June 2011
Wind Energy: test and commissioning
of wind turbines by using temporary load banks before the
connection to the grid
The latest estimates from the Global
Wind Energy Council foresee for 2011 an overall increase in the
production capacity of wind farms equal to 40 GW: a comforting fact
after the setbacks linked to the crisis of the last two years,
which have hampered investments within the sector.
Italy has also been involved in this
development with the installation of 300 wind farms by the end of
2009, totalling 5,000 MW, of which 90% are located in the southern
regions, the most suitable locations for the operations of wind
energy turbines, both due to terrain and to the weather
conditions.
In Campania, in the town of Lacedonia
(AV), one of the latest farms tested, was built by E&S Energy,
a company which, by applying the best available technologies,
manages the design, building and operations of plants producing
electricity exclusively supplied from renewable sources.
This refers to a 15 MW wind farm,
consisting of 6 wind turbines of 2.5 MW from GE Wind Energy, which
should produce about 28 GWh per year. The authorisation for the
construction of the wind farm was granted by the Region of Campania
early in 2009.
GE Wind Energy’s 2.5 MW wind turbine
is one of the most innovative wind turbine in terms of efficiency,
reliability and connection systems to the distribution network. It
has been designed for maximum annual output pertaining to its
class. With a rotor diameter equal to 100 metres, it is one of the
largest GE Wind Energy turbines for terrestrial applications and is
designed to meet the specific requirements of the European market,
where the narrowness of available space could generate constraints
due to the dimensions of the project.
Wind farm general test and
inspection
“Once the installation phase was completed on site in
Lacedonia, we then moved on to the important phase of
testing”, explained by Dennis Hendriks, Head of European
Operations for the wind projects of GE Energy: «The testing
phase is a critical phase for any wind farm project, as it has to
demonstrate to the Customer that we are able to inject into the
public grid the power capacities as stated in the contract. These
are complex procedures and true challenges, considering that we
have to meet maximum safety procedures for our teams and that the
testing phases run over several days for each turbine. In the case
of this wind system, the agreement specified to achieve, during the
tests, a production capacity of 1.5 MW per day per wind
turbine”.
A procedure, which was,
however, more complicated due to the specific location of the
plant?
«The location of the wind farm is in an isolated and not
easy to reach place, which did not ease operations, but in this
case, there was an additional challenge due to the fact that the
turbines were not yet connected to the substation of the
electricity grid. Therefore, we had to carry out our tests with the
electric systems off line».
How did you resolve the
problem?
«By adopting a solution which had already been used in
the United States in different situations, but for the first time
implemented in Europe, thanks to an agreement with Aggreko, who
supplied all the necessary equipment to carry out the
tests.”
Movable equipment for
testing
As a world specialist of the supply of rental power and
temperature control solutions, Aggreko has contributed to running
the tests by providing 2 temporary power generators, each with a
capacity of 1,250 kVA and a medium voltage transformer equipped
with control panel, providing power at 20 kV for the start up of
the wind turbine, and a load bank of 5 MVA in order to dissipate
the power produced by the wind turbine. To carry out the tests, the
power generators were connected to the electrical system of the
wind turbine and operated at full power to supply power to the
turbine at 20 kV, the controls and the ancillary equipment through
the transformer, enabling start up and power generation. Once in
production, part of the energy produced is used for the
self-powered system, while the remaining power is dissipated onto
the load bank while the generators output is progressively reduced
until they are turned off.
An interesting
experience
For GE Wind Energy, it was a very important first experience, in
the perspective of the development potential within this market and
the many projects that the company has underway in Europe,
particularly in Eastern Europe. “We always work with tight
timelines», states Dennis Hendriks. « For us, to
meet the delivery date of a system is crucial. The delivery on-site
of the right equipment is fundamental and therefore we are very
careful in selecting reliable partners to create winning synergies.
At the end of this first experiment, we have already planned
meetings in order to check the progress of testing and
implementation and to agree together all the initiatives that are
mandatory in order to further enhance our cooperation in the future
».
Energia wiatrowa:
przeprowadzenie prób i rozruchu turbin wiatrowych poprzez
wykorzystanie tymczasowych zespołów korekcji współczynnika mocy,
przed podłączeniem turbin do sieci
Najnowsze szacunki Global Wind Energy
Council na rok 2011 przewidują ogólny wzrost mocy produkcyjnych
farm wiatrowych równy 40 GW. To dobra wiadomomość po spadkach
spowodowanych kryzysem trwającym przez ostatnie dwa lata, który
odbił się na inwestycjach w tym sektorze.
Za tym rozwojowym trendem podążają
również Włochy, gdzie do końca 2009 roku zainstalowano 300 farm
wiatrowych o całkowitej mocy 5000 MW; 90% z nich zlokalizowane
jest w regionach południowych, które są najodpowiedniejszym
miejscem dla turbin wiatrowych, zarówno ze względu na
ukształtowanie terenu, jak i na warunki pogodowe.
W regionie Kampania, w
miejscowości Lacedonia, jedna z ostatnio testowanych farm została
zbudowana przez E&S Energy – firmę, która poprzez zastosowanie
najlepszych technologii dostępnych na rynku, zarządza
projektowaniem, budową i obsługą elektrowni wytwarzających energię
elektryczną wyłącznie ze źródeł odnawialnych.
