1. Aperçu du système de générateur d'éolienne

1.1 Caractéristique du système

• Générateur à aimant permanent basse vitesse, conception de transmission sans engrenages à entraînement direct.

• La technologie de contrôle actif du pas assure la stabilité de la puissance de sortie même par vent fort.

• Protections de sécurité multiples pour le tangage individuel, freins mécaniques et électromagnétiques et lacet actif.

• Équipé d'un générateur magnétique à basse vitesse avec convertisseur de pleine puissance, adapté aux systèmes multinationaux de raccordement au réseau.

• Raccordement direct au réseau 400 V et connexion au système de distribution de charge le plus proche, permettant l'autoconsommation et un raccordement suffisant au réseau pour une transmission d'énergie efficace.

• Le système de surveillance à distance SCADA offre des fonctionnalités de surveillance en temps réel, de génération de statistiques, de diagnostic des pannes et de gestion intégrée des opérations et de la maintenance.

• Convient aux parcs industriels, ports maritimes, champs pétrolifères, mines, villages, aires de service autoroutières, etc.

 

1.2 Présentation succincte des éoliennes

1.2.1 Aspect général de l'éolienne

Figure 1 Schéma du système de générateur éolien LB32

 

1.2.2 Rotor éolien

Le rotor de l'éolienne convertit l'énergie cinétique de l'air en énergie mécanique. L'éolienne est de type tripale, à pas variable grâce à un mécanisme de réglage actif. Les pales sont en fibre de verre renforcée.

1.2.3 Nacelles

La nacelle est reliée au générateur et à la tour, qui contient le système de transmission de lacet, le système de contrôle des amortisseurs, le système de contrôle de l'éolienne, des capteurs, un système de mesure du vent, un système d'alerte aéronautique, un passage pour le personnel, etc., comme indiqué sur la figure.

1.2.4 Mécanisme de pas indépendant à trois pales

Le pas d'une éolienne ajuste l'angle d'incidence des pales au vent. Ses principales fonctions sont le réglage de la puissance et le contrôle de la vitesse de rotation. Elle comprend principalement un moyeu, un réducteur de pas, un moteur d'entraînement, un contrôleur de pas, un dispositif de détection de l'angle de vitesse, etc. Le moyeu adopte une structure sphérique, ce qui lui confère une bonne aptitude au moulage et une grande résistance, comme illustré sur l'image de gauche ci-dessous :

1.2.5 Générateur et système de freinage

Le générateur convertit l'énergie cinétique mécanique du rotor de l'éolienne en énergie électrique. Il est composé d'un stator, d'un rotor, d'un disque de frein, d'un système de freinage et d'un dispositif de détection. L'arbre principal de l'éolienne est freiné pour assurer le freinage des pales ; ce freinage est assuré par un disque de frein et un système de freinage hydraulique, comme illustré ci-dessus à droite. Voir la figure.

1.2.6 Système de lacet

L'éolienne utilise un système d'orientation active pour diriger le vent et se compose de trois dispositifs d'entraînement à l'orientation : un détecteur d'angle d'orientation, un détecteur de torsion et un frein hydraulique. Le freinage de l'orientation est assuré par un moteur réducteur d'orientation, qui utilise un frein électromagnétique.

1.2.7 Système de lubrification

Le système de lubrification de l'éolienne comprend une lubrification automatique et une lubrification manuelle. Les paliers de pivot et les arbres principaux avant et arrière du générateur sont lubrifiés par des systèmes automatiques indépendants. Les trois paliers de pas sont également lubrifiés indépendamment, et chaque palier est équipé d'un réservoir de récupération d'huile usée.

1.2.8 Tour

La tour sert principalement à supporter la nacelle, le générateur et le rotor de l'éolienne. Elle se compose de la tour elle-même, d'une échelle, d'un système d'éclairage et de dispositifs de sécurité pour l'échelle. Chaque étage de la tour est équipé d'une plateforme pour l'installation et le repos, etc.

