کیفیت توان در سیستم های ترکیبی توربین بادی-پیل سوختی

توربین سرعت ثابت با داشتن مزایایی مانند بهره برداری ساده و ارزان بودن در شبکه های الکتریکی بسیار مورد توسعه و توجه قرار گرفته است. این در حالی است که به دلیل اتصال مستقیم ژنراتور القایی در این نوع از توربین های بادی، الحاق حجم گسترده ایی از آن ها به شبکه می تواند در تقابل با پدیده های آیروالاستیکی و همچنین طبیعت ناپایدار باد موجب ایجاد نامطلوبی های غیر قابل اغماض در پایداری و شاخصه های کیفیت توان شبکه گردد. بطوریکه با نوسانات سمت مکانیکی توان اکتیو تولیدی و توان راکتیو مصرفی این نوع توربین دارای نوسانات شدیدی خواهد بود. به ازای این نوسانات شاهد تغییرات شدید در دامنه ولتاژ باس اتصال به شبکه و در نتیجه پدیده فلیکر در شبکه الکتریکی خواهیم بود. بنابراین برای دستیابی به استانداردهای شبکه های الکتریکی ضروری است که توسط یک منبع پشتیبان و با کنترل نوسانات توان راکتیو و اکتیو این نامطلوبی ها جبران گردد. به منظور مطالعه دقیق تاثیرات پدیده های آیرودینامیکی و پیشنهاد یک سیستم پشتیبان کارآمد نیازمند مدل سازی دقیق الکترومکانیکی توربین بادی می باشیم که به این منظور در این مطالعه برای شبیه سازی توربین بادی از نرم افزاهای fast و turbsim بهره برده شده است. نوسانات توان مزرعه بادی سرعت ثابت شامل طیف وسیعی از محدوده های فرکانسی می باشد که جبران موثر و مطلوب آن ها ما را ملزم به استفاده از یک سیستم پشتیبان با چگالی توان و انرژی بالا می کند. در این مطالعه میان انواع منابع ذخیره انرژی موجود، سیستم ذخیره انرژی بر پایه هیدروژن مورد بررسی قرار گرفته است. استفاده از هیدروژن برای ذخیره و تولید انرژی الکتریکی و داشتن بازده بین 60 تا 85 درصد این سیستم را به گزینه ایی مناسب برای ذخیره انرژی در زمان های طولانی تبدیل می کند. حال آنکه به دلیل دینامیک کند وابسته به پیل سوختی و الکترولایزر این سیستم توانایی جبران نوسانات ناگهانی و شدید توان توربین بادی را ندارد. به همین دلیل استفاده از یک منبع ثانویه با چگالی توان بالایی ضروری می باشد که در این مطالعه استفاده از ابر خازن پیشنهاد شده است. همچنین تضمین کارایی این سیستم ترکیبی نیازمند مجموعه ایی از مبدل ها و کنترل کننده های مناسب می باشد که در این مطالعه به بررسی و مطالعه آن ها پرداخته شده است.