Меню

Что такое мощность ветроэнергетической установки

Особенности ветроэнергетических установок: достоинства и недостатки оборудования

Обновлено: 14 января 2021

  • Что такое ветроэнергетические установки?
    • Достоинства и недостатки ВЭУ
  • Принцип работы ветроэнергетических установок
  • Виды оборудования
  • Устройство
    • Горизонтальные ветрогенераторы
    • Вертикальные ветряки
  • Особенности конструкции
  • Технические характеристики
  • Рекомендуемые товары

Энергоснабжение регионов России распределено крайне неравномерно. Имеются энергоизбыточные регионы, обладающие большими возможностями в обеспечении регионов, есть и районы с нехваткой энергоресурсов, нуждающиеся в поставках извне. Примечателен факт, что местности без электроснабжения встречаются в обоих категориях регионов, независимо от общей обеспеченности. Поэтому населению таких пунктов приходится изыскивать способы решения вопроса своими средствами.

Наиболее частым методом решения вопроса являются дизельные электростанции, которые обходятся довольно дорого и нуждаются в постоянных поставках топлива. Расходы на обслуживание и заправку таких устройств вынуждают вести поиск альтернативных источников. В последнее время внимание потребителей все чаще бывает сосредоточено на ветрогенераторах, так как этот источник абсолютно бесплатный, присутствует повсеместно, обладает большими возможностями в сфере энергетики.

Что такое ветроэнергетические установки?

Ветроэнергетические установки представляют собой комплексы оборудования, предназначенного для выработки, подготовки и снабжения потребителей электрическим током. Поскольку ветер является бесплатным источником энергии, все расходы на выработку тока сводятся к первоначальным вложениям на приобретение (или создание) ветрогенератора и смежного оборудования и последующее обслуживание.

Если сравнивать затраты на проведение линии электропередач или кабеля до отдаленных пунктов, то экономический эффект от использования ВЭУ в большинстве случаев оказывается довольно высоким. При этом, следует учитывать большую разницу в стоимости крупных ВЭУ и небольших установок, действующих в пределах одной усадьбы.

Частой ошибкой, допускаемой при расчетах экономической выгоды от использования ВЭУ, является рассматривание лишь одного варианта реализации методики — создания локальных энергетических комплексов (ЛЭК). Они рассматриваются только как энергоустановки местного значения, обеспечивающие энергией весь населенный пункт. Отсюда возникают высокие расходы на приобретение, потребность в дорогостоящем обслуживании и материалоемкость устройства.

Частные источники, способные обеспечить энергией отдельный дом, практически не рассматриваются, из виду упускается наиболее эффективный и необходимый сектор ветрогенераторов.

Достоинства и недостатки ВЭУ

Преимуществами ВЭУ являются:

  • возможность обеспечения электроэнергией любые пункты, вне зависимости от степени удаления от магистральных линий;
  • нет необходимости создавать большую энергетическую станцию, можно использовать отдельные компактные установки;
  • готовая ВЭУ не нуждается в топливе или иных ресурсных поставках.

При этом, существуют некоторые недостатки:

  • Выработка электроэнергии производится посредством ветровых потоков и полностью зависит от их силы и равномерности. В тихую безветренную погоду производство электротока невозможно.
  • Полученный ток не годится для использования без подготовки, которая требует наличия определенных устройств.
  • Ураганные ветра или шквалистые порывы могут разрушить или вывести установку из строя.

Важно! Как достоинства, так и недостатки ВЭУ являются их специфическими характерными качествами. При отсутствии других возможностей имеющиеся недостатки попросту устраняются принятием соответствующих мер.

Единственным действительно серьезным препятствием, ограничивающим использование ветрогенераторов, является высокая стоимость промышленных установок. Создание самодельных устройств требует определенных навыков и некоторой подготовки, что также замедляет распространение ветроэнергетических устройств среди населения.

Принцип работы ветроэнергетических установок

Ветроэнергетическая установка представляет собой комплекс оборудования, в состав которого входят:

  • ветрогенератор,
  • аккумулятор,
  • инвертор,
  • коммутационное оборудование, кабель, прочие устройства.

