1. Visión general del sistema generador de turbinas eólicas

1.1 Característica del sistema

• Generador de imán permanente de baja velocidad, diseño de transmisión sin engranajes de accionamiento directo.

• La tecnología de control de inclinación activa asegura la estabilidad de la potencia de salida en vientos fuertes.

• Múltiples protecciones de seguridad para inclinación individual, frenos mecánicos, electromagnéticos y guiñada activa.

• Equipado con generador de imán de baja velocidad con convertidor de potencia total, adecuado para sistemas de conexión a red multinacional.

• Conexión directa de 400V a la red y conexión al sistema de distribución de carga cercano, que es autoabastecido y suficiente electricidad conectada a la red, para una transmisión de energía eficiente.

• El sistema de monitoreo remoto SCADA es una característica de monitoreo en tiempo real, estadísticas de informes, diagnóstico de fallas y gestión integrada de operación y mantenimiento.

• Adecuado para parque industrial, puerto marítimo, campo petrolero, mina, aldea, área de servicio de autopista, etc.

1.2 Breve introducción a la turbina eólica

1.2.1 Apariencia general de la WTG

Figura 1 Diagrama de contorno del sistema generador de turbinas eólicas LB32

1.2.2 Rotor eólico

El rotor eólico se utiliza para convertir la energía cinética del aire en la energía mecánica del rotor eólico. La turbina eólica adopta un tipo de tres palas, tipo de viento que se ajusta activamente a través del mecanismo de inclinación. El material de la pala utiliza fibra de vidrio reforzada.

1.2.3 Nacelle

La nacelle está conectada al generador y a la torre, que contiene el sistema de transmisión de guiñada, sistema de control de amortiguadores, sistema de control de turbinas eólicas, sensores, sistema de medición del viento, sistema de advertencia de aviación, pasaje para el personal, etc., como se muestra en la figura.

1.2.4 Mecanismo de inclinación independiente de tres palas

La inclinación de la WTG ajusta el ángulo de cara al viento de las palas, y sus funciones principales son el ajuste de potencia y el control de velocidad de rotación. Incluye principalmente el cubo, reductor de inclinación, motor de accionamiento, controlador de inclinación, dispositivo de detección de velocidad de ángulo, etc. El cubo adopta una estructura esférica, que tiene buena fundibilidad y alta resistencia, como se muestra en la imagen de la izquierda a continuación:

1.2.5 Generador y sistema de frenado

El generador convierte la energía cinética mecánica del rotor eólico en energía eléctrica. Está compuesto por estator, rotor, disco de freno, sistema de frenado y dispositivo de detección. El eje principal de la WTG se frena para realizar el frenado de las palas, que está compuesto por disco de freno y sistema de freno hidráulico, como se muestra en la parte derecha arriba. Como se muestra en la figura.

1.2.6 Sistema de guiñada

La turbina eólica adopta guiñada activa para dirigir el viento y consiste en tres dispositivos de accionamiento de guiñada, dispositivo de detección de ángulo de guiñada, dispositivo de detección de torsión y freno hidráulico. El frenado de guiñada se realiza mediante un motor de reducción de guiñada, que utiliza un freno electromagnético.

1.2.7 Sistema de lubricación

El sistema de lubricación de la WTG consiste en lubricación automática y lubricación manual. El rodamiento pivotante de guiñada y la lubricación del eje principal delantero y trasero del generador son sistemas de lubricación automática independientes. Los tres rodamientos de inclinación independientes son sistemas de lubricación independientes y cada posición de rodamiento está equipada con una botella de recolección de aceite usado.

1.2.8 Torre

La torre desempeña principalmente el papel de soportar la nacelle, el generador y el rotor eólico. Consiste en la torre misma, escalera, iluminación y dispositivos de protección de seguridad de la escalera. Cada piso de la torre está equipado con una plataforma para instalación y descanso, etc.

