Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Теоретические сведения

Для постройки ветроэлектростанции необходимо располагать данными о распределении ветра по градациям f(u). Требуется измерения скорости ветра в течение 10 лет для лучшего прогнозирования ветра, наблюдения проводятся по флюгеру или анеморумбометру. Но в этом случае данные будут верны только на высоте метеостанции, а не в том районе и не на той высоте, где предполагается установить ВЭУ.

Для того чтобы оценить ветроэнергетический потенциал различных местоположений ВЭУ на основе высотной информации, используются данные о скорости ветра на уровне 100 м над земной поверхностью, например, данные радиоветрового зондирования или данные измерений на высотных мачтах и башнях. Выбор высоты 100 м в качестве исходной обусловлен тем, что распределение скорости ветра на этом уровне для большей части территории может быть представлено одной кривой, построенной в безразмерных координатах.Анализ данных радиозондовых измерений скорости ветра в приземном слое атмосферы и их представление в координатах σf(u) и z=u - ū/ σдает возможность получить в первом приближении вид распределения скорости ветра для конкретного региона, Дальнего Востока.

Рис. 1. Распределение скорости ветра в безразмерных координатах для Дальнего Востока (1)

Из рисунка следует, что, коэффициент вариации C_U равен σ_U/u=0.5, т.е. σ_U_{на_оси}=0.5 , поэтому для получения значений плотности вероятности распределения скорости ветра на высоте 100 м над конкретным пунктом достаточно располагать лишь данными о средней скорости ветра й.

Произведем расчет выработки электроэнергии ВЭУ двумя способами.

1. способ:

Находим скорость ветра на оси ветряка, зная среднегодовую скорость на высоте флюгера:

Зная среднегодовую скорость ветра на высоте оси ВЭУ, определяем значение безразмерного параметра z на интервале скоростей ветра от стартовой скорости с шагом дискретизации 1м/с до скорости останова ветроколеса:

С учетом предварительно рассчитанных величин определяются значения функции по рис.1. По оси x откладываем получившиеся значения , и проводим прямую до пересечения с графиком. Получившаяся точка и будет нашим искомым ззначением на данном этапе.

Строится функция плотности распределения. Теперь, получившееся значение делим на , тем самым мы получим количество времени, в течение которого дует ветер со скоростью в долях от единицы. Чтобы получить количество часов, необходимо это выражение умножить еще на 8760(количество часов в году).

f = .

Причем, , а если функция плотности вероятности выражена в именованных единицах – часах, то

Далее из данных ВЭУ выписываем значение ее мощности для каждой скорости ветра и наа заключительном этапе рассчитываем среднегодовую выработку энергии ВЭУ с учетом энергетической характеристики ветроустановки:

Где – значение функции распределения для i-ой скорости ветра, ч, - генерируемая мощность ВЭУ при i-ой скорости ветра, кВт

Количество ветроустановок, необходимое для обеспечения потребителей электроэнергией, определяется следующим образом:

- кол-во ВЭУ

Причем подбирается количество ВЭУ таким образом, чтобы суммарная вырабатываемая ими мощность не превышала 10% потребляемой нагрузкой.

2. способ:

Изменения скорости ветра лучше всего описываются с помощью функции распределения Вейбулла h, имеющей два параметра – параметр формы k (определяет форму рассматриваемой кривой и поэтому носит название «параметр распределения») и параметр единиц измерения c.

Для ряда скоростей находим вероятность, что скорость ветра в течение любого периода времени будет находиться на уровне u, которую находим следующим выражением:

Примем k=2, то есть для наиболее характерных распределений ветровых нагрузок, . Вероятность того, что скорость ветра будет находиться в диапазоне от нуля до бесконечности в течение рассматриваемого периода, равно 1

Но в нашем случае интервал закрытый, то есть имеет ограничения, поэтому вероятность не будет равна 1. Полученная есть количество времени, в течение которого дует ветер со скоростью в долях от единицы. Если за интервал времени брать год, то получившееся значение вероятности нужно умножить на 8760.

Далее расчет такой же как и в способе 1.

На рисунке 2 обозначены зависимости h от u для трех значений k. Кривая 1 имеет уклон в левую сторону и при таком распределении скорость ветра очень низкая, кривая 3 имеет форму нормального закона распределения и показывает, что несколько дней ветер имеет достаточную силу, а в остальное время характеризуется слабым потоком. Кривая 2 типична для многих местностях и характеризуется большому количеству дней с потоком ниже среднего и несколькими днями с высокой скоростью ветра.

Рис.2. функция распределения вероятностей Вейбулла при значении масшатбного коэффициента с=10 и k=1,2,3.