Внимание! Имеется много вариантов конструкции ветряков, но общий состав установки практически неизменен.

Принцип действия ветроустановок основан на использовании энергии ветра. Поток воздействует на лопасти рабочего колеса, приводя их во вращение. Оно передается на генератор, производящий электроток. Генератор заряжает аккумуляторы, напряжение с которых подается на инвертор, создающий переменный ток 220 В 50 Гц, необходимый для потребителей.

Существуют отдельные ветряки, питающие насосы или иные несложные устройства, которые подают напряжение напрямую на потребляющий прибор. Но, при возникновении нештатных ситуаций, например, внезапном усилении ветра, потребитель может выйти из строя вследствие резкого скачка напряжения.

В последнее время значительно увеличился интерес к ветроэнергетике со стороны изобретателей и конструкторов. Постоянно появляются новые конструкции, которые обладают все большими возможностями. В частности, ведутся активные поиски способов увеличения КПД ветряка, и некоторые варианты имеют весьма высокие показатели по сравнению с применяющимися в настоящее время промышленными образцами ВЭУ.

Учитывая, что максимальное использование энергии ветрового потока согласно расчетам не может превышать 59,3%, а реальное использование намного ниже и составляет от 10%, то возможности для увеличения эффективности установок весьма высоки.

Особенности ветроэнергетических установок: достоинства и недостатки оборудования

Виды оборудования

Существует две группы ВЭУ, отличающиеся друг от друга положением оси вращения рабочего колеса:

  • Горизонтальные. Внешне напоминают пропеллер.
  • Вертикальные. Лопасти таких устройств вращаются вокруг вертикальной оси. Имеется большое число конструкций вертикальных ветряков.

Принципиальным отличием этих двух типов конструкции является необходимость ориентирования горизонтальных устройств по направлению ветра и нетребовательность к этому вертикальных ветряков. Кроме того, для горизонтальных устройств обязательно наличие высокой мачты, так как расположение на высоте обеспечивает более интенсивное воздействие потоков ветра на ротор. Вертикальные конструкции в подъеме над уровнем земли нуждаются в меньшей степени.

При этом, эффективность горизонтальных ветряков в целом выше, чем у вертикальных устройств. Это происходит потому, что лопасти вертикальных роторов испытывают как полезное воздействие на рабочие части, так и противодействующие нагрузки на обратные стороны. Снижение уравновешивающего воздействия потока на обратные стороны лопастей является основной задачей конструкторов, пытающихся разработать наиболее удачную форму рабочего колеса.

Существуют опытные образцы, обеспечивающие высокую эффективность использования потока, но широкого производства таких устройств пока не наблюдается.

Устройство

Общий состав комплекса практически одинаков и различается только типом конструкции ветряка.

Горизонтальные ветрогенераторы

Установки с горизонтальной осью вращения имеют практически одну конструкцию. Они представляют собой горизонтальную ось с хвостом и ротором на противоположных концах. Ось имеет возможность свободного вращения вокруг вертикальной оси, необходимое для установки ротора по направлению ветра. Это происходит автоматически, при помощи хвоста. Ротор представляет собой род пропеллера, вращающегося при воздействии ветрового потока на лопасти.

Принципиального различия между разными моделями горизонтальных ветряков нет. Они отличаются типом лопастей:

  • жестколопастные,
  • парусные.
Читайте также:  Как определить среднегодовую мощность организаций

Первые сделаны из прочного материала, вторые представляют собой жесткую рамку, обтянутую плотной тканью или подобным материалом. Кроме того, имеются образцы с различной формой лопасти:

  • в виде прямой лопатки;
  • в виде архимедова винта.

Имеются парусные модели, созданные для получения максимального эффекта от воздействия ветрового потока. Они не имеют вращающихся частей, поверхность паруса создает давление на поршневую систему, взаимодействующую с генератором.

Важно! Большая площадь лопастей позволяет получать больше энергии от взаимодействия с воздушным потоком, но создает значительное сопротивление ветру, опасное при возникновении шквальных порывов.

