Метеомачта Каркаралинск представляет собой 50-ти метровую трубообразную башню с установленными на ней анемометрами на высоте 51, 49 и 27 м н.у.з. и флюгерами - на высоте 49 и 27 м н.у.з. Температура на площадке измерялась на высоте 49 и 26 м н.у.з. Давление фиксировалось на высоте 4 м н.у.з. Фотоснимок метеомачты Каркаралинск представлен ниже.
Рис. 1-39 Фотоснимок метеомачты Каркаралинск ориентацией на северо-восток (снимок сделан специалистами РВ во время установки мачты)
Краткая информация о месторасположении метеомачты Каркаралинск и конфигурации установленных приборов представлены в Таблице 1-23. Конфигурация приборов, установленных на метеомачте Каркаралинск, в основном, соответствуют стандартам IEA / IEC.
Таблица 1-23 Информация о датчиках, установленных на метеомачте Каркаралинск
Высота мачты
Позиция (WGS84 Пояс 42)
Анемометры
К востоку
К северу
Высота
Уклон
Смещение
Ориентация стрелы (градусы)
50 м
0537804
5471255
51
0.04782
0.262
Монтаж наверху мачты
49
0.04779
0.27
144°
27
0.04778
0.273
144°
Флюгеры
Высота
Сдвиг
Ориентация стрелы (град)
49
324°
324°
26
324°
324°
Результаты ветрового мониторинга
Доступность данных полученных с метеомачты составляет 87% вследствие того что некорректные данные, записанные во время обледенения приборов, были удалены. В некоторых случаях данные отсутствовали из-за допущенных ошибок при ручном сборе данных, а также в период с мая по июнь 2007 г., когда был потерян сигнал с анемометра (вследствие ошибки логгера). Анемометр на высоте 51 м периодически выходил из строя на короткие промежутки времени в течение августа 2007 г., и ошибочные данные были удалены при проведении данного анализа. Разница между показаниями двух флюгеров 2 июля 2007 г. составила 30 градусов, при этом было определено, что верные показания с этого времени записывались флюгером на уровне 27 м. В результате, для настоящего анализа использовались показания флюгера на 27 м. Оба температурных датчика располагают неверными показаниями, начиная со второй половины периода измерений (при этом датчик на высоте 26 м имеет более репрезентативные данные, чем датчик на высоте 49 м). Датчик давления периодически также выходил из строя.
Коррекция эффекта затенения метеомачтой
Ветровые данные, собранные на площадке Каркаралинск, были проанализированы на наличие эффекта затенения метеомачтой. Эффект затенения наблюдается в тех случаях, когда корпус мачты оказывается на пути ветра перед анемометром, тем самым влияя на скорость ветра непосредственно у анемометра. Нормализованный график для анемометров на высоте 51 и 49 м, представленный на Рис. 1-40, демонстрирует значительное затенение на высоте 49 м для северо-западных ветров.
Рис. 1-40 Нормализованный график скорости ветра для высот 49 и 51 м для мониторинговой мачты Каркаралинск
Было установлено, что эффект затенения мачтой имел место для северо-западных ветров, что подтверждается резким повышением графика на представленном выше рисунке. Условия этого затенения были подробно изучены, и были произведены соответствующие корректировки для каждого анемометра, установленного по бокам мачты.
Анализ данных метеомачты
Сводная статистика по ветровым данным рассматриваемой площадки (с учетом корректировки данных вследствие затенения мачтой) приведена в Таблице 1-24.
