Produção Distribuída e Energias Renováveis. Produção Distribuída e Energias Renováveis - Centrais Eólicas. J. A. Peças Lopes

Transcrição

1 - Centrai Eólica J. A. Peça Lope ntrodução Aumento da Produção de origem Eólica: Com integração na de eléctrica interligada; Sitema iolado: Sitema híbrido (eólico - dieel) Utilização ccente como ultado de: Neceidade da dução de emiõe de CO Autonomia de itema iolado Caracterizado por apentam cuto de produção muito elevado (cuto de combutível e cuto de tranporte)

2 ntrodução Situação Actual / Deenvolvento Tecnológico

3 Critério de elecção de locai -Análie da etrutura do vento Análie etatítica ob o comportamento do vento: Perfi de velocidade média; Avaliação de turbulência; Avaliação da vel. Máxa; nfluência da morfologia do local modelo WASP. Proxidade a via de aceo e a linha de energia; mpacto ambiental; Cálculo da potência diponível e energia média fornecida On-ho e Off-ho Grande aerogerado 3

4 On-ho 4

5 Off-ho mpacto ambientai e outro mpacto viual mpacto em termo de ruído; 700 Ditance whe the noie level i under 40 db(a) for a certain number of wind turbine Ditance (m) Utilização do olo; Ave; nterferência electromagnética (antena, feixe herteziano); Segurança de peoa Number of wind turmine 5

6 Potência diponível P = ρc AV 3 w p w onde: P w é a potência mecânica do rotor (W) V w velocidade do vento no centro do rotor (m/) Α=πR uperfície varrida pela pá (m ) R raio da pá (m) ρ denidade do ar (kg/m 3 ),3 kg/m3 C p coeficiente aerodinâmico do rotor (típico = 0,4) O binário mecânico pode er calculado a partir de P w : T w = P ω w R Potência diponível O coeficiente, C p, é a percentagem da energia cinética da maa de ar incidente no rotor que é convertida em energia mecânica, endo dada por: C p 6 λi λi ( λ, θ ) = θ 5 e Onde: β ó ângulo de pao da pá (pitch angle) λ é a lação de velocidade da pá (tip peed ratio), definida como: Rω R λ = V w.5 6

7 Potência Diponível Curva Cp=f(Tip peed ratio) Cp max = 0.58 Turbina de vel. Variável ão operada de forma a obter o melhor ndento Potência diponível P=K opt ω 3 7

8 Potência diponível Produção eperada A potência intalada tem uma probabilidade baixa de vir a er produzida Curva de duração da produção anual de um parque eólico normalizada para a potência intalada 8

9 Aumento da produção de energia Aumento da potência intalada P intalada (MW) PintB C PintA B A 8760 (h) Curva de duração da produção anual de um parque eólico para doi valo de potência intalada Controlo do ângulo de Pitch È neceário modelizar o comportamento do controlo de pitch P mec_f [pu] - Σ k p ki Ângulo de ferêcia θ f [grau] Σ - k T Ângulo de pitch θ [grau] P mec [pu] 0 Outra técnica: -Active tall ( θ negativo); -Paive tall 9

10 Repota ao controlo do ângulo da pá CGRE TF38.00 Tipo de Gerado 0

11 Tipo de gerado Gerador aíncrono: Dictamente ligado à de; Ligado à de via DC; Com controlo dinâmico de delizamento; Double-fed induction machine P jq g g ig v ia i ωr v a v r ir C v dc C dc / ac Controller ac / dc Controller Crowbar Protection Modelo eléctrico Gerador aíncrono convencional (modelo de 3º ordem) Electrical behavior = π f ( ( X X' ) ) t T o = π f ( ( X X' ) ) t T o X X X' X m r X = e ; r X X = Xe Xm; T m o = X m X r π f 0 R ( ) r Mechanical behavior V = R eelectrical X' behavior ω πf = ( P mec P g ) V = X' R e t H P g = Q g =. π.f ω =. π.f

12 Modelo Eléctrico Gerado aíncrono duplamente alentado ded ' L m ed ( X X ) i = q eq vqr dt T ω ω o Lrr (6) deq ' Lm = eq ( X X ) i d ωed ω vdr dt T o Lrr rotor peed control qr ω dω r f - K = ( Tm Te ) KP (7) dt J Kv T v qf - K P K v qr ωra Terminal voltage control dr Vtf - K P3 K 3 Kt T t df - K P K v dr Vt Modelo eléctrico Gerador aíncrono duplamente alentado (Operação do crow bar) P jq g g i g v i a i ω r v a v r i r C v dc C ac / dc Controller dc / ac Controller C rowbar Protection

13 Solução genérica uual Lay-out de parque eólico SUBESTAÇÃO Ligação obrigatória Ligação uplementar Soluçõe típica Lay-out de parque eólico AG 3 AG AG 3 AG 4 AG 5 AG 6 AG 7 AG 8 AG 9 AG 0 AG AG AG 3 AG Comprento (m) Secção (mm ) SUBESTAÇÃO AG AG AG 3 AG 4 AG 5 AG 6 AG AG 5 AG 6 AG 7 AG 8 AG 9 AG Comprento (m) Secção (mm ) Comprento (m) Secção (mm ) AG 8 AG 9 AG 0 AG AG AG 3 AG SUBESTAÇÃO AG 5 AG 6 AG 7 AG 8 AG 9 AG Comprento (m) Secção (mm )

14 Problema Variaçõe de tenão em ge permanente e tranitório Produção de flicker ; njecção de harmónico na de; Qualidade da onda Congetionamento em ramo do itema com baixa probabilidade de ocorrência; Dificuldade de getão técnica do itema: Neceidade de maio erva ecundária; Neceidade de maio erva terciária. Problema na etabilidade e comportamento dinâmico do itema Problema Comportamento perante oco de tenão EON Veta REE ABB ESB 4

15 Variabilidade do curo prário /0/0 3/0/0 4/0/0 5/0/0 6/0/0 7/0/0 8/0/0 Date Neceidade fazer a pvião da produção eólica para a próxa hora (4 a 48 hora). ntegração em de olada SCADA SCADA Load Focating Databae Renewable Focating Scheduler Security Aement Unit Commitment Economic Dipatch Security Monitoring 5

16 Concluõe Tendência para a utilização de máquina de potência cada vez maio ---- MW; 3MW, 4,5 MW; Utilização ccente de itema baeado em electrónica de potência para optização da produção e melhor integração no itema (algun problema pitem contudo); Ccento da produção off-ho mpacto ccente na operação do itema; Nova funcionalidade no itema de getão e controlo Do tipo EMS e DMS Neceidade de harmonizar a gulamentação e tandard para permitir a integração na de deta produção; Nova ferramenta de planeamento. 6