Ротор горизонтальной конструкции нуждается в установке на высокую мачту. Это увеличивает эффективность получения ветровой энергии, но осложняет процесс монтажа и обслуживания устройства. Мачта должна быть надежно закреплена и усилена растяжками, чтобы имелась возможность выдерживать ураганные порывы ветра. Высота мачты выбирается таким образом, чтобы ветряк возвышался над всеми ближайшими зданиями и сооружениями. При этом, место установки также выбирается на возвышении, что позволяет снизить высоту мачты и облегчает монтаж.

Особенности ветроэнергетических установок: достоинства и недостатки оборудования

Вертикальные ветряки

Ветрогенераторы вертикальных конструкций имеют меньшую эффективность использования потока ветра, но с точки зрения эксплуатации они намного предпочтительнее. Их преимущества:

  • нет нужды ориентировать ротор по направлению ветра;
  • устанавливать устройство на высокую мачту необязательно, так как большой разницы в эффективности нет;
  • устройства имеют более простую конструкцию, что удобнее при самостоятельном изготовлении.

Изначально вертикальные конструкции имели две лопасти, имеющие форму желоба, расположенные диаметрально вдоль оси вращения. Впоследствии появились другие варианты, имеющие большее количество лопастей или иную форму. На сегодня различных конструкций известно довольно много. Вот некоторые из них:

  • ротор Савониуса,
  • ротор Дарье,
  • ротор Третьякова,
  • ортогональный,
  • геликоидный.

Работы по созданию новых типов конструкции ведутся непрерывно, поэтому привести полный перечень имеющихся конструкций невозможно.

Внимание! Вертикальные конструкции ветрогенераторов намного доступнее для самостоятельного изготовления, что явилось причиной появления большого количества вариантов конструкции.

Особенности ветроэнергетических установок: достоинства и недостатки оборудования

Особенности конструкции

Основная особенность конструкции ВЭУ — наличие подвижного ротора, передающего вращающий момент на генератор. Этот узел является наиболее ответственным во всей конструкции, требующим качественного изготовления, прочности и устойчивости к нагрузкам.

Кроме того, помимо надежности, ротор должен достаточно чутко реагировать на контакт с ветровыми потоками и начинать вращение при относительно слабых значениях. Это особенно важно, если учитывать особенности климата России, где преобладают слабые и средние ветра. Способность стартовать при малых ветрах высоко ценится у ветрогенераторов, большинство разработок создано именно для увеличения чувствительности к малым потокам.

Нестабильность и слабые скорости ветра являются основными причинами недостаточного развития ветроэнергетики в России. Расходы на альтернативные источники электроснабжения чаще всего выше, чем на традиционные методы, что объясняет малое присутствие ВЭУ. При этом, решение вопроса с помощью дизельных электростанций способствует отрицательному воздействию на окружающую среду в виде выбросов продуктов горения топлива.

Использование дармовой энергии ветра при правильно распределенных вложениях и применении наиболее эффективных конструкций способно дать немалый экономический эффект и способно решить проблему для регионов с недостаточным энергоснабжением.

Технические характеристики

К основным техническим характеристиками ВЭУ относятся:

  • номинальная мощность устройства,
  • минимальная скорость ветра, при которой происходит запуск ротора,
  • максимальная скорость ветра, при которой требуется торможение вращающейся части.

Помимо этих параметров важно определить срок окупаемости устройства, его долговечность и расходы на содержание. Эти факторы являются определяющими при выборе источника электроснабжения между дизельными станциями и ВЭУ. Для регионов со слабыми ветрами такой выбор весьма актуален, поскольку вкладываться в заведомо неэффективный комплекс нерационально и не способствует решению проблемы.

Ветроэнергетические установки являются перспективным вариантом решения проблемы энергообеспечения для отсталых регионов. При грамотном подходе и использовании оптимального комплекта оборудования, можно создавать как мелкие станции, обеспечивающие отдельные жилые дома, так и более крупные установки, способные снабжать энергией населенные пункты.

Возможность производства энергии без нанесения ущерба экологии региона должна ставиться в первоочередные задачи, и ветроэнергетика в этом отношении является наиболее удачным вариантом решения проблем.