2. Parámetro técnico del sistema

2.1 Parámetro del sistema generador de turbinas eólicas

2.2 Parámetro de componentes de la turbina eólica

2.3 Requisitos ambientales

2.4 Requisitos de conexión a la red

3. Configuración del sistema

3.1 Diagrama de conexión del sistema

El sistema generador de turbinas eólicas está compuesto por generador de turbina eólica, controlador de conexión a la red e inversor de conexión a la red. (ver la foto siguiente)

3.2 Dibujo eléctrico del sistema

4. Rendimiento

4.1 Curva de potencia

Instrucciones de uso para la curva de potencia:

1. Fuente de datos: la fuente de datos de la curva de potencia listada en la tabla es el resultado del cálculo basado en los datos de eficiencia aerodinámica teórica de las palas y la eficiencia de cada componente del sistema generador de turbinas eólicas, que es equivalente a los datos bajo la densidad de aire estándar (1.225g/L).

2. Norma de referencia: IEC 61400-12-1

3. Consideraciones de aplicación: al evaluar el sitio, la curva de potencia necesita ser convertida de acuerdo con la densidad de aire real de la ubicación del sitio. Para métodos de conversión relacionados, consulte IEC 61400-12-1.

4.2 Producción anual de electricidad

Instrucciones de uso para la generación de electricidad:

1. Fuente de datos: la generación de electricidad es un valor teórico calculado de acuerdo con el método de cálculo de IEC 61400-12-1 basado en la curva de potencia anterior.

2. Norma de referencia: IEC 61400-12-1, asumiendo que la distribución del viento es distribución de Rayleigh.

3. Consideraciones de aplicación: la generación real de electricidad de WTG está relacionada con factores como temperatura del sitio, altitud, distribución del viento, obstáculos cercanos, entorno fuera de límite y condiciones de transmisión de la red.

4.1 Coeficiente de empuje

Ilustración del coeficiente de empuje:

1. Fuente de datos: el coeficiente de empuje es un valor teórico obtenido por el software Bladed basado en la simulación de datos de WTG.

2. Estándar de referencia: lEC61400-1, el coeficiente de empuje es el valor de operación en estado estacionario de WTG.

3. Consideraciones de aplicación: el coeficiente de empuje real está relacionado con factores como la velocidad del viento instantánea, la velocidad de rotación instantánea, el ángulo de inclinación, la rugosidad de la superficie de la pala y el medio ambiente.

5. Sistema de control electrónico

El sistema de control del generador eólico incluye la unidad de control central de WTG, control de accionamiento de inclinación, control de accionamiento de guiñada, monitoreo ambiental, interacción humano-computadora y conversión de energía, que realiza el control automático de operación de WTG y maximiza la utilización de energía eólica. La utilización y procesamiento de diversos eventos tienen las siguientes características,

1) Estabilidad y fiabilidad del hardware: sistema de control distribuido basado en PLC, utilizando buses CANopen y EtherCAT maduros para la conexión del sistema.

2) Madurez y completitud del software: biblioteca de código estándar de turbinas eólicas y estrategia de control con un rendimiento superior en la mejora de la eficiencia de generación de electricidad y control de carga.

3) Flexibilidad del control de inclinación: uso de diferentes estrategias de control bajo diferentes condiciones de trabajo, como la sección de arranque en viento ligero, sección de velocidad de viento nominal, sección de control de viento fuerte, velocidad de viento fuera de límite, etc. para maximizar la utilización de energía eólica y la operación segura de WTG.

4) MPPT de viento: combinado con la densidad del aire en tiempo real y ajuste dinámico de los parámetros de control de torque para asegurar el MPPT de la energía eólica Cp.

5) Estrategia de guiñada inteligente: estrategias inteligentes de desenrollado y dirección del viento equilibran la precisión de la dirección del viento y la frecuencia de acción para mejorar la capacidad de captura del viento.

6) Protección integral: sistema de protección de turbinas eólicas completo con estrategias de protección de múltiples niveles para maximizar la utilización.