 

2. Paramètres techniques du système

2.1 Paramètres du système de générateur d'éolienne

Fabricants	Technologie Cie., Ltd de Xiamen Lianbang
Pays d'origine	La Chine
Paramètre	Caractéristiques
Modèle d'appareil	LB32-150
norme de conception	IEC61400-1
Cours de conception	CEI S (référence NBT 31107-2017 D-III)
Type	Entraînement direct par aimant permanent, trois pales, axe horizontal, rotation ascendante
Durée de vie de la conception	20 ans
Diamètre du rotor	32.2m
Hauteur du moyeu	36m
Type de tour	Colonne tubulaire
Performances
Puissance nominale	150kW,400 VAC,50Hz/60Hz,3 phase
Régulation de puissance	Contrôle de la hauteur
Vitesse de rotation nominale	48 tr/min
Vitesse de rotation maximale	54 tr/min
Vitesse du vent de démarrage	3m / s
Vitesse du vent nominale	9.8m / s
Vitesse du vent de coupure	18 m/s (10 min), 22 m/s (10 s)
Vitesse du vent de survie	52.5m / s

 

2.2 Paramètres des composants de l'éolienne

Poids
Blade	3*0.65t
Nacelle et générateur	9.0 t
La tour	18.2t
Système de freinage
Frein aérodynamique	Contrôle actif de la hauteur
Frein mécanique	Frein mécanique de l'arbre principal
Frein électromagnétique	Commande électronique de déchargement
Lacet et détorsion
Mode de lacet	Électrique
Mode de déroulement	Détorsion automatique
Angle de torsion	± 1080 °
Système de contrôle
Système de contrôle	Automate programmable industriel
Type d'onduleur	Onduleur pleine puissance
Le Monitoring	Cube SCADA 3.0
Génératrice
Type de générateur	Aimant permanent
Mode conduite	Boîte de vitesses directe (boîte sans engrenages)
Tension nominale	400VAC
Classe d'isolation	Classe F
Blade
Matériau de la lame	Fibre de verre (FRP)
Longueur de la lame	15m
Quantité de lame	3
La tour
Traitement de surface	Peinture antirouille
Hauteur	35m
Autres
Le niveau de bruit	<58dBA(@52m)
Position de l'appareil	Le convertisseur est placé à la base de la tour. D'autres sont placés à l'intérieur de la nacelle.
Protection contre la foudre	Récepteurs de foudre pour l'extrémité de la pale reliés à la terre par une boucle. Anémomètre et girouette avec récepteurs de foudre séparés.

 

2.3 Demande environnementale

Température de l'environnement
Environnement de travail	-20 ℃ ~ + 50 ℃
environnement de stockage	-30 ℃ ~ + 60 ℃
Humidité relative	≤95%
Élévation	≤2000 m,>2000 m, opération de dévaluation
classe de protection du générateur	IP54, ISO12944-2 C5
Autres demandes environnementales	Conforme à la norme CE 60721-2-1
Résistance au sol	≤4Ω

 

2.4 Demande de raccordement au réseau

Demande de connexion au réseau
Plage de tension du réseau	400V ± 15%
Plage de fréquences admissible	47.5 Hz~51.5 Hz
Déséquilibre de tension admissible	≤3%
Durée d'interruption	≤7 jours
normes d'accès au réseau	série de raccordements au réseau de distribution conforme à la norme GB
Alimentation auxiliaire
Fonctionnement normal	≤5 kW,3P5L
L'alimentation de secours	1.5kW
Consommation en veille du PCS	0.4kW

 

3. Configuration du système

3.1 Schéma de connexion du système

Un système de générateur éolien est composé d'une éolienne, d'un contrôleur de réseau et d'un onduleur de réseau. (Voir la photo ci-dessous)

 

3.2 Schéma électrique du système

 

4. Performance

4.1 Courbe de puissance

 

vitesse du vent (m/s)	3.0	3.5	4.0	4.5	5.0	5.5	6.0
puissance (kW)	2.6	6.0	10.4	16.2	23.2	31.9	42.3
vitesse du vent (m/s)	6.5	7.0	7.5	8.0	8.5	9.0	9.5
puissance (kW)	54.5	68.0	83.6	100.5	116.9	131.6	143.0
vitesse du vent (m/s)	10.0	11.0	12.0	13.0	14.0	15.0	......
puissance (kW)	150.0	150.0	150.0	150.0	150.0	150.0	......