Источник

Подклассы мощности ветроэнергетических установок

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 01.09.2016 2016-09-01

Статья просмотрена: 401 раз

Библиографическое описание:

Шепелев, А. О. Подклассы мощности ветроэнергетических установок / А. О. Шепелев, Е. Ю. Артамонова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 17 (121). — С. 96-99. — URL: https://moluch.ru/archive/121/33514/ (дата обращения: 22.03.2021).

В данной статье рассматриваются различные диапазоны мощностей ветроэнергетических установок, выделенные исходя из параметров ветроагрегата, условий потребления мощности и монтажа.

Ключевые слова: ветрогенератор, мощность, производители ВЭУ

В настоящее время ветроэнергетика вызывает возрастающий интерес у сторонников альтернативных источников энергии. Это связанно с разработками отечественных и зарубежных ученых. В свою очередь правительством России создаются условия для стимулирования развития генерирующих объектов, функционирующих на основе использования возобновляемых источников энергии.

Преобразование кинетической энергии ветра в электрическую осуществляется с помощью ветроэнергетических установок. ВЭУ могут использоваться для различных целей, начиная от заряда аккумуляторных батарей, отопления объектов с помощью ТЭНов и энергосбережения различных объектов до подачи электроэнергии в сети централизованного электроснабжения [1].

Ветрогенератор (рис.1) состоит из лопасти (пропеллера), ротора турбины (вращающейся части), генератора, оси генератора, инвертора, превращающего переменный ток в постоянный для зарядки батарей, аккумулятора [2].

Рис. 1. Состав ветрогенератора

Генератор — вырабатывает переменный ток, заряжает аккумуляторы.

Лопасти — преобразуют кинетическую энергию ветра во вращение, приводят в движение вал генератора.

Аккумулятор — накапливают электроэнергию для использования в безветренную погоду, выравнивают и стабилизируют выходящее из генератора напряжение.

Инвертор — преобразует постоянный ток в переменный. При вращении ротора создаётся трёхфазный переменный ток, затем идущий через контроллер на аккумуляторную батарею постоянный ток для его зарядки, далее инвертор, преобразующий ток в стабильно-переменный для подачи на потребителей (освещение, телевизор, радиоприёмник, отопительные батареи и т. д.). Таково схематическое устройство ветряных установок (рис.2).

Читайте также:  Мощность бензогенератора для сварки инвертором

Рис. 2. Схематический чертеж ветрогенератора

Принцип работы любого вида ветрогенератора следующий: вращение вызывает три вида физического воздействия на лопасти винта — импульсную силу и подъёмную, в результате которых начинает приходить в движение маховик, и тормозящую силу. Две силы против одной преодолевают сопротивление и маховик раскручивается, ротор создаёт магнитное поле на неподвижной части генератора. Этого достаточно, чтобы по проводам пошёл электрический ток.

Современные производители предлагают ВЭУ широкого диапазона мощностей и различного технического исполнения. Согласно ГОСТР 51237–98 [3] ВЭУ классифицируются на 4 класса мощности. Подклассы характеризуются следующими параметрами: номинальная мощность ВЭУ, габаритные размеры и вес ВЭУ, возможность ВЭУ работать на нужды отдельного потребителя, возможность ВЭУ работать на нужды системы электроснабжения поселка, возможность бескранового монтажа ВЭУ; возможность бескранового монтажа ВЭУ с применением специализированных подъемных устройств, необходимость использования крановой техники при монтаже ВЭУ.

ВЭУ мощностью 900–1500 кВт. Данные ВЭУ относятся к классам средней и большой мощности. ВЭУ данного класса являются наиболее производительными. Подобные ВЭУ могут быть установлены только в населенных пунктах, где имеется развитая транспортная инфраструктура, способная принимать сорокафутовые контейнеры, и способная доставить крупногабаритное оборудование до места установки ветропарка. Для монтажа рассматриваемых ВЭУ также требуется крановая техника. Данный подкласс ВЭУ может использоваться только для электроснабжения поселков или крупных потребителей. В данном подклассе рекомендованными производителями ВЭУ являются «Nordwind Energieanlagen GmbH», «Fuhrlaender AG», «Vergnet Eolien», «Goldwind Science & Creation Windpower Equipment Co. Ltd» и «Suzlon Energy Ltd».

