Lyseekil Project
| Сайт испытаний на волны Лисекила | |
|---|---|
 | |
| Страна | Швеция |
| Расположение | Lysekil, Västra Götaland County |
| Координаты | 58 ° 12′N 11 ° 22′E / 58,200 ° с.ш. 11,367 ° E |
| Статус | Введено в эксплуатацию |
| Строительство началось | 2004 |
| Комиссия дата | 2006 |
| Оператор (ы) | Университетский центр Упсала по поводу преобразования электрической энергии возобновляемых источников энергии |
| Производство электроэнергии | |
| Единицы в эксплуатации | 11 |
| Сделать и модели | 260 кВт |
Проект Lysekil - это постоянный проект по волновой энергетике , который управляет Центром возобновляемой электроэнергии в Уппсальском университете в Швеции. Он расположен к югу от Лисекила , округ Вястра Гёталанд , на западном побережье, примерно в 100 км (62 мили) к северу от Гетеборга . По состоянию на февраль 2024 года [update] На площадке было расположено 11 волновых преобразователей энергии (WECS), с общей мощностью 260 кВт. [ 1 ]
Введение
[ редактировать ]Основная характеристика взаимодействия между волнами и WEC заключается в том, что энергия преобразуется в больших силах и низких скоростях из -за характеристики океанских волн. Поскольку обычные генераторы предназначены для высокоскоростного вращательного движения, традиционная система взлета волны использует ряд промежуточных этапов, например, гидравлики или турбин , чтобы преобразовать это медленное движение волны, что делает его подходящим для этих генераторов. [ 2 ]
Другой способ решения проблемы; Вместо того, чтобы адаптировать волны к системе с отключением питания, адаптирует систему к волнам. Это может быть сделано с помощью WEC с прямым управлением (преобразователя энергии волны) с линейным генератором . Преимущество этой установки - менее сложная механическая система с потенциально меньшей потребностью в техническом обслуживании. Одним из недостатков с такой системой является более сложная передача мощности в сетку. Это связано с характеристиками генерируемого напряжения , которое будет варьироваться как по амплитуде , так и по частоте . [ 2 ] [ 3 ]
В проекте Lysekil одной из целей состояла в том, чтобы разработать простую и надежную систему волновой энергии с низкой потребностью в техническом обслуживании. Подход заключался в том, чтобы найти систему с небольшим количеством движущихся частей и как можно меньше шагов для преобразования энергии. Из -за этих требований была выбрана концепция с линейным генератором постоянного магнита с непосредственным управлением , управляемой буем, который следует за движением на поверхности моря. [1]
Цель проекта
[ редактировать ]Исследовательский проект Lysekil был создан с целью оценки выбранной концепции. Поведение WEC изучается как, когда он работает как единое целое и вместе с несколькими другими WEC как часть кластера. Другими важными аспектами являются дизайн системы передачи, другими словами, как мощность транспортируется в сетку и как это влияет на другую часть системы, такую как поглощение буя . Другая цель с проектом состоит в том, чтобы определить воздействие WEC на окружающую среду, сосредоточенное на морских организмах, начиная от небольшого дна организма, живущего на морском дне, от организма, с участием в биологическом образовании до позвоночных . [ 2 ]
Lysekil Research Site
[ редактировать ]Тестовый участок расположен на шведском западном побережье примерно в 100 км (62 мили) к северу от Гетеборга , недалеко от Лисекила . Сайт расположен 2 км (1,2 миль) оффшор и покрывает площадь 40 000 м. 2 (430 000 кв. Футов). Морское дно в этом районе имеет четную поверхность с небольшим наклоном к западу, а глубина колеблется от 24 м (79 футов) в восточной части до 25 м (82 фута) на западе. Морское дно состоит в основном из песчаного ила , а некоторые небольшие участки также покрыты более грубым материалом. В этой области будут содержать десять буев, связанных с генераторами, и дополнительное количество буев для исследований воздействия на окружающую среду. Разрешения позволяют исследованиям продолжаться до конца 2013 года [ нуждается в обновлении ] , тогда все оборудование должно быть удалено, если не применяется и одобрено и одобрено. [ 2 ]
Средний энергетический поток на участке исследования в течение 2007 года, за исключением августа, составил 3,4 кВт/м. Наиболее частые морские состояния характеризуются энергетическим периодом , T E , около 4 с и значительной высотой волны H S менее 0,5 м (1,6 фута). Основной энергетический вклад исходит из более энергичных (но не очень частых) морских состояний. [ 2 ]
Концепция
[ редактировать ]
Концепция волновой мощности в проекте Lysekil основана на трехфазном постоянном намагниченном линейном генераторе, расположенном на морском дне. Генератор подключен к точечному поглощающему бую на поверхности через линию. Когда волны перемещаются, гидродинамическое действие заставляет буй двигаться в движении. Движения буя затем приведут переводчика в генераторе, следовательно, вызывая ток в обмотках статора. Переводчик подключен к основу генератора с пружинами, которые втягивают переводчика в волновых впадинах. [ 2 ] [ 4 ]
Предполагается, что технология линейного генератора несколько не зависит от глубины, и предполагается, что размер блока 10 кВт соответствует значительной высоте волны в диапазоне 2 м (6,6 фута). Однако генератор и механическая структура вокруг генератора предназначены для того, чтобы иметь возможность обрабатывать большие перегрузки с точки зрения электрического и механического деформации. В таблице 1 показаны рейтинги и геометрические данные первого экспериментального WEC. [ 2 ]
| Данные о рейтинге и геометрии WEC |
|---|
Поскольку индуцированное напряжение будет варьироваться как по амплитуде, так и по частоте, сгенерированная мощность не может быть напрямую передаваться в сетку. Следовательно, несколько WEC будут подключены к морской подстанции напряжение от каждого WEC , где будет исправлена , а комбинированный выход чередовался и преобразован перед подключением к сетке. Используемый морской кабель представляет собой кабель 1 кВ с 4 х 95 мм2 медными проводниками с сопротивлением при 0,5 Ом на фазу. [ 2 ] [ 4 ]
История проекта
[ редактировать ] | Этот раздел должен быть обновлен . Причина: в 2023 году было развернуто 11 WEC, но не уверен, когда. ( Июль 2024 г. ) |
Проект Lysekil начался в 2002 году в отделе электричества в Уппсальском университете. Моделирование показало, что существует потенциал для сбора энергии с волновой электростанцией, состоящей из ряда небольших единиц WEC в прибрежных районах. Моделирование также указывало на возможность производства электроэнергии в местах с умеренно спокойными морями. Из-за того, что эти моделирования основаны на упрощенных моделях взаимодействия буй-волны, дальнейшие моделирования и экспериментальные проверки, где это необходимо. [ 2 ] [ 4 ]
В течение 2003 и 2004 годов были получены разрешения на установление места исследования Лисекила, и в 2004 году был развернут измеренный буй первой волны. Первая экспериментальная установка была развернута в марте 2005 года, и цель состояла в том, чтобы измерить максимальную линейную силу от буя с диаметром 3 м (9,8 фута) и высота 0,8 м (2,6 фута). Это настройка моделировала генератор, который был отключен от сетки и тем самым работал без какого -либо демпфирования в системе. Результаты этого эксперимента были использованы в качестве входных данных для первого генератора волн и для проверки вычислений динамики неамфимированных систем. [ 2 ] [ 4 ]
С момента развертывания первого WEC в 2006 году он работал в реальных океанских морях в течение нескольких месяцев в течение трех разных периодов времени. В течение этих периодов измерения электрической мощности были проведены и проанализированы силы линии швартовки и проанализированы для улучшения знаний о динамике WEC -генератора с прямым управлением. В первом периоде испытаний вся электрическая мощность была преобразована в тепло в течение трехфазной резитивной нагрузки, подключенной к дельте . Чтобы исследовать влияние нелинейной нагрузки на систему WEC, в течение второго испытательного периода генератор был подключен к нелинейной нагрузке, состоящей из диодного выпрямителя, конденсаторов и резисторов. Система управления, нагрузки и измерения для WEC последовательно была расширена, и теперь существует дистанционно эксплуатированная система измерения и система управления. [ 2 ]
Результаты исследований демонстрируют, насколько хорошо энергия волны, конвертирующая с этой концепцией, функционирующей как в спокойствии, так и в грубых морских состояниях. Эксперименты с нелинейными нагрузками увеличили знания о том, как должна быть разработана система передачи. Результаты также показывают, как работает WEC при подключении к нелинейной нагрузке, которая будет иметь место, когда сгенерированное напряжение исправляет. [ 2 ]
Проект Lysekil был расширен с двумя дополнительными WEC, которые были запущены на тестовом участке вместе с морской подстанцией. Эти три WEC недавно (июнь 2009 г.) были взаимосвязаны с подстанцией. [ 2 ] [ 5 ]
В ноябре 2015 года тестовый сайт был подключен к электрической сетке. [ 6 ] Еще два WEC были затем установлены в 2017 году. [ 7 ]
Технология
[ редактировать ]Линейный генератор
[ редактировать ]Перемевающаяся часть в линейном генераторе называется переводчиком. Когда буй поднимается волной, буй приводит переводчика в движение. Это относительное движение между статором и переводчиком в генераторе, которое вызывает индуцированное напряжение в обмотках статора. [ 2 ] [ 3 ]
