تحقیقات در مورد پایداری تولید انرژی باد محور عمودی دائمی

1 、 مقدمه
با افزایش تقاضای جهانی برای انرژی های تجدید پذیر ، تولید انرژی باد ، به عنوان یک نوع انرژی تمیز و تجدید پذیر ، مورد توجه گسترده ای قرار گرفته است. در میان آنها ، محور عمودی آهنربای دائمی تولید باد ، چشم انداز کاربردهای گسترده ای را در زمینه تولید انرژی باد به دلیل ساختار منحصر به فرد و اصل کار نشان داده است. با این حال ، مسئله پایداری تولید برق محور عمودی آهنربای دائمی همیشه یکی از عوامل اصلی محدود کننده توسعه آن بوده است. این مقاله با هدف بررسی پایداری تولید برق محور عمودی آهنربای دائمی ، تجزیه و تحلیل عوامل تأثیرگذار آن و ارائه راهکارهایی برای بهبود ثبات انجام شده است.
2 、 خصوصیات ساختاری و اصل کار از تولید برق محور عمودی آهنربای دائمی
2.1 ویژگی های ساختاری
ساختار اصلی یک توربین بادی محور عمودی آهنربای دائمی شامل توربین بادی ، شافت ، ژنراتور و برج است. توربین بادی یک طرح محور عمودی را اتخاذ می کند ، و تیغه ها در اطراف محور عمودی می چرخند ، که می تواند نیروی باد را از همه جهات ضبط کند. این ژنراتور فناوری ژنراتور همزمان آهنربا را اتخاذ می کند ، که یک میدان مغناطیسی قوی را با استفاده از آهنرباهای دائمی ایجاد می کند و مستقیماً در هماهنگ سازی با روتور کار می کند بدون نیاز به دستگاه تحریک الکتریکی. این مزایای وزن سبک ، راندمان بالا و قابلیت اطمینان خوب را دارد. این برج وزن کل دستگاه را تحمل می کند و توربین بادی را در ارتفاع مناسب قرار می دهد تا از انرژی باد به طور کامل استفاده کند.
2.2 اصل کار
اصل کار تولید برق محور عمودی آهنربای دائمی بر اساس اصل تبدیل انرژی است. باد تیغه ها را برای چرخش سوق می دهد و تیغه ها به شافت اصلی وصل می شوند ، که به نوبه خود روتور ژنراتور را برای برش خطوط القایی مغناطیسی ، تولید جریان ناشی از آن سوق می دهد و تبدیل انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی ژنراتور را تحقق می بخشد. کل فرآیند شامل اصول مکانیک سیالات ، انتقال مکانیکی و الکترومغناطیسی است.
3 、 عوامل مؤثر بر پایداری تولید برق محور عمودی آهنربای دائمی
3.1 راندمان تولید انرژی نسبتاً کم
اگرچه محور عمودی آهنربای دائمی تولید انرژی باد در راه اندازی سرعت باد کم و سازگاری پیچیده جهت باد مزایایی دارد ، راندمان تولید برق آن نسبتاً کم است و برای دستیابی به همان ظرفیت تولید برق ، به یک منطقه بزرگتر و تجهیزات بیشتری نیاز دارد. این امر تا حدودی بر ثبات و اقتصاد تولید برق آن تأثیر گذاشته است.
3.2 استرس مکانیکی و مشکلات خستگی
در حین کار ، تیغه های یک محور عمودی آهنربا دائمی باید در برابر تغییر مداوم باد و جهت مقاومت کنند و در نتیجه استرس مکانیکی قابل توجهی و آسیب خستگی به تیغه ها و اجزای مکانیکی ایجاد می شود. این ممکن است بر عملکرد پایدار طولانی مدت ژنراتور تأثیر بگذارد.
3.3 پیچیدگی استراتژی های کنترل
استراتژی کنترل توربین های بادی محور عمودی آهنربای دائمی نسبتاً پیچیده است و نیاز به نظارت در زمان واقعی بر سرعت باد ، جهت باد و وضعیت ژنراتور و تنظیم سرعت و جهت توربین بادی با توجه به الگوریتم های کنترل برای دستیابی به عملکرد بهینه تولید برق دارد. میزان بهینه سازی استراتژی کنترل به طور مستقیم بر ثبات و کارآیی عملیاتی ژنراتور تأثیر می گذارد.
4 、 استراتژی هایی برای بهبود پایداری تولید برق محور عمودی آهنربای دائمی
4.1 طراحی بهینه سازی
با بهبود شکل و مواد محور عمودی و روتور ، بازده ضبط باد را بهبود بخشید. پارامترهایی مانند شماره تیغه ، عرض تیغه و زاویه تمایل تیغه را بهینه کنید تا عملکرد تولید برق خود را با سرعت باد مختلف بهبود بخشید. توزیع میدان مغناطیسی و چگالی شار ژنراتور را بهبود بخشید تا راندمان تبدیل انرژی الکتریکی آن افزایش یابد. علاوه بر این ، استفاده از ساختارهای جدید مانند ژنراتورهای آهنربای دائمی شار محوری می تواند باعث افزایش ثبات و کارآیی ژنراتور شود.
4.2 استراتژی کنترل را بهبود بخشید
تئوری کنترل مدرن و الگوریتم های هوش مصنوعی مانند یادگیری عمیق را برای بهینه سازی سازگاری و کارآیی عملیاتی توربین های بادی معرفی کنید. اتخاذ استراتژی های کنترل هوشمند مانند نگهداری پیش بینی کننده داده محور و کنترل تطبیقی ​​برای ارائه تضمین هایی برای عملکرد پایدار طولانی مدت توربین های بادی.
4.3 مدیریت عملکرد و نگهداری
ایجاد یک سیستم جامع مدیریت و مدیریت نگهداری ، به طور مرتب توربین های بادی را بازرسی و نگهداری کنید. اتخاذ فناوری نظارت پیشرفته برای نظارت بر وضعیت عملکرد در زمان واقعی توربین های بادی. برنامه های اضطراری را برای اطمینان از پاسخ سریع و رسیدگی به گسلها در صورت وجود شرایط غیر منتظره تهیه کنید.
5 、 نتیجه گیری و چشم انداز
محور عمودی آهنربای دائمی تولید برق باد از مزایای قابل توجهی در سرعت کم سرعت باد و سازگاری پیچیده جهت باد برخوردار است ، اما بهره وری تولید انرژی نسبتاً کم آن و مسائل پایداری هنوز هم عوامل اصلی محدود کننده توسعه آن هستند. با بهینه سازی طراحی ، بهبود استراتژی های کنترل و تقویت عملکرد و مدیریت نگهداری ، پایداری تولید نیروی باد محور عمودی آهنربای دائمی می تواند به طور مؤثر افزایش یابد. در آینده ، با پیشرفت مداوم و نوآوری فناوری ، انتظار می رود که تولید برق محور عمودی آهنربای دائمی نقش بیشتری در زمینه انرژی پاک داشته باشد و به انتقال جهانی انرژی و توسعه پایدار کمک کند.