ВЭУ мощностью 100–275 кВт. Данный тип ВЭУ относится к классу ВЭУ средней мощности. Наибольший интерес данные ВЭУ представляют за счет того, что монтаж данных установок производится без использования крановой техники, но с использованием подъемных устройств. Подъемное устройство представляет собой лебедку с дополнительным набором функций. В ВЭУ Vergnet GEV MP 275 (рис.3) подъемное устройство вмонтировано в гондолу.

Рис. 3. ВЭУ VergnetGEVMP 275

Для ВЭУ «Nordwind» (рис.4) подъемное устройство докупается отдельно. Для ВЭУ «Northern Power 100» (рис.5) может быть использована обычная лебедка. Но данные ВЭУ менее габаритны и имеют меньшую массу по сравнению с предыдущим подклассом и могут транспортироваться в двадцати и сорокафутовых контейнерах.

Рис. 4. ВЭУ «Nordwind»

Рис. 5. ВЭУ «Northern Power 100»

Для выгрузки оборудования требуется небольшой портовый кран, грузоподъемностью 10–20 тонн. Данный подкласс ВЭУ рассматривается в населенных пунктах с достаточно большим годовым потреблением электрической энергии (более 2 000 МВт*ч/год). В данном подклассе находятся ВЭУ «Nordwind Energieanlagen GmbH», «Vergnet Eolien» и «Northern Power».

ВЭУ мощностью от 30 до 100 кВт. Данные ВЭУ относятся к ВЭУ малой мощности. Их особенность заключается в том, что они достаточно малогабаритны и могут быть смонтированы без использования специализированных подъемных устройств. Для монтажа ВЭУ достаточно обычной лебедки или грузовой машины. Данные ВЭУ ориентированы на производство электрической энергии с параллельно работающими дизельными электрическими станциями или другими источниками электрической энергии. Данный состав оборудования может быть рекомендован для населенных пунктов с децентрализованным электроснабжением с ежегодным потреблением менее 2 000 МВт*ч/год. В данном подклассе находятся ВЭУ «Northern Power», «ГРЦ-Вертикаль», «Hummer Dynamo», «Enduracne windpower».

ВЭУ мощностью до 15 кВт. Данный подкласс ВЭУ мощностью до 15 кВт. Данный подкласс ВЭУ предназначен для электроснабжения отдельных потребителей. Данные ВЭУ относятся к классу ВЭУ малой и очень малой мощности. ВЭУ вырабатывают напряжение в 220 В или 380 В. Они обязательно снабжаются выпрямительными устройствами, инверторами и накопителями электрической энергии (аккумуляторными батареями). Данные ВЭУ не приспособлены к параллельной работе с сетью. Возможно поочередное электроснабжение потребителя от ВЭУ и сети (ДЭС). Потребителю выгодно устанавливать от 1 до 3 подобных ВЭУ. Установки, как правило, крепятся на крышах домов или мачтах. В данном подклассе находятся ВЭУ «ГРЦ-Вертикаль», «Hummer Dynamo», «Enduracne windpower», «Сапсан-Энергия».

Источник



Ветроэнергетика. Мощность ветроэнергетических установок.

Ветроэнергетика с ее современным техническим оснащением является вполне сложившимся направлением энергетики. Ветроэнергетические установки мощностью от нескольких киловатт до мегаватт производятся в Европе, США и других частях мира. Большая часть этих установок используется для производства электроэнергии, как в единой энергосистеме, так и в автономных режимах.

Известно, что при скорости ветра u, м/с, и плотности воздуха р, кг/м3, ветроколесо, ометающее площадь F, м 2 развивает мощность Р, Вт, пределяемую P = ξFρu 3 /2. Здесь ξ – коэффициент мощности, характеризующий эффективность использования ветроколесом энергии ветрового потока и принимаемый равным 0,35.