Таблица 1-24 Статистика ветровых данных для мониторинговой мачты Каркаралинск
Период записи
Дата
Время
Начало
Окончание
2006/09/16
2007/10/02
12:00
16:10
Статистика ветра
Уровень 1
Уровень 2
Уровень 3
Высота над уровнем земли (м)
Минимальная скорость ветра (м/с)
Средняя скорость ветра (м/с)
Максимальная скорость ветра (м/с)
Порывы ветра (м/с)
IEC (15 м/с) интенсивность турбулентности
51.0
0.0
5.99
30.3
38
9.5 %
49.0
0.0
5.99
30.5
40
9.6 %
26.5
0.0
5.77
27.9
33
9.7 %
Статистика окружающей среды
Минимум
Среднее
Максимум
Температура (°С)
Давление (кПа)
-24.25
800.0
5.6
915.7
38.3
936.5
Графики изменения средней скорости ветра в течение суток для всех трех анемометров представлены на Рисунке 1-41.
Рис. 1-41 И зменение средней скорости ветра в течение суток для метеомачты Каркаралинск на высоте 51 м (красный), 49 м (синий) и 27 м (фиолетовый) н.у.з.
Как видно на рисунке выше, максимальная скорость ветра для всех трех анемометров наблюдается во второй половине дня примерно в 15:00 часов, а минимальные скорости ветра наблюдаются продолжительное время в течение ночи (примерно с 22:00 до 7:00 часов).
График среднего ветрового сдвига между разными уровнями метеомачты в течение суток показан на Рис.1-42.
Рис. 1-42 Суточное распределение ветрового сдвига между 51 и 27 м (красный) и между 49 и 27 м (синий) для мониторинговой мачты Каркаралинск
На Рис. 1-42 видно, что средние значения экспоненты ветрового сдвига ночью составляют примерно 0,1, и понижаются примерно до 0 в течение дня, когда из-за повышения температуры вертикальное перемешивание воздушных масс уменьшает разницу в скорости ветра в зависимости от высоты над поверхностью земли. Более низкие значения экспоненты ветрового сдвига для данной площадки, по сравнению с другими, вероятно, вызвано тем, что мониторинговая мачта Каркаралинск находится на несколько приподнятом плато. В результате этого, нижние (приземные) ветра усиливаются на окружающих склонах, что уменьшает разницу между скоростями ветра на высоте 27 и 50 м на данной площадке.
Распределение скорости ветра и параметры Вейбулла на высоте 51 м для данной площадки представлены ниже на Рис. 1-43.
Рис. 1-43 Распределение скорости ветра и параметры Вейбулла на высоте 51 м для мониторинговой мачты вблизи г. Каркаралинск
Распределение скорости ветра на высоте 51 м и наиболее подходящая кривая Вейбулла демонстрируют, что в целом распределение скорости ветра совпадает с распределением Вейбулла (в частности, для ветров от 6 до 14 м/с), как и ожидалось,, учитывая длительность периода сбора данных на рассматриваемой площадке.
Рис. 1-44 Распределение направления ветра на высоте 26 м (слева) и энергии на высоте 51 м (справа) для мониторинговой мачты Каркаралинск
Направление ветра на Рис. 1-44 записывалось на высоте 26 м из-за неисправности флюгера на высоте 51 м. Тем не менее, распределение энергии представлено на высоте 51 м, так как для расчетов выработки энергии использовался верхний анемометр. Распределение направлений ветра свидетельствует о преобладании двух направлений: с востока и юго-запада. Распределение энергии указывает на значительное преобладание доли энергии от юго-западных ветров. Кроме того, роза ветров подтверждает наличие небольших ветров со стороны затенения мачтой (см. раздел 1.4.3.1).
Рис. 1-45 Среднемесячные скорости ветра на высоте 51 м для мониторинговой мачты вблизи г. Каркаралинск
Распределение скорости ветра по месяцам, рассчитанное на основе одногодичных данных, указывает на то, что зимние месяцы, в целом, обладают большим ветроэнергетическим потенциалом, а летние, в целом, имеют меньший потенциал (общая среднегодовая скорость ветра на уровне 51 м указана на графике синим цветом). Высокий средний показатель в мае, вероятно, вызван низким процентом восстановления данных (64%). Кроме того, отсутствуют данные за июнь месяц, вследствие неисправности логгера, описанной в разделе 1.5.3.
