2020;22(1):10-17. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-1-10-17.Lavrik AY, Zhukovsky YL, Lavrik AY, et al. Fatures of the optimal composition of a wind-solar power plant with diesel generators. Power engineering: research, equipment, technology. 2020;22(1):10-17. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-1-10-17.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.