 

Instructions d'utilisation pour la courbe de puissance :

1. Source des données : la source des données de la courbe de puissance figurant dans le tableau est le résultat d'un calcul basé sur les données théoriques d'efficacité aérodynamique des pales et l'efficacité de chaque composant du système de générateur d'éolienne, ce qui est équivalent aux données sous une densité d'air standard (1.225 g/L).

2. Norme de référence : CE 61400-12-1

3. Application : lors de l’évaluation du site, la courbe de puissance doit être convertie en fonction de la densité réelle de l’air à cet endroit. Pour les méthodes de conversion, veuillez consulter la norme IEC 61400-12-1.

 

4.2 Production annuelle d'électricité

 

vitesse moyenne annuelle du vent (m/s)	4.0	4.5	5.0	5.5	6.0	6.5	7.0
production annuelle d'électricité (MWh)	186	257	332	405	472	532	581
production annuelle d'électricité (10 MWh)	18.6	25.7	33. 2	40.5	47.2	53.2	58.1
heures équivalentes (h)	1241	1715	2211	2698	3150	3546	3875

 

Instructions d'utilisation pour la production d'électricité :

1. Source des données : la production d'électricité est une valeur théorique calculée selon la méthode de calcul de l'IEC 61400-12-1, à partir de la courbe de puissance ci-dessus.

2. Norme de référence : IE 61400-12-1, en supposant que la distribution du vent est une distribution de Rayleigh.

3. Problèmes d'application : la production réelle d'électricité des éoliennes est liée à des facteurs tels que la température du site, l'altitude, la distribution du vent, les obstacles à proximité, l'environnement hors limites et les conditions de transmission du réseau.

 

4.1 Coefficient de poussée

 

Vent vitesse (M / s)	Poussée coefficient	Vent vitesse (M / s)	Poussée coefficient	Vent vitesse (M / s)	Poussée coefficient	Vent vitesse (M / s)	Poussée coefficient
3.0	1.1367	6.5	0.8149	10.0	0.7467	13.5	0.3212
3.5	1.0196	7.0	0.8150	10.5	0.7132	14.0	0.2851
4.0	0.9266	7.5	0.8150	11.0	0.6847	14.5	0.2547
4.5	0.8503	8.0	0.8150	11.5	0.5892	15.0	0.2288
5.0	0.8149	8.5	0.8150	12.0	0.4903	19.0	0.1127
5.5	0.8150	9.0	0.8149	12.5	0.4196	19.5	0.1046
6.0	0.8149	9.5	0.7807	13.0	0.3649	20.0	0.0973

 

Illustration du coefficient de poussée :

1. Source des données : le coefficient de poussée est une valeur théorique obtenue par le logiciel Bladed sur la base d'une simulation de données WTG.

2. Norme de référence : lEC61400-1, le coefficient de poussée est la valeur de fonctionnement en régime permanent de l'éolienne.

3. Problèmes d'application : le coefficient de poussée réel est lié à des facteurs tels que la vitesse instantanée du vent, la vitesse de rotation instantanée, l'angle de pas, la rugosité de la surface de la pale et l'environnement.

 

5.Système de contrôle électronique

Le système de contrôle du générateur d'éolienne comprend l'unité de contrôle centrale de l'éolienne, le contrôle de l'orientation (tangage et lacet), la surveillance environnementale, l'interface homme-machine et la conversion de puissance. Il permet le contrôle automatique du fonctionnement de l'éolienne et optimise la production d'énergie éolienne. L'utilisation, le traitement et l'enregistrement des différents événements présentent les caractéristiques suivantes :

1) Stabilité et fiabilité du matériel : système de contrôle distribué basé sur un automate programmable, utilisant des bus CANopen et EtherCAT matures pour la connexion du système.

2) Maturité et exhaustivité du logiciel : bibliothèque de code standard pour éoliennes et stratégie de contrôle avec des performances supérieures en matière d'amélioration de l'efficacité de la production d'électricité et de contrôle de la charge.

