البحث عن استقرار توليد طاقة الرياح الرأسية المغناطيسية الدائمة

1 、 مقدمة
مع زيادة الطلب العالمي على الطاقة المتجددة ، تلقى توليد طاقة الرياح ، كشكل نظيف ومتجدد من الطاقة ، اهتمامًا واسع النطاق. من بينها ، أظهر توليد طاقة الرياح الرأسية في المحور المغناطيسي آفاقًا واسعة في مجال توليد طاقة الرياح بسبب هيكله الفريد ومبدأ العمل. ومع ذلك ، فإن قضية الاستقرار من توليد طاقة الرياح العمودي للمحور المغناطيسي الدائم كان دائمًا أحد العوامل الرئيسية التي تقيد تطورها. تهدف هذه المقالة إلى دراسة استقرار توليد طاقة الرياح العمودية للمغناطية الدائمة ، وتحليل العوامل المؤثرة ، واقتراح استراتيجيات لتحسين الاستقرار.
2 、 الخصائص الهيكلية ومبدأ العمل لتوليد طاقة الرياح الرأسية المغناطيسية الدائمة
2.1 الميزات الهيكلية
يشمل التركيب الأساسي لتوربينات الرياح الرأسية المغناطيسية الدائمة توربينات الرياح ، والعمود ، والمولد ، والبرج. تتبنى توربينات الرياح تصميم محور عمودي ، وتدور الشفرات حول المحور العمودي ، والتي يمكن أن تلتقط قوة الرياح من جميع الاتجاهات. يتبنى المولد تقنية مولد متزامنة مغناطيس دائمة ، والتي تولد مجالًا مغناطيسيًا قويًا باستخدام مغناطيس دائم ويعمل مباشرة في المزامنة مع الدوار دون الحاجة إلى جهاز الإثارة الكهربائية. لديها مزايا الوزن الخفيف والكفاءة العالية والموثوقية الجيدة. يحمل البرج وزن الجهاز بأكمله ويضع توربينات الرياح على ارتفاع مناسب لاستخدام طاقة الرياح بالكامل.
2.2 مبدأ العمل
يعتمد مبدأ العمل لتوليد طاقة الرياح الرأسية المحور المغناطيسي الدائم على مبدأ تحويل الطاقة. تعمل الرياح على دفع الشفرات إلى الدوران ، وتتصل الشفرات بالعمود الرئيسي ، والتي بدورها تدفع دوار المولد لقطع خطوط الحث المغناطيسي ، وتوليد التيار المستحث ، وتحقق تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى الطاقة الميكانيكية الشفرة ثم إلى الطاقة الكهربائية المولدة. تتضمن العملية برمتها مبادئ ميكانيكا السوائل ، والنقل الميكانيكي ، والكهرومغناطيسية.
3 、 العوامل التي تؤثر على استقرار توليد طاقة الرياح الرأسية المغناطيسية الدائمة
3.1 كفاءة توليد الطاقة المنخفضة نسبيًا
على الرغم من أن توليد طاقة الرياح في المحور الرأسي الدائم له مزايا في بدء تشغيل سرعة الرياح المنخفضة والتكيف مع اتجاه الرياح المعقدة ، فإن كفاءة توليد الطاقة منخفضة نسبيًا ، مما يتطلب مساحة أكبر والمزيد من المعدات لتحقيق نفس قدرة توليد الطاقة. هذا قد أثر إلى حد ما على استقرار واقتصاد توليد الطاقة.
3.2 قضايا الإجهاد الميكانيكي والتعب
أثناء التشغيل ، تحتاج شفرات توربينات الرياح العمودية الدائمة للمحور المغناطيسي إلى مواجهة الرياح والاتجاه باستمرار ، مما يؤدي إلى تلف التوتر الميكانيكي والتعب بشكل مستمر للشفرات والمكونات الميكانيكية. قد يؤثر هذا على التشغيل المستقر على المدى الطويل للمولد.
3.3 تعقيد استراتيجيات التحكم
إن استراتيجية التحكم في توربينات الرياح الرأسية المحور الرأسي الدائم معقدة نسبيًا ، مما يتطلب مراقبة في الوقت الفعلي لسرعة الرياح ، واتجاه الرياح ، وحالة المولد ، وضبط سرعة واتجاه توربينات الرياح وفقًا لخوارزميات التحكم لتحقيق أداء توليد الطاقة الأمثل. تؤثر درجة تحسين استراتيجية التحكم بشكل مباشر على استقرار المولد والكفاءة التشغيلية.
4 、 استراتيجيات لتحسين استقرار توليد طاقة الرياح الرأسية المغناطيسية الدائمة
4.1 تصميم التحسين
تحسين كفاءة التقاط الرياح عن طريق تحسين شكل ومواد المحور الرأسي والدوار ؛ قم بتحسين المعلمات مثل رقم الشفرة ، وعرض الشفرة ، وزاوية ميل الشفرة لتحسين أداء توليد الطاقة بسرعات الرياح المختلفة ؛ تحسين توزيع المجال المغناطيسي وكثافة التدفق للمولد لتعزيز كفاءة تحويل الطاقة الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي استخدام هياكل جديدة مثل مولدات المغناطيس الدائمة للتدفق المحوري إلى تحسين ثبات وكفاءة المولد.
4.2 تحسين استراتيجية التحكم
إدخال نظرية التحكم الحديثة وخوارزميات الذكاء الاصطناعي ، مثل التعلم العميق ، لتحسين القدرة على التكيف والكفاءة التشغيلية لتوربينات الرياح ؛ اعتماد استراتيجيات التحكم الذكية مثل الصيانة التنبؤية التي تعتمد على البيانات والتحكم التكيفي لتوفير ضمانات للتشغيل المستقر على المدى الطويل لتوربينات الرياح.
4.3 تعزيز إدارة التشغيل والصيانة
إنشاء نظام شامل للتشغيل والصيانة ، وتفقد وصيانة توربينات الرياح بانتظام ؛ اعتماد تكنولوجيا المراقبة المتقدمة لمراقبة حالة التشغيل في الوقت الفعلي لتوربينات الرياح ؛ تطوير خطط الطوارئ لضمان استجابة سريعة ومعالجة الأخطاء في حالة وجود مواقف غير متوقعة.
5 、 الاستنتاج والتوقع
إن توليد طاقة الرياح الرأسية الدائمة للمحور المغناطيسي له مزايا كبيرة في بدء تشغيل سرعة الرياح المنخفضة والتكيف مع اتجاه الرياح المعقدة ، لكن مشكلات توليد الطاقة المنخفضة نسبيًا لا تزال عوامل رئيسية تقيد تطورها. من خلال تحسين التصميم ، وتحسين استراتيجيات التحكم ، وتعزيز إدارة التشغيل وصيانة ، يمكن تعزيز استقرار توليد طاقة الرياح الرأسية المغناطيسية الدائمة بشكل فعال. في المستقبل ، مع التقدم المستمر والابتكار في التكنولوجيا ، من المتوقع أن يلعب توليد طاقة الرياح الرأسية المغناطيسية دورًا أكبر في مجال الطاقة النظيفة ، مما يساهم في انتقال الطاقة العالمي والتنمية المستدامة.