Wspomniana farma wiatrowa posiada moc
15 MW, na którą składa się 6 turbin wiatrowych o mocy 2,5 MW,
dostarczonych przez GE Wind Energy i zdolnych do wytwarzania około
28 GWh energii elektrycznej rocznie. Pozwolenie na budowę
farmy wiatrowej zostało wydane przez władze regionu Kampania na
pocz¹tku 2009 roku.
Turbina GE Wind Energy o mocy 2,5 MW
jest jedną z najbardziej innowacyjnych turbin wiatrowych pod
względem wydajności, niezawodnoœci oraz zastosowanych
systemów łączących turbinę z siecią dystrybucyjną. Została ona
zaprojektowana z myślą o osiąganiu maksymalnych parametrów w swojej
klasie. Średnica wirnika wynosząca 100 metrów czyni z niej
jedną z największych turbin GE Wind Energy do zastosowań
naziemnych. Turbina ta spełnia specyficzne wymogi rynku
europejskiego, gdzie małe szerokości dostępnych przestrzeni
stanowią ograniczenie dla rozmiarów projektów.
Próba i przegląd ogólny farmy
wiatrowej
„Po zakończeniu etapu instalacji w Lacedonii przeszliśmy do
ważnego etapu przeprowadzania prób”, wyjaśnia Dennis Hendriks,
dyrektor działu projektów związanych z energią wiatrową GE
Energy w Europie: „Etap przeprowadzania prób jest krytyczny
w przypadku każdego projektu budowy farmy wiatrowej. Ma on za
zadanie udowodnić klientowi, że jesteśmy w stanie zasilić sieć
publiczną mocą uzgodnioną w umowie. Są to skomplikowane procedury i
prawdziwe wyzwania, biorąc pod uwagę fakt, iż musimy spełnić
maksymalne normy bezpieczeństwa naszych zespołów oraz to, że etap
przeprowadzania prób dla każdej turbiny trwa kilka dni. W przypadku
tego systemu wiatrowego, umowa określała osiągniêcie podczas prób
mocy produkcyjnej wynoszącej 1,5 MW dziennie dla każdej
turbiny”.
Procedura o wyższym stopniu skomplikowania ze względu na
specyficzną lokalizację elektrowni
„Farma zlokalizowana jest w miejscu odizolowanym i trudno
dostępnym, co nie ułatwiało nam pracy. W tym przypadku dodatkowym
wyzwaniem był fakt, że turbiny nie były podłączone do podstacji
sieci elektrycznej. Dlatego też musieliśmy przeprowadzić próby, gdy
instalacje elektryczne wciąż pozostawały odłączone od
sieci”.
W jaki sposób udało siê rozwiązać problem?
„Poprzez zastosowanie po raz pierwszy w Europie rozwiązania
wykorzystywanego uprzednio w USA, dzięki umowie z firmą Aggreko,
która dostarczyła sprzęt niezbędny do przeprowadzenia
prób”.
Przenośne urządzenia testujące
Jako specjalista na skalę światowąw dziedzinie dostarczania
rozwiązań z zakresu wynajmu generatorów prądotwórczych oraz
systemów regulacji temperatury, firma Aggreko umożliwiła
przeprowadzenie prób, dostarczając 2 tymczasowe generatory
prądotwórcze, każdy o pojemnoœci 1250 kVA oraz transformator
średnionapięciowy wyposażony w panel sterowania, dostarczający moc
20 kV niezbędną do uruchomienia każdej turbiny, oraz zespół
korekcji współczynnika mocy 5 MVA, umożliwiający rozproszenie
energii elektrycznej wytwarzanej przez turbinę wiatrową. Aby
przeprowadzić próby, generatory zostały podłaczone do sieci
elektrycznej turbiny wiatrowej i włączone na pełen zakres mocy w
celu zasilenia turbiny moc¹ 20 kV. Elementy sterowania oraz
urządzenia pomocnicze podłaczono za pośrednictwem transformatora,
co umożliwiło rozruch i wytwarzanie energii elektrycznej. Po
uruchomieniu turbiny część wytwarzanej energii wykorzystywana jest
przez system samozasilania, a pozostała energia rozpraszana jest w
zespole korekcji współczynnika mocy, podczas gdy moc generatora
jest stopniowo zmniejszana, aż do jego wyłączenia.
Interesujące
doświadczenie
Dla GE Wind Energy było to ważne pierwsze doświadczenie z
perspektywy potencjału rozwojowego na tym rynku i liczby projektów,
które firma realizuje w Europie, a w szczególności w Europie
Wschodniej. „Zawsze pracujemy w krótkich terminach”, mówi
Dennis Hendriks. „Dotrzymanie terminu dostarczenia zamówionego
rozwiązania jest dla nas kluczowe. Dostępność odpowiednich urządzeń
w miejscu instalacji to kwestia podstawowa, dlatego też do
współpracy uważnie wybieramy partnerów, na których możemy polegać.
Na koniec tego premierowego doświadczenia zaplanowaliśmy
spotkania mające na celu kontrolę postępów prób i wdrożenia
instalacji oraz wspólne uzgodnienie wszystkich inicjatyw
niezbędnych do usprawnienia naszej współpracy w
przyszłości”.