Елистратов В.В., Кузнецов М.В. Теоретические основы нетрадиционной и возобновляемой энергетики. Часть 1.Определение ветроэнергетических ресурсов региона

Подождите немного. Документ загружается.

Расчеты N

выполняются для характерных основных метеостанций

региона, величина N

указывается на карте и вносится в итоговую таблицу

(раздела 3.5) в графу природного ветроэнергетического потенциала региона.

Для ряда регионов в справочнике по климату [2] и др. источниках

таблицы вероятности скорости ветра по градациям приводятся не для всех

метеостанций. Для выполнения курсовой работы необходимое количество

метеостанций определяется охватом всей территории задаваемого региона, при

этом для некоторых характерных метеостанций региона таблицы вероятности

скорости ветра по градациям отсутствуют. В этих случаях, а также в тех

случаях, когда в некоторых районах задаваемого региона вообще нет данных о

метеостанциях, можно пользоваться стандартными математическими

функциями распределения скорости ветра (раздел 2.5), параметрами функции

Вейбулла (рис. 11 и 12), таблицей 8 [п.1] повторяемости скоростей ветра по

уравнению Гриневича.

3.4. Порядок расчетов по определению технического

ветроэнергетического потенциала.

Для определения плотности технического ветроэнергетического

потенциала (Э

техн.уд.

) необходимо принять в соответствии с заданием типовую

ВЭУ с заданной характеристикой отдачи мощности (рис. 1). Расчеты

потенциала выполняются для всех характерных метеостанций (см. раздел 3.2),

чтобы можно было проследить распределение Э

техн. уд.

по всей территории

заданного региона.

В разделе 2.6 приведены аналитические выражения для расчетов Э

техн. уд.

(27)-(32).

Ниже в табличной форме дан пример расчета плотности технического

потенциала района г. Ломоносов, С-Петербург, при этом принята ВЭУ типа

MICON-400 (рис. 1), основные параметры:

ВЭУ

=400 кВт, D=31 м, Н=36 м, характерные значения скорости ветра на

характеристике отдачи мощности – u

=4 м/с, u

=15 м/с, u

МАКС

=25 м/с.

=1,21 в соответствии с п. 2.1;

– определен в соответствии с п. 2.2 (формула 7);

Н=36 м, h

=19 м (станция Ломоносов).

Используя последнюю строку таблицы определяется общий коэффициент

использования энергии ветра К

исп

гр

0-1 2-3 4-5 6-7 8-9 10-11 12-13 14-15 16-17 18-20 21-24

u, м/с

0,5 2,5 4,5 6,5 8,5 10,5 12,5 14,5 16,5 19,0 22,5

1,21 1,21 1,21 1,21 1,21 1,21 1,21 1,21 1,21 1,21 1,21

1,135 1,135 1,122 1,093 1,093 1,093 1,089 1,086 1,084 1,084 1,084

пр

, м/с

0,69 3,4 6,1 8,6 11,2 13,9 16,5 19,1 21,6 24,9 29,5

N, кВт

0 0 50 125 250 370 410 400 400 400 0

N (u

пр

)

0 0 0,125 0,312 0,625 0,925 1,025 1,0 1,0 1,0 0

0,119 0,216 0,274 0,202 0,106 0,043 0,027 0,010 0,002 0,0003 ~0

N (u

пр

)·dF

0 0 0,0342 0,063 0,0662 0,04 0,0277 0,01 0,002 0,0003 0

исп

∑

=⋅

макс

243,0dF)u(N

исп

= Т

год

· К

исп

= 8760 · 0,243 = 2130 ч

техн. уд.

86,8

31100

2130400

D100

ТN

испВЭУ

⋅













⋅

км

)чкВт.(млн

Расчеты для других характерных метеостанций региона выполняются с

помощью программы “Consupt 1” в следующей последовательности:

а) Табличный ввод распределения вероятности скорости ветра по

градациям для метеостанций региона:

dF (%) в зависимости от

0.пр

Kuu

⋅

Для характерных метеостанций, не имеющих в справочнике таблицы

значений вероятности скорости ветра по градациям, следует воспользоваться

таблицей Гриневича (табл. 8). При этом на поправочный коэффициент

открытости станции K

умножается среднегодовая скорость ветра u

год.

для этой

станции, а затем по значению K

·u

год.

и типу распределения берётся

соответствующая строчка вероятности скорости ветра по градациям.

б) Ввод числовых исходных данных высоты флюгера метеостанции h

[м], высоты башни заданной ВЭУ H [м], принятого временного периода расчета

– год.

в) ввод табличной характеристики отдачи мощности заданной типовой

ВЭУ:

)u(f

.пр

)кВт(

примечание

: поправочный коэффициент высоты К

в программу ''Consupt 1'' не

вводится т.к. он предусмотрен в алгоритме программы.

г) результаты расчета по программе ''Consupt 1''

Коэффициент использования установленной мощности ВЭУ

– К

исп

[%]

Годовая выработка ВЭУ – Э

ВЭУ

[кВт·ч],

Контрольные распечатки:

- расчетная таблица с полученными величинами К

исп

[%] и Э

ВЭУ

[кВт·ч],

- график характеристики отдачи мощности ВЭУ N(u) [кВт],

- график дифференциальной повторяемости скорости ветра f(u).

Контрольные распечатки следует сделать для одной характерной метеостанции

и заданной типовой ВЭУ и вложить их в пояснительную записку по курсовой

работе.

3.5. Выводы по расчетам и анализу ветроэнергетических ресурсов

региона.

1) Расчеты по определению К

исп

[%], Т

исп

[ч], Э

ВЭУ

[млн(кВт·ч)] и Э

техн.уд.

[

км

)чкВт.(млн ⋅

] вносятся в итоговую таблицу, в графы технического

ветроэнергетического потенциала. Величина Э

техн.уд.

указывается на карте

ветроэнергетических ресурсов для основных характерных районов

(метеостанции) региона.

2) Итоговая таблица ветроэнергетических ресурсов

(ветроэнергетического потенциала) региона оформляется в указанном ниже

виде (выполняется в пояснительной записке и на листе ватмана формата А2).

Ветроэнергетические ресурсы региона Ленинградской области, Северо-

западный регион.

Технический ветроэнергетический

потенциал (ВЭУ типа “MICON”;

N = 400 кВт; D = 31 м; H = 36 м)

Наименование

метеостанции

(района)

Среднегодовая

скорость ветра

год.

(м/с)

Природный

ветроэнергетический

потенциал

Вт/м

исп.

ВЭУ

млн.(кВт

ч)

техн.уд.

км

)чкВт.(млн ⋅

Ломоносов 5,1 399 0,22 1940 0,77 8

… … … … … … …

В таблице указываются все рассмотренные метеостанции и районы

региона.

Среднегодовая скорость ветра u

год.

указывается на высоте флюгера

метеостанции для условний открытой местности.

Природный ветроэнергетический потенциал (N

) – на высоте 50м.

3) На основании сводной итоговой таблицы проводится анализ

ветроэнергетических ресурсов региона.

На карте выделяются районы с более высокой среднегодовой скоростью

ветра, более высоким ветропотенциалом. При этом на карте ресурсов

проводятся соответствующие изолинии, ограничивающие районы с

одинаковыми значениями u

год

, N

, Э

техн. уд.

4) Для одного, наиболее перспективного района, как по

ветроэнергетическому потенциалу, так и по народно-хозяйственной

значимости, делается проектная оценка – предложение по проектированию

ВЭС.

- назначается ориентировочно установленная мощность ВЭС N

ВЭС

;

- на основе выбранного типа ВЭУ определяется количество ветроагрегатов

и площадь территории, занимаемая ими;

- подсчитываются возможное годовое число часов использования

установленной мощности ВЭС Т

исп.

;

- определяется возможная годовая выработка ВЭС Э

ВЭС

;

- делается вывод об эффективности ВЭС.

Например:

Для г. Ломоносов (Северо-западный регион):

ВЭУ

= 400 кВт;

ВЭС

= 40 МВт;

исп.

= 1940 ч;

ВЭС

= 7,76 млн.(кВт·ч).

Количество ветроагрегатов типа “MICON”

– 100 штук.