7) Control de optimización de carga: control de flexibilidad, aislamiento de vibraciones en la zona de resonancia de la torre, supresión de velocidad de viento fuerte, ajuste flexible de la tasa de inclinación, etc.

8) Monitoreo y diagnóstico inteligente: código de estado completo, lógica de protección y gestión de derechos de usuario para maximizar la seguridad de WTG.

9) Operación eficiente y solución de problemas de mantenimiento: abundantes registros de operación, fallos, operación y registros de grabación de fallos permiten una operación eficiente y solución de problemas de mantenimiento.

10) Monitoreo ambiental abundante: WTG tiene diversas funciones de monitoreo como velocidad del viento, dirección del viento, presión del aire, temperatura, humedad, vibración, etc.

11) Monitoreo y depuración convenientes: monitoreo y visualización de datos en tiempo real de WTG, y la pantalla de operación de LoT realiza la carga simultánea de datos operativos en la nube.

12) Conexión simple a la red eléctrica: utilizando un convertidor que cumple con los estándares de la red, que puede conectarse directamente a la red de distribución de baja tensión de 400V.

5.1 Controlador

5.2 Convertidor de conexión a la red

6. Torre y Fundación

La construcción de la fundación necesita pasar por procedimientos de inicio, traer herramientas y materiales, excavación y nivelación de la zanja de la fundación, excavación de zanjas para cables y pozos de mampostería, pre-inserción de varillas de tierra y encofrado de cojín y vertido (C25), instalación de secciones de fundación (grúa de 25 toneladas), la producción y unión de partes empotradas, corte y soporte de encofrado, vertido de la zanja de la fundación (C35), y el mantenimiento de la fundación tomará al menos 20 días.

6.1 Diagrama de apariencia general (35m)

6.1 Carga de la fundación superior

6.2 Fundación de referencia

7. Transporte de turbinas eólicas

Los componentes principales de WTGS están listados y el diagrama de carga es el siguiente:

8. Solicitud de izaje

Para asegurar el tiempo de izaje, el izaje de la torre y el ensamblaje del rotor eólico se llevan a cabo simultáneamente. Los requisitos para el sitio son muy estrictos. Es necesario asegurar que haya espacio para la colocación e instalación de componentes. El área plana del sitio debe ser más amplia para facilitar la disposición de la instalación de izaje. La torre necesita ser colocada en un área plana de 20 metros de largo y 10 metros de ancho, y las palas necesitan ser colocadas en un área plana de 25 metros de largo y 32 metros de ancho para el ensamblaje de la rueda eólica.

El camino necesita asegurar el paso de vehículos de plataforma de 17.5 metros. El radio de giro es mayor a 15m. La geología no debe ser blanda, de lo contrario, necesita ser pavimentada con arena y grava.

La lista de requisitos principales de herramientas para cada etapa de izaje es la siguiente:

9. Monitoreo remoto SCADA
Sistema de monitoreo remoto CUBE3.0 con funciones y características del sistema:

• Transmisión de datos: la conexión y la interacción de datos se pueden llevar a cabo a través de redes cableadas/inalámbricas y el método de acceso es flexible y conveniente.

• Monitoreo en tiempo real: iniciar sesión en la página web en cualquier momento y lugar para observar y analizar el estado de operación en tiempo real.

• Registro de datos: registrar diversas informaciones de operación, meteorológicas, datos de red, generación de electricidad y otros tipos de datos.

• Análisis de informes: se pueden hacer estadísticas de cada cantidad de monitoreo y registros de fallas por día, mes y año, y se pueden generar informes.

• Alarma de fallas: la información de fallas puede ser notificada al personal de operación y mantenimiento de manera oportuna clasificando previamente varios tipos de fallas.

• Gestión de operación y mantenimiento: registrar cada información de operación y mantenimiento y proporcionar recordatorios de estado de operación y mantenimiento de acuerdo con los requisitos de mantenimiento.

• Seguridad y fiabilidad: el servidor está construido sobre una plataforma de nube de terceros, lo que hace que el servicio de red sea seguro y fiable.