Из формулы видно, что мощность Р пропорциональна ометаемой площади F и кубу скорости. Коэффициент мощности зазависит от конструкции ветроколеса и скорости ветра. Так как скорость ветра непостоянна, а мощность очень сильно зависит от скорости, то выбор оптимальной конструкции ветроколеса во многом определяется требованиями потребителя энергии. Обычно среднегодовая мощность, снимаемая с единицы площади ветроколеса, пропорциональна плотности воздуха и кубу средней скорости. Максимальная проектная мощность ветроэнергетической установки (ВЭУ) определяется для некоторой стандартной скорости ветра. Обычно эта скорость равна примерно 12 м/с, при этом снимаемая с 1 м 2 ометаемой площади мощность — порядка 300 Вт при значении ξ от 0,3 до 0,45. В районах с благоприятными ветровыми условиями среднегодовое производство электроэнергии составляет 22 – 30% его максимального проектного значения. Срок службы ветрогенераторов обычно не менее 15 – 20 лет, а их стоимость колеблется от 1000 до 1500 долл. США за 1 кВт проектной мощности.

Одно из основных условий при проектировании ветровых установок — обеспечение их защиты от разрушения очень сильными случайными порывами ветра. Ветровые нагрузки пропорциональны квадрату скорости ветра, а раз в 50 лет бывают ветры со скоростью, в 5 – 10 раз превышающей среднюю, поэтому установки приходится проектировать с очень большим запасом прочности. Кроме того, скорость ветра очень колеблется во времени, что может привести к усталостным разрушениям, а для лопастей к тому же существенны переменные гравитационные нагрузки (порядка 10 7 циклов за 20 лет эксплуатации).

Читайте также:  Мощность трехфазных потребителей соединенных звездой

Причиной возникновения ветров является поглощение земной атмосферой солнечного излучения, приводящее к расширению воздуха и появлению конвективных течений. В глобальном масштабе на эти термические явления накладывается эффект вращения Земли, приводящий к появлению преобладающих направлений ветра. Кроме этих общих, или синоптических, закономерностей многое в этих процессах определяется местными особенностями, обусловленными определенными географическими или экологическими факторами. Скорость ветров увеличивается с высотой, а их горизонтальная составляющая значительно больше вертикальной. Последнее обстоятельство является основной причиной возникновения резких порывов ветра и некоторых других мелкомасштабных эффектов. Суммарная кинетическая энергия ветров оценивается величиной порядка 0,7 10 21 Дж. Вследствие трения, в основном в атмосфере, а также при контакте с земной и водной поверхностями эта энергия непрерывно рассеивается, при этом рассеиваемая мощность — порядка 1,2 10 15 Вт, что равно примерно 1% поглощенной энергии солнечного излучения.

Для анализа ветроэнергетического потенциала местности составляется ветроэнергетический кадастр, который представляет собой районированную систему численных характеристик режима ветра. Вэтроэнергетический кадастр – это совокупность объективно достоверных и необходимых количественных сведений, характеризующих ветер как источник энергии. В кадастре все характеристики обычно представлены в табличной или графической форме, используя материалы многолетних наблюдений.

Достоверно оценить, какая доля энергии ветра может быть использована в энергетике, вряд ли возможно, так как эта оценка очень сильно зависит от уровня развития ветроэнергетики и ее потребителей. Тем не менее, официальные оценки возможной доли ветроэнергетики в энергетике в целом, например, в Великобритании и Западной Германии, не предполагающие каких-либо серьезных изменений в сложившейся инфраструктуре энергопотребления, дают не менее 20%. При определенных изменениях инфраструктуры доля ветроэнергетики может быть существенно большей. Автономные ветровые энергоустановки весьма перспективны для вытеснения дизельных электростанций и отопительных установок, работающих на нефтепродуктах, особенно в отдаленных районах и на островах. Ветроэнергетические установки классифицируются по двум основным признакам – геометрии ветроколеса и его положению относительно направления ветра.

Цель работы Изучение методики определения ветроэнергетического потенциала местности. Получение навыков расчета энергетических параметров ветра.