ВЭС может быть запроектирована на мелководной акватории Финского залива

на Лондонской отмели. Площадь, занимаемая ВЭС ориентировочно составит

9,6 км

Предлагаемая ВЭС указывается на карте.

ЛИТЕРАТУРА

1. Анапольская Л.Е., Режим скоростей ветра на территории СССР, Л.,

Гидрометеоиздат, 1961.

2. Справочник по климату СССР, Ч III, Ветер, Л., Гидрометеоиздат, 1996.

3. Шефтер Я.И., Использование энергии ветра, М., “Энергия”,1983.

4. Сидоров В. И., Сидоров В. В., Кузнецов М. В., Об использовании

ветроэнергетических ресурсов, Изв. АН СССР, “Энергетика и

транспорт”. 1980, №3.

5. Энергия ветра, перевод с англ. под редакцией Шефтера Я.И., “Мир”, М.,

1982.

6. Минин В.А., Ветроэнергетические ресурсы европейского Севера СССР,

Аппатиты, КФ АНСССР, 1983.

7. Рекомендации по определению климатических характеристик

ветроэнергетических ресурсов, ГГО им. А.И. Войекова, Л.,

Гидрометеоиздат, 1989.

8. Зубарев В.В., Минин В.А., Степанов И.Р., Использование энергии ветра

в районах севера, Л., “Наука”,1990.

9. Борисенко М. М., Семенова Н. С., Соколова С. Н., Об особенностях

климатических характеристик ветроэнергетических ресурсов в нижнем

500-метровом слое атмосферы ЕЧС, Труды ГГО им. А.И. Войекова,

вып. 532, 1990.

10. Кузнецов М.В., О методике ветроэнергетических расчётов,

“Электрические станции”, № 7,1992.

11. Атласы ветрового и солнечного климатов России, ГГО им. А.И.

Войекова, СПб., 1997.

12. Елистратов В.В., Перспективы использования возобновляемых

источников энергии в XXI веке, Доклад на семинаре

“Энергоэффективная экономика. Нетрадиционные системы

энергообеспечения”, 30 октября-2 ноября, СПб., 2001.

13. Безруких П.П., Экономика и возможные масштабы развития

нетрадиционных возобновляемых источников энергии, РАН, Институт

народнохозяйственного прогнозирования, Доклад на семинаре, 26

марта, М., 2002.

14. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников

энергии в России. Под ред. П.П.Безруких, С-Петербург, «Наука», 2002г.,

314с.

15. Атлас ветров России. А.Н.Старков, Л.Линдберг, П.П.Безруких,

М.М.Борисенко, М., Можайск-Терра, 2000, 560с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение. Таблица П1.

Повторяемость скоростей ветра по уравнениям Гриневича, %

Скорость ветра, м/с

Средняя

скорость

ветра, м/с

0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Первый тип распределения скоростей (побережье открытого моря , океана)

5,0 2 9,1 12 13,2 13,1 12 10,3 8,4 6,5 4,7 3,3 2,2 1,4 0,8 0,5 0,3 0,1 0,1

5,1 2 8,8 11,7 12,9 12,9 11,9 10,4 8,5 6,6 4,9 3,5 2,3 1,5 0,9 0,6 0,3 0,2 0,1

5,2 1,9 8,6 11,4 12,6 12,7 11,8 10,4 8,6 6,8 5,1 3,7 2,5 1,6 1 0,6 0,4 0,2 0,1

5,3 1,9 8,3 11,1 12,4 12,5 11,7 10,3 8,7 6,9 5,3 3,8 2,7 1,8 1,1 0,7 0,4 0,2 0,1 0,1

5,4 1,8 8,1 10,8 12,1 12,3 11,6 10,3 8,7 7 5,4 4 2,8 1,9 1,3 0,8 0,5 0,3 0,2 0,1

5,5 1,7 7,9 10,6 11,8 12,1 11,5 10,3 8,8 7,2 5,6 4,1 3 2 1,4 0,9 0,5 0,3 0,2 0,1

5,6 1,7 7,7 10,3 11,6 11,9 11,3 10,2 8,8 7,3 5,7 4,3 3,1 2,2 1,5 1 0,6 0,4 0,2 0,1 0,1

5,7 1,6 7,5 10,1 11,4 11,7 11,2 10,2 8,8 7,3 5,9 4,5 3,3 2,3 1,6 1,1 0,7 0,4 0,2 0,1 0,1

5,8 1,6 7,3 9,8 11,1 11,5 11,1 10,1 8,9 7,4 6 4,6 3,4 2,5 1,7 1,2 0,7 0,5 0,3 0,2 0,1

5,9 1,6 7,1 9,6 10,9 11,3 10,9 10,1 8,9 7,5 6,1 4,8 3,6 2,6 1,8 1,2 0,8 0,5 0,3 0,2 0,1 0,1

6,0 1,5 7 9,4 10,7 11,1 10,8 10 8,9 7,6 6,2 4,9 3,7 2,7 1,9 1,3 0,9 0,6 0,4 0,2 0,1 0,1

6,1 1,5 6,8 9,2 10,5 10,9 10,7 9,9 8,9 7,6 6,3 5 3,9 2,9 2,1 1,4 1 0,6 0,4 0,2 0,1 0,1

6,2 1,4 6,6 9 10,2 10,7 10,5 9,9 8,9 7,6 6,4 5,1 4 3 2,2 1,5 1,1 0,7 0,5 0,3 0,2 0,1 0,1

6,3 1,4 6,5 8,8 10 10,5 10,4 9,8 8,8 7,7 6,5 5,2 4,1 3,1 2,3 1,7 1,2 0,8 0,5 0,3 0,2 0,1 0,1

6,4 1,4 6,3 8,6 9,8 10,4 10,3 9,7 8,8 7,7 6,5 5,3 4,2 3,3 2,4 1,8 1,2 0,9 0,6 0,4 0,2 0,1 0,1

6,5 1,3 6,2 8,4 9,7 10,2 10,1 9,6 8,8 7,7 6,6 5,4 4,3 3,4 2,5 1,9 1,3 0,9 0,6 0,4 0,3 0,2 0,2

6,6 1,3 6,1 8,2 9,5 10 10 9,5 8,8 7,8 6,6 5,5 4,4 3,5 2,6 2 1,4 1 0,7 0,4 0,3 0,2 0,2

6,7 1,3 5,9 8,1 9,3 9,9 9,9 9,5 8,7 7,8 6,7 5,6 4,5 3,6 2,7 2,1 1,5 1 0,7 0,5 0,3 0,2 0,2

Скорость ветра, м/с

Средняя

скорость

ветра, м/с

0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Первый тип распределения скоростей

6,8 1,2 5,8 7,9 9,1 9,7 9,7 9,4 8,7 7,8 6,7 5,7 4,6 3,7 2,9 2,2 1,6 1,1 0,8 0,5 0,4 0,2 0,3

6,9 1,2 5,7 7,7 8,9 9,5 9,6 9,3 8,6 7,8 6,8 5,7 4,7 3,8 3 2,3 1,7 1,2 0,9 0,6 0,4 0,3 0,3

7,0 1,2 5,5 7,6 8,8 9,4 9,5 9,2 8,6 7,8 6,8 5,8 4,8 3,9 3,1 2,4 1,7 1,3 0,9 0,6 0,4 0,3 0,4

7,1 1,2 5,4 7,4 8,6 9,2 9,4 9,1 8,5 7,7 6,8 5,9 4,9 4 3,2 2,5 1,8 1,4 1 0,7 0,5 0,3 0,5

7,2 1,1 5,3 7,3 8,5 9,1 9,2 9 8,5 7,7 6,9 5,9 5 4,1 3,3 2,6 1,9 1,4 1 0,7 0,5 0,4 0,6

7,3 1,1 5,2 7,1 8,3 8,9 9,1 8,9 8,4 7,7 6,9 6 5,1 4,2 3,3 2,7 2 1,5 1,1 0,8 0,6 0,4 0,7

7,4 1,1 5,1 7 8,2 8,8 9 8,8 8,4 7,7 6,9 6 5,1 4,2 3,4 2,7 2,1 1,6 1,2 0,9 0,6 0,4 0,8

7,5 1 5 6,9 8 8,7 8,9 8,7 8,3 7,7 6,9 6 5,2 4,3 3,5 2,8 2,2 1,7 1,3 0,9 0,7 0,5 0,8

7,6 1 4,9 6,8 7,9 8,6 8,8 8,6 8,2 7,6 6,9 6,1 5,2 4,4 3,6 2,9 2,3 1,8 1,3 1 0,7 0,5 0,9

7,7 1 4,8 6,6 7,8 8,4 8,6 8,5 8,2 7,6 6,9 6,1 5,3 4,5 3,7 3 2,4 1,8 1,4 1 0,8 0,5 1,1

7,8 1 4,7 6,5 7,7 8,3 8,5 8,4 8,1 7,6 6,9 6,1 5,3 4,5 3,8 3,1 2,4 1,9 1,5 1,1 0,8 0,6 1,2

7,9 0,9 4,6 6,4 7,6 8,2 8,4 8,4 8 7,5 6,9 6,2 5,4 4,6 3,8 3,1 2,5 2 1,5 1,2 0,9 0,6 1,3

8,0 0,9 4,6 6,3 7,4 8 8,3 8,3 8 7,5 6,9 6,2 5,4 4,6 3,9 3,2 2,6 2,1 1,6 1,2 0,9 0,7 1,4

8,1 0,9 4,5 6,2 7,2 7,9 8,2 8,2 7,9 7,5 6,9 6,2 5,4 4,7 3,9 3,3 2,7 2,1 1,7 1,3 1 0,7 1,6

8,2 0,9 4,4 6,1 7,1 7,8 8,1 8,1 7,9 7,4 6,9 6,2 5,5 4,7 4 3,4 2,7 2,2 1,7 1,3 1 0,8 1,8

8,3 0,9 4,3 6 7 7,6 8 8 7,8 7,4 6,8 6,2 5,5 4,8 4,1 3,4 2,8 2,3 1,8 1,4 1,1 0,8 2

8,4 0,9 4,3 5,8 6,9 7,5 7,9 7,9 7,7 7,3 6,8 6,2 5,5 4,8 4,2 3,5 2,9 2,3 1,9 1,5 1,1 0,9 2,2

8,5 0,8 4,2 5,7 6,8 7,4 7,8 7,8 7,6 7,3 6,8 6,2 5,6 4,9 4,2 3,6 3 2,4 1,9 1,5 1,2 0,9 2,4

8,6 0,8 4,1 5,7 6,7 7,3 7,6 7,7 7,6 7,3 6,8 6,2 5,6 4,9 4,3 3,6 3 2,5 2 1,6 1,2 1 2,5

8,7 0,8 4 5,6 6,6 7,2 7,5 7,7 7,5 7,2 6,8 6,2 5,6 4,9 4,3 3,7 3,1 2,5 2,1 1,7 1,3 1 2,7

8,8 0,8 3,9 5,5 6,5 7,1 7,5 7,6 7,5 7,2 6,7 6,2 5,6 5 4,3 3,7 3,1 2,6 2,1 1,7 1,4 1,1 2,9

8,9 0,8 3,9 5,4 6,4 7 7,4 7,5 7,4 7,1 6,7 6,2 5,6 5 4,4 3,8 3,2 2,6 2,2 1,8 1,4 1,1 3,1

Скорость ветра, м/с

Средняя

скорость

ветра, м/с

0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Первый тип распределения скоростей

9,0 0,7 3,8 5,3 6,3 6,9 7,3 7,4 7,3 7,1 6,7 6,2 5,6 5 4,4 3,8 3,3 2,7 2,3 1,8 1,5 1,2 3,4

9,1 0,7 3,8 5,2 6,2 6,8 7,2 7,3 7,2 7 6,6 6,2 5,6 5,1 4,5 3,9 3,3 2,8 2,3 1,9 1,5 1,2 3,7

9,2 0,7 3,7 5,1 6,1 6,7 7,1 7,2 7,2 7 6,6 6,2 5,6 5,1 4,5 3,9 3,4 2,8 2,4 1,9 1,6 1,3 3,9

