Hoe kiest u de spanning voor een windturbine?

Wanneer een 5 kW windturbine is aangesloten op een Deye-omvormer, moet de spanning dan worden ingesteld op 240 V of 380 V? Onlangs kwam een klant uit de Filipijnen met dit probleem.

Deze klant installeert het wind-zonne-hybridesysteem voor zijn koelopslagproject. Hij beschikt over een Deye-omvormer en moet een windturbine en de bijbehorende regelaar bij ons aankopen om deze vervolgens aan zijn omvormer te verbinden. De oplossing die wij op basis van zijn werkelijke installatieomstandigheden hebben voorgesteld, bestaat uit een 240 V-windturbine en de bijbehorende regelaar. Andere leveranciers hebben echter aangeraden om een 380 V-windturbine te gebruiken. Daarom twijfelt de klant over de keuze van de spanning.

Technisch gezien moet de spanninginstelling voor een 5 kW wind turbine generator 240 V zijn, wat redelijker is dan 380 V.

1. MPPT-efficiëntie en dynamische afstemming: het ‘optimale punt’ vergrendelen

Het MPPT-werkingsbereik van de Deye 5 kW-omvormer is 150 V – 425 V (de hardwarebeperking is 500 V). Wanneer de spanningsinstelling van de windturbine op 240 V staat, bedraagt de gerekte gelijkstroomuitgangsspanning van de omvormer bij de nominale snelheid ongeveer 240 V – 320 V. Dit spanningsbereik ligt precies binnen het "optimale werkingspunt" van de omvormer (dat wil zeggen het meest efficiënte deel van de kromme), wat garandeert dat deze onder 80% van de typische windomstandigheden het maximale vermogen kan volgen.

Echter, als de wind turbine generator spanning 380 V bedraagt, is het bij de nominale windsnelheid of bij sterke windvlagen zeer waarschijnlijk dat de spanning 425 V overschrijdt. In dat geval zal de MPPT-volgfunctie van de omvormer uitvallen en het vermogensverbruik beperken. Als de spanning stijgt tot de hardwarelimiet van 500 V, wordt onmiddellijk de overspanningsbeveiliging (OVP) geactiveerd, waardoor de omvormer uitschakelt, of ontstaat er permanente schade aan de interne IGBT-componenten. Daarom biedt de 380 V-oplossing bijna geen marge voor fouten.

2. Effectieve tijd van stroomopwekking: opstartdrempel van 150 V

De Filipijnen hebben een typisch eilandklimaat, en de vermogensopwekkingscapaciteit van windturbines is grotendeels afhankelijk van de "opstartduur" bij matige tot lage windsnelheden.

Wanneer de spanning van de windturbine 240 V bedraagt, komt deze overeen met de opstartspanning van 150 V van Deye. Hierdoor kan deze eerder starten bij lage windsnelheden en vervolgens stroom aan het net leveren. Daardoor kan de dagelijkse effectieve stroomopwekkingsduur ten opzichte van het 380 V-systeem met 15% tot 20% worden verhoogd.

Hoewel concurrenten beweren dat hun lijnverliezen lager zijn, duurt het bij 380 V-windturbines langer voordat de nominale spanning bij lage windsnelheden wordt bereikt. Belangrijker nog is dat hun spanningsmarge smaller is, wat kan leiden tot frequente activering van de "ontlastingsrem" van de PWM-regelaar bij hoge windsnelheden, waardoor de stroomopwekking wordt onderbroken en onnodige mechanische slijtage optreedt.

3. Structurele stabiliteit – De primaire overweging voor koelopslagprojecten

Wij zijn een professionele leverancier van op maat gemaakte duurzame energieoplossingen. Voordat wij een oplossing voor onze klanten ontwerpen, begrijpen wij doorgaans grondig de projectachtergrond en de werkelijke behoeften van de klant. Voor dit koelopslagproject is onze eerste overweging om een langdurige, stabiele werking te garanderen de compatibiliteit tussen de spanning van de windturbine en de omvormer van de klant. Daarom is het gebruik van een 240 V windturbinegenerator in combinatie met een bijbehorende regelaar als extra stroomvoorziening de meest geschikte oplossing.

Deze oplossing houdt volledig rekening met de langetermijnstabiliteit van het gehele energiesysteem. Het kan een voldoende ‘veiligheidsbuffer’ bieden voor de PWM-ontkoppelingslastregelaar (waardoor de rem op 420 V kan worden ingesteld), zodat het gehele systeem bij sterke windomstandigheden de overtollige energie soepel via weerstanden kan afvoeren, in plaats van de omvormer te dwingen een veiligheidsmodus ‘trip’ binnen te gaan. Met de toevoeging van de 240 V / 5 kW windturbine kan het gehele fotovoltaïsche en windenergiecomplementaire systeem continu en stabiel stroom leveren aan de koelopslag.

De concurrenten stellen de windturbinespanning echter in op 380 V, wat uitsluitend gericht is op het theoretische lijnverlies en de compatibiliteit met de MPPT-parameters van de omvormer negeert. Hierdoor is het niet mogelijk om een stabiele stroomvoorziening te garanderen voor de koelopslag van de klant.

Tot slot willen wij benadrukken dat de stroomopwekkingsapparatuur gespecialiseerde kennis en vaardigheden vereist. Wij zullen de efficiëntie en veiligheid van stroomopwekking in evenwicht houden en onze klanten het oprechtst mogelijke advies geven.