SISTEMI KONVERZIJE ENERGIJE VJETRA - ?? Primarna regulacija frekvencije u ees s velikim udjelom vjetroelektrana. 11. savjetovanje hrvatskog ogranka Me‘unarodnog

  • View
    221

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of SISTEMI KONVERZIJE ENERGIJE VJETRA - ?? Primarna regulacija frekvencije u ees s velikim udjelom...

  • SISTEMI KONVERZIJE

    ENERGIJE VJETRA kratak pregled

    rezultati istraivanja

    ciljevi

    Dr. sc. Jakub Osmi, FE Tuzla

    Dr. sc. Mirza Kuljugi, FE Tuzla

  • Sistemi konverzije energije vjetra

    Sinergija znanja

    Potrebna znanja iz razliitih oblasti nauke i tehnike

    Analiza

    EE mrea

    i

    sistema

    Modeliranje

    dinamikih

    sistema

    Automatsko

    upravljanje

    Numerika

    matematika

    Softversko

    ininjerstvo Energetska

    elektronika

    EE SISTEM

  • Sistemi konverzije energije vjetra

    Timski rad

    Dr. sci. Mirza Kuljugi, FET

    Dr. sci. Jakub Osmi, FET

    Dr. sci. Amir Nuhanovi, FET

    Dr. sci. Nedjeljko Peri, FER

    Dr.sci. Daniel Toal, Irska

    Msc. Elvisa Beirovi, EP BiH

  • Sistemi konverzije energije vjetra

    Proirivanje baze znanja

    Energija i snaga vjetra:

    2222

    1

    2

    1

    2

    1wwk vAxmvxmE

    Smjer

    vjetra

    M1 A

    32

    2

    1

    2

    1ww

    k

    w Avdt

    dxAv

    dt

    dEP

    Popreni presjek lopatice

    vw

  • Sistemi konverzije energije vjetra

    Proirivanje baze znanja

    MPPT reim rada

    3,

    2

    1w

    w

    pt vv

    rACP

    Izdvojena mehanika

    snaga turbine

  • Sistemi konverzije energije vjetra

    Proirivanje baze znanja

    Tipovi sistema za konverziju:

    Tip I i II fiksna brzina vrtnje: starije tehnologije i manje vjetroturbine

    Tip III (DFIG) i IV (FRWC, DDWG) promjenjiva brzina vrtnje. Asinhroni ili sinhroni generatori. Moderne vjetrotrubine, rad u reimu MPPT, deloading strategija, regulacija napona, kompenzacija reaktivne energije.

  • Klasine elektrane Inercijalna podrka

    Klasine vjetroelektrane poremeaju aktivne snage (ispad generatora ili poveanje potronje) se suprostavljaju inercijalnim momentom (snagom) pretvarajui kinetiku energiju u elektrinu. Dakle ograniavaju brzinu propada frekvencije prema swing jednaini:

    Nakon ove faze trubine poveavaju mehaniku snagu ograniavajui maksimalni propad i dovodei sistem u stanje ekvilibrijuma.

  • Vjetroelektrane sa promjenjivom

    brzinom vrtnje Inercijalna podrka

    Energetskim pretvaraem raspregnuta frekvencija mree od mehanike frekvencije rotora.

    Inercija EES se smanjuje Nedopustivo u sistemima sa velikom penetracijom vjetroelektrana.

    Potrebno vjetaki emulirati inercijalnu podrku klasinih vjetrolektrana.

    PItanje odgovarajueg algoritma!

    EES

    Mehaniki model

    vjetroturbine i

    generatora

    Regulacija brzine

    vrtnje

  • Inercijalna podrka vjetroelektrana

    Nauni rad 1

    Predloen Model Refernce Controller (MRC) inercijalne podrke u radu:

    1. Elvisa Beirovi, Jakub Osmi, Mirza Kuljugi i Nedjeljko Peri.

    Design of Model Reference Controller of Variable Speed Wind Generators for Frequency Regulation Contribution. 2013 International Conference on Environment, Energy, Ecosystems and Development (EEEAD '13), Venice, Italy, Venice, September 28-30, 2013.

    Algoritmom se osigurava da vjetrogeneratori u inercijalnom odzivu oponaaju GUNRST (Generating Unit with Non Reheat Steam Turbine)

  • Inercijalna podrka vjetroelektrana

    Nauni rad 2 Analiza postojeih algoritama inercijalne podrke vjetroturbina.

    Predloen proporcionalni kontroler koji osigurava da inercijalni odziv vjetrolektrane ne ovisi o poetnoj brzini vjetra.

    Izvedena formula za proraun propada brzine trubine u ovisnosti o brzini vjetra.

    Rezultati predstavljeni u radu

    2. Jakub Osmi, Mirza Kuljugi, Elvisa Becirovic, and Daniel Toal.

    Analysis of active power control algorithms of variable speed wind generators for power system frequency stabilization. Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences. Available online 02 November 2013, DOI: 10.3906/elk-1307-193, Turkish Journal of Elec. Eng. &Comp. Sci.