В большинстве прикладных задач ветроэнергетики гораздо важнее знать не суммарное количество энергии, которое может выработать ветроустановка, например, за год, а ту мощность, которую она может обеспечивать постоянно. При сильном ветре, от 10 до 12 м/c, ветроустановки вырабатывают достаточно электроэнергии, которую иногда даже приходится сбрасывать в систему или запасать. Трудности возникают в периоды длительного затишья или слабого ветра. Поэтому для ветроэнергетики является законом считать районы со средней скоростью ветра менее 5 м/с малопригодными для размещения ветроустановок, а со скоростью 8 м/с – очень хорошими. Но независимо от этого во всех случаях требуется тщательный выбор параметров ветроустановок применительно к местным метеоусловиям.

1. Описание методики измерений и расчетов

Для проведения анализа ветроэнеретического потенциала требуется предварительно проводить в течение года ежедневные 5-ти кратные измерения скорости ветра с равными промежутками времени: в 9 ч, 12 ч, 15 ч, 18 ч и в 21ч.

В данной лабораторной работе используется база данных метеоизмерений, полученная для системы оптимизации теплопотребления главного корпуса ОГАУ. Измерения проводились ежедневно в течение одного года с интервалом 3 часа.

Порядок обработки результатов измерений следующий.

1. Результаты измерений скорости ветра u1, м/c, объединяются в группы с интервалом Δu. Общее число измерений N = 2912.

2. Поскольку измерения скорости проводились на высоте h1 = 2м, а для оценки энергетического потенциала нужна скорость ветра u, м/с, на высоте предполагаемой установки ветротурбин h, определение скорости ветра на высоте h выполняется с помощью известной аппроксимационной зависимости

u = u1( h / h1 ) 1/5 (1.1)

где h принимается равной 100 м.

3. Определяется величина вероятностного распределения скорости ветра

где Nui – число измерений в i-ом скоростном интервале.

Строится зависимость Фu=f(u). Произведение ФuΔu может быть интерпретировано как часть времени года, в течение которого скорость ветра имеет значения, заключенные _в интервале от u до u+Δu.

4. Среднее значение скорости ветра uc, м/с, определяется соотношением

где Σ ui – сумма всех измеренных значений скорости.

5. Определяется вероятность Фu>u’ появления ветра со скоростью u, большей некоторой заданной скорости u’, для чего складываются вероятности всех скоростных интервалов, в которых u > u’.

Вероятность Фu>u’ может быть интерпретирована как часть времени года, в течение которого ветры дуют со скоростью, большей u’.

Строится зависимость Фu>u’ =f(u).

6. Мощность ветрового потока единичного сечения Pu, Вт определяется

где ρ – плотность воздуха, принимается равной 1,3 кг/м3.

Произведение P Фu представляет собой функцию распределения энергии ветра.

Строится зависимость P Фu =f(u).

7. Строится зависимость Pu = f(Фu>u’), позволяющая определить вероятность ожидания ветрового потока заданной мощности.

Все данные измерений и расчетов заносятся в таблицу и обрабатываются в EXCEL. В таблице 1.1 частично представлены результаты измерений и расчетов.

После выполнения обработки измерений и расчетов необходим провести анализ полученных результатов.

Статистический анализ результатов измерений скорости ветра г. Оренбурга

2. Анализ полученных результатов

1. Пользуясь построенной зависимостью Фu=f(u), необходимо сравнить

среднее значение скорости ветра с наиболее вероятным значением скорости ветра в данной местности, а также с расчетной скоростью, принимаемой для проектирования ВЭУ (и = 10 – 12 м/с).

2. Пользуясь построенной зависимостью P Фu =f(u), определить значение скорости при которой функция распределения энергии ветра имеет максимум и сравнить его с наиболее вероятным значением скорости ветра в данной местности.

3. Пользуясь построенной зависимостью Pu = f(Фu>u’), определить вероятность ожидания ветрового потока мощностью 0,5; 1 и 2 кВт.

4. По результатам проведенного анализа сделать выводы и составить

| следующая лекция ==>
Декабрист в повседневной жизни 7 страница | Конструкции и принцип работы основных узлов и агрегатов: многолопастных ветродвигателей, малолопастных (быстроходных) ветродвигателей.

Дата добавления: 2016-03-15 ; просмотров: 3017 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник