Συμβολή Στην Ανάπτυξη Ολοκληρωμένης Μεθοδολογίας Εκτίμησης Εκπομπών Αρμονικών Από Ανεμογεννήτριες

Abstract

Η παρούσα διατριβή έχει αντικείμενο την ανάλυση των αρμονικών εκπομπών ανεμογεννητριών και επικεντρώνεται σε τρία ειδικότερα θέματα: Τη συστηματική μελέτη και ανάλυση των φασματικών χαρακτηριστικών του ρεύματος ανεμογεννητριών μεταβλητών στροφών, βασισμένη σε μετρήσεις πεδίου, με εφαρμογή της μεθοδολογίας που προτείνεται από τα ισχύοντα διεθνή πρότυπα (IEC 61400-21 και IEC 61000-4-7) και ακολουθείται κατά τη διαδικασία πιστοποίησης των εμπορικών μηχανών. Τη μελέτη και εφαρμογή προηγμένων μεθόδων ανάλυσης αρμονικών σε μετρήσεις ανεμογεννητριών, με στόχο τη συμπλήρωση της μεθοδολογίας του προτύπου IEC 61000-4-7. Τη μελέτη και αξιολόγηση αρμονικών εκπομπών αιολικού πάρκου για την αναγνώριση της συμβολής των επιμέρους πηγών στη διαμόρφωση του συνολικού ρεύματος και την αξιολόγηση των βασικών παραδοχών του προτύπου IEC 61000-3-6.Αναλυτικότερα, η διατριβή ξεκινά με την επιστάμενη μελέτη των φασματικών χαρακτηριστικών των ανεμογεννητριών μοντέρνας τεχνολογίας ακολουθώντας τη μεθοδολογία του προτύπου IEC 61400-21. Αξιοποιώντας μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν σε εμπορικές ανεμογεννήτριες διαφόρων τύπων, μελετάται η επίδραση των διαφόρων καταστάσεων λειτουργίας και υπολογιστικών παραμέτρων στο επίπεδο και τα χαρακτηριστικά των αρμονικών του ρεύματος εξόδου και εξάγονται συμπεράσματα για τη συμπεριφορά των αρμονικών εκπομπών των ανεμογεννητριών και την ακρίβεια υπολογισμού τους.Λαμβάνοντας υπόψη τα συμπεράσματα αυτά, πραγματοποιείται στη συνέχεια διερεύνηση της δυνατότητας εφαρμογής προηγμένων μεθόδων αρμονικής ανάλυσης, εναλλακτικών του μετασχηματισμού Fourier, που χρησιμοποιούνται ολοένα και συχνότερα τα τελευταία χρόνια για την ανάλυση αρμονικών στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, όχι όμως ακόμη στις ανεμογεννήτριες. Διερευνώντας ένα ευρύ φάσμα μεθόδων επιλέγονται οι επικρατέστερες για περαιτέρω μελέτη που είναι ο μετασχηματισμός Wavelets, η μέθοδος Hilbert-Huang και η μέθοδος Prony. Οι μέθοδοι αυτές, αφού επαληθευθούν μέσω δοκιμών σε επιλεγμένα συνθετικά σήματα και αποτελέσματα προσομοίωσης, εφαρμόζονται σε πραγματικά σήματα μετρήσεων ανεμογεννητριών για την τεκμηρίωση, κριτική αξιολόγηση και συμπλήρωση της καθιερωμένης μεθοδολογίας των προτύπων IEC 61000-4-7 και IEC 61400-21 βοηθώντας στη εξαγωγή συμπερασμάτων, όχι μόνο για την αποτελεσματικότητα τους στην ακριβέστερη εκτίμηση των αρμονικών εκπομπών, αλλά και σχετικά με ιδιαίτερα φασματικά χαρακτηριστικά των ανεμογεννητριών που δεν προκύπτουν άμεσα από την εφαρμογή του μετασχηματισμού Fourier.Τέλος, ως Παράρτημα της διατριβής, η μεθοδολογία μελέτης των αρμονικών μεμονωμένων ανεμογεννητριών επεκτείνεται στην ανάλυση πραγματικών μετρήσεων αιολικών πάρκων, από την οποία προκύπτουν χρήσιμες διαπιστώσεις σχετικά με τα χαρακτηριστικά των αρμονικών εκπομπών των αιολικών εγκαταστάσεων.