3) Flexibilité du contrôle du pas : utiliser différentes stratégies de contrôle dans différentes conditions de fonctionnement telles que la section de démarrage par vent faible, la section de vitesse de vent nominale, la section de contrôle par vent fort, la limite de vitesse du vent, etc. afin de maximiser l'utilisation de l'énergie éolienne et le fonctionnement sûr de l'éolienne.

4) MPPT éolien : combiné à la densité de l'air en temps réel et à l'ajustement dynamique des paramètres de contrôle du couple pour assurer le MPPT de l'énergie éolienne Cp.

5) Stratégie de lacet intelligente : les stratégies intelligentes de détorsion et de direction du vent équilibrent la précision de la direction du vent et la fréquence d'action pour améliorer la capacité de captation du vent.

6) Protection complète : système de protection complet pour éoliennes avec des stratégies de protection à plusieurs niveaux pour maximiser l'utilisation.

7) Contrôle d'optimisation de la charge : contrôle de la flexibilité, isolation des vibrations de la zone de résonance de la tour, suppression des vents forts, réglage flexible du taux de tangage, etc.

8) Surveillance et diagnostic intelligents : code d'état complet, logique de protection et gestion des droits des utilisateurs pour maximiser la sécurité de l'éolienne.

9) Dépannage efficace de l'exploitation et de la maintenance : des journaux d'exploitation, de pannes et d'enregistrements de pannes abondants permettent un dépannage efficace de l'exploitation et de la maintenance.

10) Surveillance environnementale abondante : WTG dispose de diverses fonctions de surveillance telles que la vitesse du vent, la direction du vent, la pression de l'air, la température, l'humidité, les vibrations, etc.

11) Surveillance et débogage pratiques : la surveillance et l'affichage en temps réel des données de wTG et de l'écran de fonctionnement LoT permettent le téléchargement simultané des données d'exploitation vers le cloud.

12) Connexion simple au réseau électrique : en utilisant un convertisseur conforme aux normes du réseau, qui peut être directement connecté au réseau de distribution basse tension 400 V.

 

5.1 Controller

Paramètre de contrôle
Système de contrôle	Automate programmable industriel
Vitesse de rotation nominale	48 tr/min
vitesse de rotation maximale contrôlée	54 tr/min
vitesse de lacet	0.55 ° / s
précision du lacet	≤3.2 °
Manière d'approche	Intersection indépendante à trois pales
Vitesse de lancer	≥8/s
Précision du lancer	≤0.2 °
Alimentation de secours du terrain	supercondensateur
Affichage et communication
Panneau d'affichage	LCD
Interface de communication	Accès Internet RS485 et RJ45

 

5.2 Convertisseur de réseau

Paramètre côté générateur
Plage de tension de fonctionnement côté générateur	triphasé 200~460 Vca
Plage de tension de fonctionnement du bus CC	600 V à 720 V CC
configuration de l'unité de freinage	Résistances de contrôle et de décharge intégrées
Paramètre côté réseau
Puissance de sortie	150 kW
Tension nominale du réseau	400 V ± 15 % triphasé, 3 lignes
Fréquence de travail évaluée	50 / 60Hz ± 5%
Facteur de puissance (PF)	>0.99 (0.85 L ~ 0.85 C)
rendement maximal de l'onduleur	≥97%
Contenu harmonique (THD)	Harmoniques de courant totales < 5 %, à chaque fois < 3 % (puissance nominale)
fonction de protection du raccordement au réseau	Surtension, sous-tension, surfréquence, sous-fréquence, protection contre le déséquilibre, etc.
Autres fonctions de raccordement au réseau	Protection contre les creux de tension et le décrochage par îlotage

 

6. Tour et fondations

Modèle de tour	TD1-35IIIA
Hauteur	35m
Blog	2
Grosor	10mm / 12mm
Poids	18.2t
Matériau	Q355
Diamètre de bride	1000 mm (haut) / 2500 mm (bas)
Traitement de surface	Peinture
valeur de référence de base	9mx9mx1.8m

 

La construction des fondations nécessite de passer par des procédures de démarrage, l'acheminement des machines-outils et des matériaux, l'excavation et le nivellement de la fosse de fondation, l'excavation des tranchées pour les câbles et des regards de maçonnerie, le pré-encastrement des tiges de mise à la terre et du coffrage de coussin et le coulage (C25), l'installation des sections de fondation (grue de 25 tonnes), la production et la fixation des pièces encastrées, la découpe et le support du coffrage, le coulage de la fosse de fondation (C35) et l'entretien des fondations prendront au moins 20 jours.

