Общая информация по анализу площадок

ВЕТРОВОЙ МОНИТОРИНГ ПРООН

Анализ ветровых ресурсов и оценка выработки энергии

КОНФИДЕНЦИАЛЬНО

Подготовлено для ПРООН Казахстан

Разработано компанией PB Power

 

Разработали: Эдем Тредован, Алисия Уэбб

Просмотрел: Эндрю Кэрлей

Утвердил: Тараз Саба

Дата: 27.06.2008

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ……...............................................................................................1

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА …......................................................................................... 2

АНАЛИЗ ВЕТРОВЫХ РЕСУРСОВ НА МОНИТОРИНГОВЫХ ПЛОЩАДКАХ.... 3

1.1 ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ ПО АНАЛИЗУ ВЕТРОВЫХ РЕСУРСОВ............................... 3

1.1.1 Анализ данных ветрового мониторинга................................................................3

1.1.2 Данные NCEP/NCAR...............................................................................................4

1.1.3 Суточное усреднение................................................................................................4

1.1.4 Ветровой сдвиг.........................................................................................................5

1.2 АТЫРАУ (КАРАБАТАН)......................................................................................................5

1.2.1 Описание площадки..................................................................................................5

1.2.2 Оборудование для ветрового мониторинга............................................................6

1.2.3 Результаты ветрового мониторинга........................................................................7

1.2.4 Средняя долгосрочная скорость ветра..................................................................11

1.2.5 Скорость ветра на уровне ротора ….....................................................................15

1.3 АСТАНА................................................................................................................................16

1.3.1 Описание площадки................................................................................................16

1.3.2 Оборудование для ветрового мониторинга..........................................................16

1.3.3 Результаты ветрового мониторинга......................................................................18

1.3.4 Средняя долгосрочная скорость ветра..................................................................22

1.3.5 Скорость ветра на уровне ротора..........................................................................25

1.4 АРКАЛЫК.............................................................................................................................26

1.4.1 Описание площадки................................................................................................26

1.4.2 Оборудование для ветрового мониторинга..........................................................26

1.4.3 Результаты ветрового мониторинга......................................................................27

1.4.4 Средняя долгосрочная скорость ветра..................................................................32

1.4.5 Скорость ветра на уровне ротора..........................................................................35

1.5 КАРКАРАЛИНСК................................................................................................................37

1.5.1 Описание площадки...............................................................................................37

1.5.2 Оборудование для ветрового мониторинга..........................................................37

1.5.3 Результаты ветрового мониторинга......................................................................38

1.5.4 Средняя долгосрочная скорость ветра..................................................................43

1.5.5 Скорость ветра на уровне ротора..........................................................................45

1.6 КОРДАЙ...............................................................................................................................46

1.6.1 Описание площадки..............................................................................................46

1.6.2 Оборудование для ветрового мониторинга.........................................................46

1.6.3 Результаты ветрового мониторинга.....................................................................48

1.6.4 Средняя долгосрочная скорость ветра.................................................................51

1.6.5 Скорость ветра на уровне ротора.........................................................................54

1.7 ЖУЗУМДЫК…....................................................................................................................55

1.7.1 Описание площадки..............................................................................................55

1.7.2 Оборудование для ветрового мониторинга.........................................................55

1.7.3 Результаты ветрового мониторинга.....................................................................56

1.7.4 Средняя долгосрочная скорость ветра.................................................................61

1.7.5 Скорость ветра на уровне ротора.........................................................................63

1.8 ФОРТ ШЕВЧЕНКО…..........................................................................................................64

1.8.1 Описание площадки..............................................................................................64

1.8.2 Оборудование для ветрового мониторинга........................................................64

1.8.3 Результаты ветрового мониторинга.....................................................................65

1.8.4 Средняя долгосрочная скорость ветра.................................................................69

1.8.5 Скорость ветра на уровне ротора..........................................................................73

1.9 ЕРЕЙМЕНТАУ......................................................................................................................74

1.9.1 Описание площадки..............................................................................................74

1.9.2 Оборудование для ветрового мониторинга.........................................................74

1.9.3 Результаты ветрового мониторинга.....................................................................75

1.9.4 Средняя долгосрочная скорость ветра..................................................................79

1.9.5 Скорость ветра на уровне ротора..........................................................................82

 

2. ОЦЕНКА ВЫРАБОТКИ ЭНЕРГИИ..................................................................................83

2.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ МОДЕЛИ ВЕТРОВОГО ПОТОКА............................................83

2.1.1 Климатические и топографические данные........................................................83

2.1.2 Выбор турбин…......................................................................................................83

2.1.3 Планировка ветропарка.........................................................................................83

2.1.4 Кривая мощности ветровой турбины...................................................................84

2.1.5 Потери на ветропарка............................................................................................84

2.2 ПРОГНОЗ ВЫРАБОТКИ НА ПЛОЩАДКЕ АТЫРАУ....................................................86

2.2.1 Основные результаты расчетов выработки электроэнергии..............................86

2.2.2 Данные по выработке энергии для каждой турбины..........................................87

2.3 ПРОГНОЗ ВЫРАБОТКИ НА ПЛОЩАДКЕ АСТАНА.....................................................88

2.3.1 Планировка ветропарка........................................................................................88

2.3.2 Основные результаты расчетов выработки электроэнергии.............................88

2.3.3 Данные по выработке энергии для каждой турбины.........................................89

2.4 ПРОГНОЗ ВЫРАБОТКИ НА ПЛОЩАДКЕ АРКАЛЫК.................................................90

2.4.1 Основные результаты по оценке выработки электроэнергии...........................90

2.4.2 Данные по выработке энергии для каждой турбины.........................................90