9,3 0,7 3,6 5 6 6,6 7 7,2 7,1 6,9 6,6 6,2 5,6 5,1 4,6 4 3,5 2,9 2,4 2 1,6 1,3 4,1

9,4 0,7 3,6 5 5,9 6,5 6,9 7,1 7 6,9 6,5 6,1 5,6 5,1 4,6 4 3,5 3 2,5 2,1 1,7 1,4 4,3

9,5 0,7 3,5 4,9 5,8 6,4 6,8 7 7 6,8 6,5 6,1 5,6 5,1 4,6 4 3,6 3,1 2,6 2,2 1,7 1,4 4,6

9,6 0,7 3,5 4,8 5,7 6,3 6,7 6,9 6,9 6,8 6,5 6,1 5,6 5,1 4,6 4,1 3,6 3,1 2,6 2,2 1,8 1,5 4,9

9,7 0,6 3,4 4,7 5,6 6,3 6,6 6,9 6,9 6,7 6,4 6,1 5,6 5,2 4,7 4,1 3,6 3,1 2,7 2,3 1,8 1,5 5,2

9,8 0,6 3,4 4,7 5,6 6,2 6,5 6,8 6,8 6,6 6,4 6,1 5,6 5,2 4,7 4,1 3,6 3,1 2,7 2,3 1,9 1,5 5,6

9,9 0,6 3,3 4,6 5,5 6,1 6,5 6,7 6,7 6,6 6,4 6 5,6 5,2 4,7 4,2 3,7 3,2 2,7 2,3 1,9 1,6 5,9

10,0 0,6 3,3 4,6 5,4 6 6,4 6,6 6,7 6,5 6,3 6 5,6 5,2 4,7 4,2 3,7 3,2 2,8 2,4 2 1,6 6,2

10,1 0,6 3,2 4,5 5,4 6 6,3 6,5 6,6 6,5 6,3 6 5,6 5,2 4,7 4,2 3,7 3,3 2,9 2,4 2 1,7 6,5

10,2 0,6 3,2 4,4 5,3 5,9 6,2 6,5 6,5 6,4 6,2 6 5,6 5,2 4,7 4,2 3,8 3,3 2,9 2,5 2,1 1,7 6,8

10,3 0,6 3,1 4,4 5,2 5,8 6,2 6,4 6,5 6,3 6,2 5,9 5,6 5,2 4,7 4,3 3,8 3,4 2,9 2,5 2,1 1,8 7,1

10,4 0,6 3,1 4,3 5,1 5,7 6,1 6,3 6,4 6,3 6,2 5,9 5,6 5,2 4,7 4,3 3,8 3,4 3 2,6 2,2 1,8 7,4

10,5 0,6 3 4,2 5,1 5,6 6 6,3 6,3 6,3 6,1 5,9 5,6 5,2 4,8 4,3 3,9 3,4 3 2,6 2,2 1,9 7,7

10,6 0,5 3 4,2 5 5,6 6 6,2 6,3 6,2 6,1 5,8 5,5 5,2 4,8 4,3 3,9 3,5 3 2,6 2,3 1,9 8,1

10,7 0,5 3 4,1 4,9 5,5 5,9 6,1 6,2 6,2 6 5,8 5,5 5,2 4,8 4,4 3,9 3,5 3,1 2,7 2,3 2 8,4

10,8 0,5 2,9 4,1 4,9 5,4 5,8 6,1 6,2 6,1 6 5,8 5,5 5,2 4,8 4,4 3,9 3,5 3,1 2,7 2,3 2 8,8

10,9 0,5 2,9 4 4,8 5,3 5,7 6 6,1 6,1 6 5,8 5,5 5,1 4,8 4,4 3,9 3,6 3,1 2,8 2,4 2 9,1

11,0 0,5 2,8 4 4,7 5,3 5,7 5,9 6,1 6 5,9 5,7 5,5 5,1 4,8 4,4 4 3,6 3,2 2,8 2,4 2,1 9,5

11,1 0,5 2,8 3.9 4,7 5,2 5,6 5,9 6 6 5,9 5,7 5,4 5,1 4,8 4,4 4 3,6 3,2 2,8 2,5 2,1 9,9