Qarama-qarshi aylanuvchi ikki rotorli shamol turbinasi uchun maksimal quvvat nuqtasini ku-zatish algoritmini ishlab chiqish

Dolzarbligi: jahon energetika tizimida qayta tiklanuvchi energiya manbalarining ulushi yil sayin ortib borayotgan bo‘lsa-da, elektr energiyasiga bo‘lgan talabning jadal o‘sishi va an’anaviy yoqilg‘i resurslarining cheklanganligi yangi, yuqori samarador energetik texnologiyalarni ishlab chiqishni taqozo etmoqda. Xususan, shamol energetikasi ekologik tozaligi, qayta tiklanuvchanligi va keng geografik qamrovga egaligi bilan alohida ahamiyat kasb etadi. Jumladan, Bes qonuniga muvofiq shamol oqimidan olinadigan maksimal energiya 59,3 % bilan cheklangan bo‘lib, bundan tashqari, rotor ortida hosil bo‘ladigan aylanma oqim (wake) energiya yo‘qotishlarini yanada oshiradi. Natijada past va o‘rta tezlikli shamol sharoitida SRWT tizimlarining samaradorligi sezilarli darajada pasayadi. Shu nuqtai nazardan, qarama-qarshi aylanuvchi ikki rotorli shamol turbinalari (Counter-Rotating Wind Turbine - CRWT) so‘nggi yillarda ilmiy tadqiqotlarning diqqat markaziga aylanmoqda. CRWT tizimlarida ikkinchi rotor birinchi rotordan chiqqan aylanma oqim energiyasidan qayta foydalanish imkonini berib, umumiy quvvat koeffisiyentini 15–30 % gacha oshirish imkoniyatini yaratadi. Bu esa CRWT ni past shamol tezligi hukmron bo‘lgan hududlar uchun ayniqsa istiqbolli yechimga aylantiradi. Biroq CRWT tizimlarining keng amaliyotga joriy etilishi bir qator yechilmagan ilmiy-texnik muammolar bilan bog‘liq. Ular ichida eng asosiylaridan biri - maksimal quvvat nuqtasini kuzatish (MQNK) aniq va barqaror kuzatish masalasidir. An’anaviy MQNK algoritmlari (TSR, Perturb & Observe, Hill Climb va boshqalar) asosan bir rotorli tizimlar uchun ishlab chiqilgan bo‘lib, ularni ikki rotorli, o‘zaro aerodinamik bog‘langan tizimlarga to‘g‘ridan-to‘g‘ri qo‘llash samarasiz hisoblanadi. CRWT tizimida oldingi va orqa rotorlar o‘rtasidagi aerodinamik o‘zaro ta’sir, momentlar taqsimoti va aylanish tezliklarining noliney bog‘lanishi sababli quvvatning yagona ekstremumi mavjud emas, balki ko‘p o‘lchamli optimallashtirish muammosi yuzaga keladi. Bu esa mavjud MQNK algoritmlarining barqarorligi pasayishiga, quvvat tebranishlariga va energiya yo‘qotishlariga olib keladi. Bundan tashqari, zamonaviy shamol energetikasi tizimlarida aqlli boshqaruv, real vaqtda adaptatsiya va intellektual algoritmlarga bo‘lgan ehtiyoj ortib borayotgan bo‘lsa-da, CRWT uchun moslashtirilgan, o‘zaro rotor ta’sirini hisobga oluvchi, yuqori tezkor va barqaror MQNK algoritmlari bo‘yicha tadqiqotlar yetarli darajada emas. Mavjud ilmiy ishlar asosan aerodinamik yoki konstruktiv jihatlarga qaratilgan bo‘lib, boshqaruv algoritmlarini chuqur integratsiyalash masalasi yetarlicha yoritilmagan.

Maqsad: qarama-qarshi aylanuvchi ikki rotorli shamol turbinasi (CRWT) uchun oldingi va orqa rotorlar o‘rtasidagi aerodinamik hamda elektromexanik o‘zaro ta’sirlarni hisobga oluvchi, real vaqt rejimida ishlaydigan, barqaror va yuqori samarador maksimal quvvat nuqtasini kuzatish (MQNK) algoritmini ishlab chiqish hamda uning energetik, dinamik va iqtisodiy samaradorligini ilmiy jihatdan asoslab berishdan iborat.

Usullar: nazariy, hisobiy, algoritmik va eksperimental tadqiqot usullarining kompleksidan foydalanildi: optimallashtirish nazariyasi, gradiyentsiz qidiruv va evristik usullardan foydalaniidi.

Natijalar: qarama-qarshi aylanuvchi ikki rotorli shamol turbinasida oldingi va orqa rotorlar o‘rtasidagi aerodinamik o‘zaro ta’sirni hisobga oluvchi kengaytirilgan matematik model taklif etildi. Oldingi va orqa rotorlar uchun alohida optimal ish nuqtalarini aniqlaydigan hamda ularning o‘zaro ta’sirini adaptiv korreksiya qiladigan yangi gibrid MQNK algoritmi ishlab chiqildi.