Nghiên cứu về sự ổn định của phát điện gió dọc nam châm vĩnh cửu

1 、 Giới thiệu
Với nhu cầu toàn cầu về năng lượng tái tạo ngày càng tăng, sản xuất năng lượng gió, như một hình thức năng lượng sạch và có thể tái tạo, đã nhận được sự chú ý rộng rãi. Trong số đó, phát điện gió trục thẳng đứng của nam châm vĩnh cửu đã cho thấy triển vọng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực phát điện gió do cấu trúc độc đáo và nguyên tắc làm việc của nó. Tuy nhiên, vấn đề ổn định của phát điện gió trục thẳng đứng vĩnh viễn luôn là một trong những yếu tố chính hạn chế sự phát triển của nó. Bài viết này nhằm mục đích nghiên cứu tính ổn định của việc phát điện gió dọc nam châm vĩnh cửu, phân tích các yếu tố ảnh hưởng của nó và đề xuất các chiến lược để cải thiện sự ổn định.
2 Đặc điểm cấu trúc và nguyên tắc làm việc của phát điện gió dọc nam châm vĩnh cửu
2.1 Các tính năng cấu trúc
Cấu trúc lõi của tuabin gió trục thẳng đứng vĩnh viễn bao gồm tuabin gió, trục, máy phát và tháp. Tua bin gió áp dụng thiết kế trục thẳng đứng và các lưỡi dao xoay quanh trục thẳng đứng, có thể bắt lực gió từ mọi hướng. Trình tạo áp dụng công nghệ máy phát đồng bộ nam châm vĩnh cửu, tạo ra từ trường mạnh sử dụng nam châm vĩnh cửu và hoạt động trực tiếp đồng bộ hóa với rôto mà không cần thiết bị kích thích điện. Nó có những lợi thế của trọng lượng nhẹ, hiệu quả cao và độ tin cậy tốt. Tháp mang trọng lượng của toàn bộ thiết bị và đặt tuabin gió ở độ cao thích hợp để sử dụng đầy đủ năng lượng gió.
2.2 Nguyên tắc làm việc
Nguyên tắc làm việc của phát điện gió trục thẳng đứng vĩnh viễn dựa trên nguyên tắc chuyển đổi năng lượng. Gió điều khiển các lưỡi dao quay, và các lưỡi được kết nối với trục chính, từ đó điều khiển rôto máy phát để cắt các đường cảm ứng từ tính, tạo ra dòng điện cảm ứng và nhận ra việc chuyển đổi động năng gió thành năng lượng cơ học và sau đó thành năng lượng điện của máy phát. Toàn bộ quá trình liên quan đến các nguyên tắc cơ học chất lỏng, truyền cơ học và điện từ.
3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của phát điện gió trục thẳng đứng vĩnh viễn
3.1 Hiệu quả phát điện tương đối thấp
Mặc dù thế hệ năng lượng gió trục thẳng đứng của nam châm vĩnh cửu có ưu điểm trong việc khởi động tốc độ gió thấp và thích ứng hướng gió phức tạp, hiệu suất phát điện của nó tương đối thấp, đòi hỏi diện tích lớn hơn và nhiều thiết bị hơn để đạt được công suất phát điện tương tự. Điều này ở một mức độ nào đó đã ảnh hưởng đến sự ổn định và kinh tế của việc sản xuất điện.
3.2 Các vấn đề về căng thẳng và mệt mỏi cơ học
Trong quá trình hoạt động, các lưỡi của một tuabin gió dọc nam châm vĩnh cửu cần phải chịu được liên tục thay đổi gió và hướng, dẫn đến căng thẳng cơ học đáng kể và tổn thương mệt mỏi đối với các lưỡi dao và các thành phần cơ học. Điều này có thể ảnh hưởng đến hoạt động ổn định dài hạn của máy phát điện.
3.3 Độ phức tạp của các chiến lược kiểm soát
Chiến lược kiểm soát của các tuabin gió trục thẳng đứng vĩnh viễn là tương đối phức tạp, đòi hỏi phải theo dõi thời gian thực về tốc độ gió, hướng gió và trạng thái máy phát, và điều chỉnh tốc độ và hướng của tuabin gió theo thuật toán điều khiển để đạt được hiệu suất phát điện tối ưu. Mức độ tối ưu hóa chiến lược kiểm soát ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định và hiệu quả hoạt động của máy phát điện.
4 Chiến lược để cải thiện tính ổn định của phát điện gió dọc nam châm vĩnh cửu
4.1 Thiết kế tối ưu hóa
Cải thiện hiệu quả chụp gió bằng cách cải thiện hình dạng và vật liệu của trục và cánh quạt dọc; Tối ưu hóa các tham số như số lưỡi, chiều rộng lưỡi và góc nghiêng lưỡi để cải thiện hiệu suất phát điện của nó ở các tốc độ gió khác nhau; Cải thiện phân phối từ trường và mật độ thông lượng của máy phát để tăng cường hiệu quả chuyển đổi năng lượng điện. Ngoài ra, việc sử dụng các cấu trúc mới như các bộ tạo nam châm vĩnh cửu trục có thể cải thiện hơn nữa sự ổn định và hiệu quả của máy phát.
4.2 Cải thiện chiến lược kiểm soát
Giới thiệu lý thuyết kiểm soát hiện đại và các thuật toán trí tuệ nhân tạo, như học sâu, để tối ưu hóa khả năng thích ứng và hiệu quả hoạt động của các tuabin gió; Áp dụng các chiến lược kiểm soát thông minh như bảo trì dự đoán dựa trên dữ liệu và kiểm soát thích ứng để cung cấp các đảm bảo cho hoạt động ổn định lâu dài của các tuabin gió.
4.3 Tăng cường quản lý hoạt động và bảo trì
Thiết lập một hệ thống quản lý hoạt động và bảo trì toàn diện, thường xuyên kiểm tra và duy trì tua -bin gió; Áp dụng công nghệ giám sát nâng cao để giám sát tình trạng hoạt động thời gian thực của tuabin gió; Phát triển các kế hoạch khẩn cấp để đảm bảo phản ứng nhanh và xử lý các lỗi trong trường hợp các tình huống bất ngờ.
5 Kết luận và khách hàng tiềm năng
Phản ứng năng lượng gió trục thẳng đứng của nam châm vĩnh cửu có những ưu điểm đáng kể trong việc khởi động tốc độ gió thấp và thích ứng hướng gió phức tạp, nhưng hiệu quả phát điện tương đối thấp và các vấn đề ổn định vẫn là các yếu tố chính hạn chế sự phát triển của nó. Bằng cách tối ưu hóa thiết kế, cải thiện các chiến lược kiểm soát và tăng cường quản lý vận hành và bảo trì, sự ổn định của phát điện gió trục dọc vĩnh viễn có thể được tăng cường một cách hiệu quả. Trong tương lai, với sự tiến bộ và đổi mới liên tục của công nghệ, phát điện gió trục dọc vĩnh viễn dự kiến ​​sẽ đóng một vai trò lớn hơn trong lĩnh vực năng lượng sạch, góp phần chuyển đổi năng lượng toàn cầu và phát triển bền vững.