Требование на линейном генераторе для применений волновой мощности - это способность обрабатывать высокие пиковые силы, низкую скорость и нерегулярное движение при низких затратах. [ 8 ] Когда генератор движется с различной скоростью и направлением, он приводит к индуцированному напряжению с нерегулярной амплитудой и частотой. Пиковое значение выходной мощности будет в несколько раз выше среднего производства мощности. Генератор и электрическая система должны быть размерны для этих пиков в мощности. [ 9 ]
Существуют различный вид линейных генераторов, которые можно использовать в приложениях волновых мощных сил, и при сравнении было обнаружено, что постоянные намагниченные синхронные линейные генераторы являются наиболее подходящим типом. [ 8 ] В проекте Lysekil этот тип генератора был выбран, и магниты представляют собой постоянные магниты ND-FE-B, установленные на переводчике. Внутри генератора мощные пружины прикреплены под переводчиком, они действуют как реакция в волновых впадах после того, как буй и переводчик поднял гребня волн. Пружины также временно сохраняют энергию, что приводит к тому, что генератор, оптимально, производить столь же энергии в обоих направлениях, выходя из производственной мощности. В верхней и нижней части конца генератора останавливаются с мощными пружинами, чтобы ограничить длину хода переводчика. [ 2 ] [ 3 ]
Система передачи
[ редактировать ]Полученная мощность не может, как упоминалось ранее, быть непосредственно доставлено в сетку без преобразования. Это делается в нескольких шагах; Во -первых, напряжение исправляется из каждого генератора. Затем они взаимосвязаны параллельно, а напряжение постоянного тока фильтруется (фильтр состоят из конденсаторов). Фильтр сглаживает напряжение от генераторов и создает стабильное напряжение постоянного тока. В течение коротких периодов времени мощность после фильтра также будет постоянной. Если система изучается во время часовых шкал (или более), в полученной мощности будут вариации, эти изменения связаны с изменениями в состоянии моря. [ 2 ]
Эта концепция Buoy-Generator не позволяет управлять единой единицей, особенно не подключенной к сетке. Это происходит в основном из -за больших краткосрочных изменений в производимой мощности и относительно небольшим размером WEC. Стоимость электрической системы, системы передачи, будет слишком высокой. Когда несколько генераторов соединены параллельно спрос на способность емкостного фильтра на хранение энергии, уменьшится, и, следовательно, также связанная с ним стоимость. Чтобы компенсировать изменения напряжения на выходе, которые возникают из-за изменений состояния моря, можно использовать преобразователь постоянного тока/постоянного тока или трансформатор, изменяемый на канале. [ 2 ]
Системные аспекты
[ редактировать ]Высокий уровень демпфирования (экстракция мощности) приводит к большей разнице между вертикальным движением волны и скоростью переводчика. Это, в свою очередь, приведет к более высокой силе линии, когда волна поднимает буй и более низкую силу, когда буй движется вниз. Максимальная мощность происходит во время максимальных и минимальных линейных сил (предполагается, что переводчик находится в длине хода генератора). Если переводчик движется вниз с более низкой скоростью, чем буй, линия ослабнет, а результирующая сила линии становится почти нулевой. Обратное соотношение возникает, когда буй движется вверх, тогда сила линии становится больше, чем большее разность между движением буя и переводчиком генератора. [ 2 ]
Если высота волны (разница между гребнем волны и волной) больше длины хода, переводчик достигнет остановки на нижней части стоп. На верхнем конце остановите волну промывается над буй и в нижней части линии ослабляет. В обоих этих случаях не производится мощность (индуцируется напряжением) до тех пор, пока переводчик снова не начнет двигаться. Это происходит, когда волна ниже, чем верхняя позиция буя в верхнем состоянии, и в нижнем состоянии, когда волна поднялась настолько, что буй снова начинает тянуть переводчика вверх. Было обнаружено, что большая часть энергии передается через высоту волны 1,2–2,7 м (3,9–8,9 фута) в области исследования. [ 2 ]
Если генератор подключен к линейной строго резистивной нагрузке, он обеспечит питание, как только в генераторе будет вызвано напряжение. С нелинейной нагрузкой отношение не так просто. Нагрузка не является линейной из -за системы передачи, диодного выпрямителя приводит к тому, что мощность может быть извлечена на определенные уровни напряжения. Следовательно, уровень напряжения постоянного тока ограничивает амплитуду фазового напряжения генератора. При нелинейной нагрузке фазовое напряжение генератора достигнет максимальной амплитуды, которая приблизительно равна напряжению постоянного тока. Когда фазовое напряжение генератора достигает уровня тока напряжения постоянного тока, начинает течь (питание извлекается) из генератора к стороне постоянного тока выпрямителя. Мощность будет доставлена до тех пор, пока волны смогут обеспечить механическую мощность в буй и до тех пор, пока переводчик не достиг своей верхней или нижней остановки. Ток будет увеличиваться, когда скорость переводчика увеличится. Эта нелинейная извлечение мощности приводит к различным формам напряжений и импульсам тока. [ 2 ]
Воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]Участок исследования был исследован в начале проекта, и в 2004 году были взяты образцы отложений до развертывания WEC. Это было сделано для того, чтобы исследовать и проанализировать морскую инфууну в области исследований и контрольной области и получить информацию о составе видов и биоразнообразия . Богатство биоразнообразия часто используется для измерения здоровья биологических систем. Организмы были идентифицированы до уровня семейства или видов, где это возможно. В области исследований Лисекила было обнаружено 68 различных видов. Были только небольшие юношеские организмы , и не в красном списке было обнаружено никаких видов . С 2004 года образец отложений принимается ежегодно, чтобы следить за развитием как в области контроля, так и в области исследований. Благодаря первоначальным исследованиям стало ясно, что это было более высокое видовое богатство и биоразнообразие в области исследований, чем в контрольной области. Это объясняется разнообразием подложки отложений. Осадок в контрольной области в основном состоит из ила, который в основном относительно дефицит кислорода, а меньше видов адаптировано к таким экстремальным условиям. В целом, исследовательский сайт Lysekil не является уникальной средой, и не было никакого беспокойства по поводу вымирания чувствительных местных видов. [ 2 ] [ 4 ]
Первая экспериментальная установка для морских экологических исследований волновой мощности состояла из 4 биологических буев, которые были развернуты в 2005 году. Целью буев состоит в том, чтобы изучить последствия, которое может иметь создание волновой электростанции. При размещении твердых конструкций на довольно пустом дне песка условия жизни на участке изменятся, и последствия этого изучаются с помощью буев. В 2007 году размер и сложность исследования были увеличены, когда были установлены дополнительные буи. Буи были разделены на две разные области внутри области исследований, с 200 м (660 футов) между группами. Внутри групп буи были размещены на расстоянии 15–20 м (49–66 футов) друг от друга. Половина фундаментов была разработана с различными отверстиями, а другая половина без. Отверстия в фундаментах были сделаны для изучения разницы в колонизации между фундаментом с отверстиями и без них, и как различные виды отверстий влияют на схему колонизации. [ 2 ] [ 4 ]
Биологические буи также используются для изучения биологического развития и его влияния на поглощение мощности. Некоторые предварительные исследования показывают, что влиянием биологического переворота на поглощение энергии можно пренебречь, но это необходимо исследовать дальше. [ 4 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ IEA-OES (2024). Годовой отчет: Обзор деятельности по энергетике океана в 2023 году (отчет). п. 192.
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж k л м не а п Q. ведущий с Т в v Лейджон, коврики; и др. (9 апреля 2008 г.). «Волновая энергия из Северного моря: опыт исследования исследования Лисекила» . Опросы в геофизике . 29 (3): 221–240. Bibcode : 2008sgeo ... 29..221L . doi : 10.1007/s10712-008-9047-x .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в Лейджон, коврики; и др. (Январь -февраль 2009 г.). «Поймай волну до электричества» . IEEE Power & Energy Magazine . 7 : 50–54. doi : 10.1109/mpe.2008.930658 . S2CID 10626155 . Получено 29 июня 2009 года .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый и фон глин Тирберг, Саймон; и др. (2008). «Проект Power Lysekil Wave Power: обновление статуса». Материалы 10 -й Всемирной конференции по возобновляемой энергии .
- ^ Бендикс, Бенгт (26 июня 2009 г.). «Большие инвестиции в волну власти» . GP Bohuslän (на шведском языке) . Получено 21 июля 2009 г. [ мертвая ссылка ]
- ^ IEA-OES (2017). Годовой отчет 2016 года (отчет). п. 149
- ^ IEA-OES (2018). Годовой отчет 2017 года (отчет). п. 127
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Polinder, h; и др. (Сентябрь 2007 г.). «Линейные генераторные системы для преобразования энергии волны» . Материалы 7 -й европейской волновой и приливной энергетической конференции . Архивировано из оригинала 5 августа 2020 года . Получено 21 июля 2009 г.
- ^ Boström Cecilia M FL (апрель 2009 г.). «Изучение преобразователя энергии волны, подключенного к нелинейной нагрузке» . IEEE Journal of Oceanic Engineering . 34 (2): 123–127. Bibcode : 2009ijoe ... 34..123b . doi : 10.1109/joe.2009.2015021 . S2CID 35452049 . Получено 29 июня 2009 года .