2.5 ПРОГНОЗ ВЫРАБОТКИ НА ПЛОЩАДКЕ КАРКАРАЛИНСК.....................................92

2.5.1 Основные результаты расчетов выработки электроэнергии.............................92

2.5.2 Данные по выработке энергии для каждой турбины.........................................92

2.6 ПРОГНОЗ ВЫРАБОТКИ НА ПЛОЩАДКЕ КОРДАЙ.....................................................94

2.6.1 Планировка ветропарка.........................................................................................94

2.6.2 Основные результаты расчетов выработки электроэнергии.............................94

2.6.3 Данные по выработке энергии для каждой турбины..........................................95

2.7 ПРОГНОЗ ВЫРАБОТКИ НА ПЛОЩАДКЕ ЖУЗУМДЫК..............................................97

2.7.1 Планировка ветропарка.........................................................................................97

2.7.2 Основные результаты расчетов выработки электроэнергии..............................97

2.7.3 Данные по выработке энергии для каждой турбины..........................................98

2.8 ПРОГНОЗ ВЫРАБОТКИ НА ПЛОЩАДКЕ ФОРТ-ШЕВЧЕНКО...................................99

2.8.1 Планировка ветропарка.........................................................................................99

2.8.2 Основные результаты расчетов выработки электроэнергии..............................99

2.8.3 Данные по выработке энергии для каждой турбины........................................100

2.9 ЕРЕЙМЕНТАУ....................................................................................................................101

2.9.1 Планировка ветропарка.......................................................................................101

2.9.2 Основные результаты расчетов выработки электроэнергии............................101

2.9.3 Данные по выработке энергии для каждой турбины........................................102

2.10 СВОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ПО ВЫРАБОТКЕ ЭНЕРГИИ.............................103

ПРИЛОЖЕНИЯ:

Приложение A: Кривые мощности и коэффициенты тяги для ветровых турбин

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

CDAS	Система Ассимиляции Климатических Данных
град	градусы
IEA	Международное агентство энергетики
IEC	Международная Комиссия по Электротехнике
кВт, МВт	киловатт, мегаватт
кВтч, МВтч, ГВтч	киловатт-час, мегаватт-час, гигаватт-час
м, км	метры, километры
м/с	метры в секунду
м н.у.з.	метры над уровнем земли
м н.у.м.	метры над уровнем моря
N,S,E,W	север, юг, восток, запад
NCAR	Национальный Центр Атмосферных Исследований
ПРООН	Программа Развития Организации Объединенных Наций
Vestas V82	Ветровая турбина мощностью 1,65 МВт, с 82-х метровым диаметром ротора
WTG	Генератор ветровой турбины

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

В данном отчете содержится информация о проведенной оценке ветрового и энергетического потенциала для восьми площадок на территории Казахстана, согласно договору о предоставлении услуг по ветровому мониторингу между компанией PB Power и Программой Развития ООН. Рассматриваемые площадки распределены по всей территории республики: Аркалык, Астана, Ерейментау, Каркаралинск, Атырау, Форт-Шевченко, Кордай и Жузумдык.

На каждой площадке с помощью установленных 50-ти метровых метеомачт в течение 12-ти месяцев проводились измерения ветровых данных. Скорость и направление ветра измерялись на уровне 50 и 25 м с помощью оборудования Wilmers и Risoe (все анемометры откалиброваны по стандартам MEASNET). Запись данных производилась с 10-ти минутным усреднением в регистраторе данных Wilmers или Aanderaa. В большинстве случаев рассматриваемые мониторинговые площадки располагаются на территориях с ровным или холмистым рельефом, где преобладает низкорослая травянистая растительность, с минимумом сооружений либо естественных препятствий вокруг.

Данные с каждой площадки ежемесячно собирались специалистами ПРООН и верифицировались компанией PB Power. Верификация данных включала проверку качества доступных данных с каждой метеомачты и, по необходимости, их корректировку, а также удаление данных, записанных во время обледенения датчиков, и корректировку данных, подвергнувшихся влиянию эффекта затенения мачтой. Для прогноза долгосрочной скорости ветра на каждой площадке была проведена корреляция верифицированных ветровых данных с долгосрочными контрольными данными. Долгосрочные контрольные данные, использованные в данной оценке, были отобраны из данных, предоставленных ПРООН, и данных NCAR, полученных компанией PB Power. Выбор контрольной площадки определялся качеством контрольных данных и силой  их корреляции с данными мониторинговой мачты.

Так как высота, на которой проводились измерения, находится ниже уровня расположения оси ротора выбранной турбины, то был выполнен параметрический анализ ветрового сдвига для каждого набора долгосрочных данных, в результате чего были получены долгосрочные ветровые данные на уровне оси ротора турбины. Для данной оценки специалисты PB Power выбрали ветровые турбины Vestas V82 мощностью 1.65 МВт высотой 80 м. Данный тип ветротурбин был выбран в качестве образца для моделирования ветропарков и расчета выработки электроэнергии на восьми площадках. Планировка расположения ветровых турбин была разработана специалистами PB Power с целью обеспечения индикативной оценки выработки электроэнергии на площадках. В результате, был применен шаблон ветропарка с номинальной мощностью 40 МВт и расстоянием между турбинами, равному 6-ти диаметрам ротора. Исключение составляет площадка  Кордай, где топографические условия не позволяют разместить турбины таким же образом.

 

Сводные данные по расчету выработки электроэнергии для Казахстана представлены в следующей таблице.

 

 

Таблица 1  Сводные данные по расчету выработки электроэнергии для Казахстана

 

Аркалык

Атырау

Астана

Ерейментау

Каракалинск