  • Struni radovi

    3. Elvisa Beirovi, Mirza Kuljugi, Jakub Osmi.

    Analiza dinamikog odziva elektroenergetskog sistema u uvjetima integracije vjetroelektrana (Dynamic reponse analysis of power system with integrated wind power plants). 11. Savjetovanje bosanskohercegovakog Komiteta meunarodnog vijea za velike elektrine sisteme BH K CIGRE, Neum, 1519 septembar, 2013.

    4. Jakub Osmi.

    Regulacija aktivne i reaktivne snage modernih vjetrogeneratora. ENERGA, asopis strunog udruenja za solarnu energiju u BiH Energa solar, Br. 1, Stranice: 11-14, Suse energa solar, Tuzla, maj 2013.

    5. Elvisa Beirovi, Jakub Osmi, Mirza Kuljugi i Nedjeljko Peri

    Primarna regulacija frekvencije u ees s velikim udjelom vjetroelektrana. 11. savjetovanje hrvatskog ogranka Meunarodnog vijea za velike elektroenergetske sustave CIGRE, Cavtat, 10 13 novembar, 2013.

    Ostali radovi.

  • Generiki modeli vjetrogeneratora

    Vei broj proizvoaa (GE, Siemens , Enercon, Vestas itd.) vjetrogeneratora razliitih tipova i snage.

    Potrebno izgraditi model koji pokriva itav interval snaga i sve proizvoae - > GENERIKI MODEL.

    Promjenom parametara generikog modela odreenog tipa emulira se rad vjetrogeneratora neovisno o snazi ili proizvoau.

    Sinteza generikog modela je proces koji jo traje, iznova poboljavajui model.

    Glavni igrai:

    GE (PSLF)

    SIEMENS (PSS)

    Western Electricity Coordinating Council (WECC Renewable Energy Modeling Task Force)

    International Electrotechnical Commission (IEC Technical Committee TC 88, Working Group 27)

    NREL (National Renewable Energy Laboratory)

  • Generiki modeli vjetrogeneratora

    Nauni rad 3

    Analiza generikih modela i metodologija inicijalizacije parametara predloena u radu:

    3. Jakub Osmi, Mirza Kuljugi, Elvisa Becirovic, and Daniel Toal.

    Analysis and initialization of GE wind turbine control model. Under review in Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences.

  • Generiki modeli vjetrogeneratora

    -Simulator

    Realiziran simulator EES-a sa prikljuenom vjetroturbinom u Matlab/Simulink razvojnom okruenju.

    Osigurava implementaciju korisnikih algoritama upravljanja vjetroelektranom to je teko ali i skupo za realizaciju u PSS ili PSLF

    Potrebno realizirati bolji GUI.

    Za ovo potrebno osigurati vea finansijska sredstva/vrijeme kroz odgovarajui projekat i eventualno proiriti tim.

  • Doktorske disertacije, magistarski radovi

    Doktorska disertacija: E. Becirovic, Mogunost upravljanja frekvencijom EES-a u uvjetima integracije vjetroelektrana- Mentor Dr. Sc. Nedljeko Peri, komentor Dr.sc. Mirza Kuljugi

    Magistarski rad: Amra Smailagi, Utjecaj VE na ugaonu stabilnost elektriki bliskih HE - Mentor Dr. Sc. Mirza Kuljugi

    Magistarski rad: Eldin Tufeki, Modeliranje, simulacija i upravljanje PWM usmjerivaa u sistemima konverzije energije vjetra - Mentor Dr. sc. Jakub Osmi.

    Magistarski rad: Jusufovi Adnan, Generiki modeli vjetrogeneratora i upravljakih sistema vjetrogeneratora tipa III i IV Mentor Dr. sc. Jakub Osmi.

  • ELaborat

    III ELABORAT TEHNIKOG RJEENJA

    PRIKLJUKA VE PODVELEJE NA PRENOSNU MREU (2014)

    - grupa autora

  • Energetski pretvarai

    PWM usmjerivai omoguavaju dvosmjeran tok aktivne snage i rad sa Q kapacitivno ili Q induktivno.

    Posljedica upotrebe upravljih dvokvadrantnih IGBT sklopki sa povratnim diodama, odgovarajue regulacije irine impulsa i upravljanja.

  • Back to back konvertori

    Dva PWM usmjerivaa sa istosmjernim meukrugom.

    Regulacija aktivne snage izmjenjivaem na strani generatora.

    Regulacija napona DC linka i reaktivne snage na strani mree.

  • Back to back converter

    Simulator back to back konvertra, sistema za upravljanje

    irinom imulsa i sistema za upravljanje back to back

    konvertorom (vektorsko ili ugao optereenja) realiziran u

    Matlab/Simulink razvojnom okruenju.

    Potrebno poboljati GUI - vrijeme.

  • Planovi

    U toku pisanje naune knjige: Sistemi konverzije energije vjetra, autora: Jakub Osmi, Mirza Kuljigi i Amir Nuhanovi.

    Laboratorija obnovljih izvora energije: Energija vjetra i solarna energija. Modelne naprave: vjetrogeneratori, solarni paneli, energetski pretvarai

    Licencirani softver: LabVIEW, Matlab/Simulink

    Oprema

    Istraivanje

    Edukacija zainteresiranih

    Apliciranje na meunarodne projekte.

    Projektovanje

    Kontinualno objavljivanje nunih radova.