 

6.1 Schéma d'aspect général (35 m)

 

6.1 Charge de fondation supérieure

cas de charge	Tour Mxy[kNm]	Tour Mz[kNm]	Tour Fxy[kN]	Tour Fz[kN]	Facteur de sécurité
cas de charge de fonctionnement normal	748	64	24	- 242	1.0
cas de charge ultime	3431.4	28.6	101.7	- 330.1	1.35

 

6.2 Fondation de référence

 

7. Transport par éolienne

Les principaux composants du système WTGS sont listés et le diagramme de charge est présenté ci-dessous :

No.	Produit	Poids (T)	Dimension (M)	Véhicule	Heure
1	Nacelle et convertisseur	9.0	3.9m * 1.8m * 2m	17.5m camion à plateforme	1
2	Blade	2.0	17m * 2.6m * 2.8m	17.5m camion à plateforme	1
3	Chaque section de la tour (assemblage de petites pièces)	17.0	17.6 * φ2.5	17.5m camion à plateforme	1
4	Fondation	1.5	Φ2.5 * 1.8	17.5m camion à plateforme	1

 

 

8. Demande de levage

Afin de garantir le respect des délais de levage, le montage de la tour et l'assemblage du rotor éolien sont effectués simultanément. Les exigences relatives au site sont très strictes. Il est impératif de prévoir un espace suffisant pour la mise en place et l'installation des composants. La zone plane du site doit être suffisamment large pour faciliter l'agencement de l'installation de levage. La tour doit être installée sur une surface plane de 20 mètres de long et 10 mètres de large, et les pales sur une surface plane de 25 mètres de long et 32 mètres de large pour l'assemblage de l'éolienne.

La route doit permettre le passage de camions plateaux de 17.5 mètres. Son rayon de braquage est supérieur à 15 mètres. Le sol ne doit pas être meuble ; dans le cas contraire, elle devra être revêtue de sable et de gravier.

La liste des principaux outils nécessaires pour chaque étape du levage est la suivante :

No.	Nom	Caractéristiques	Quantité	Heure	Fonction
1	Grue	25T	unité 1	1 jours	levage de fondation
2	Grue	75T	unité 1	2 jours	déchargement et lame Assemblée
3	Grue	200T	unité 1	2 jours	Tour et éolienne Assemblée

 

9. Surveillance à distance SCADA
Système de surveillance à distance CUBE3.0 avec fonctions et caractéristiques système :

• Transmission de données : la connexion et l'interaction des données peuvent être effectuées via des réseaux câblés/sans fil et la méthode d'accès est flexible et pratique.

• Surveillance en temps réel : connectez-vous à la page Web à tout moment et n’importe où pour observer et analyser l’état de fonctionnement en temps réel.

• Enregistrement des données : enregistrement de diverses informations opérationnelles, météorologiques, de données de réseau, de production d'électricité et d'autres types de données.

• Analyse des rapports : des statistiques peuvent être établies pour chaque quantité surveillée et les enregistrements de défauts par jour, mois et année, et des rapports peuvent être générés.

• Alarme de panne : les informations relatives aux pannes peuvent être communiquées en temps opportun au personnel d'exploitation et de maintenance grâce à la pré-classification des différents types de pannes.

• Gestion des opérations et de la maintenance : enregistrer chaque information relative aux opérations et à la maintenance et fournir des rappels sur l'état des opérations et de la maintenance en fonction des exigences de maintenance.

• Sécurité et fiabilité : le serveur est construit sur une plateforme cloud tierce, dont le service réseau est sûr et fiable.