Основные энергетические характеристики ветра
1.Среднеинтервальная скорость ветра за период времени T (сутки, месяц, год) – Vсут ; Vмес; Vгод; Vо ( за Т наблюдений не менее 10-12 лет).
Среднемноголетняя скорость ветра Vо – исходная характеристика интенсивности ветра в географической точке определяется как средняя арифметическая величина, полученная из ряда замеров через равные промежутки времени:
t = 1 час ( анемометр, погрешность измерения 5-7%)
t = 1 с (мгновенно) – анемограф, погрешность – 1%..
Как правило, анемометр может располагаться на разной высоте от 4 до 60 м, в качестве стандарта в России используют 10 м. Как правило достаточно иметь ряд наблюдений за скоростью ветра порядка 10 -12 лет
Vо позволяет судить в первом приближении о перспективности использования ВЭ в данном районе. Если Vо 4 м/с, то этот регион перспективен для использования ветроэнергетики.
2. Максимальная скорость ветра - это наибольшая скорость ветра, которая может наблюдаться в данном районе за некоторый период времени T. Однако – это вероятностная величина, которая определяется по результатам прошлых лет, наблюдается и прогнозируется на будущий период.
Знания о максимальных скоростях ветра необходимы для выполнения расчетов на прочность отдельных узлов и элементов ВЭУ (башня, лопасти, устройства ориентации – ветроколеса на ветер и т.д.)
Неправильный учет :
- с одной стороны, излишний запас на прочность приводит к утяжелению конструкции и увеличению затрат на строительство;
- с другой стороны, недоучет приводит к поломкам и разрушению.
Раз в 50 лет бывают скорости ветра, превышающие Vо в 5 – 10 раз.
3. Порывистость ветра
Показателем является Кпор:
где - скорость ветра в максимальном порыве, усредненная за .
Порывы ветра являются метеорологическим фактором, вызывающим динамические нагрузки на работающий ветроагрегат на высоте конструкции. Кпор с увеличением высоты от поверхости Земли уменьшается, на высоте Н=100 м Кпор =1,1- 1,2, а на высоте Н=10 м Кпор =1,2- 1,4. Также Кпор зависит и от интервала осреднения , с его уменьшением Кпор уменьшается.
4. Изменение параметров ветра по времени: суточный и годовой ход ветра
Интенсивность ветра - изменяется в широких пределах, и наряду со случайными изменениями имеют место и закономерные, обусловленные временем года и суток.
Годовой ход ветра - это изменение в течение года среднемесячной скорости ветра Vмi(ti), i=1,….12.
Суточный ход ветра - изменение среднечасовых значений скорости ветра в течении суток Vчj(tj) j=1,…24
5. Повторяемость по фактическим даннымпоказывает, какую часть времени в течение рассматриваемого периода дули ветра с той или иной скоростью. С помощью этой характеристики выявляется энергетическая ценность ветра и определяются основные энергетические характеристики, определяют эффективность и целесообразность использования энергии ветра.
Задача по определению повторяемости скорости ветра довольно трудоемкая и сводится к обработке многих рядов наблюдений, как правило не менее 10-12 лет. Для статистической обработки материалов и получения дифференциальной повторяемости используется выражение
ti (∆Vi)=mi/n ,
где ti-повторяемость в % (∆Vi - интервал скорости ветра,м/с mi- количество измерений скорости V, попадающий в ∆Vi; n-общее число измерений скорости за рассматриваемый период ∆Vi = Vi max- Vi min.
Стандартно имеется 15 интервалов со следующими значениями: 0-1,
2-3…..16-17; 18-20; 21-24; 25-28; 29-34; 34-40 и более 40 м/с. Численные значения фактической повторяемости скоростей ветра, представленные в климатическом справочнике по градациям ( т.е. интервалы до 18 м/с с шагом -2 м/с, а при более высоких скоростях - 3-6 м/с).
Расчет среднемноголетней скорости (или среднегодовой) ветра V0 (м/с) по заданной дифференциальной повторяемости средних по градациям скоростей t(Vгр) производится по формуле
n
Vо = å Viград * ti(Viград)*10-2 ,
i=1
где Viград , (м/с) - средняя скорость ветра для i-ой градации с повторяемостью ti, n – количество градаций.
Если: V0>5 м/с – хорошие условия для использования энергии ветра в заданной точке А; V0< 3 м/с – не рекомендуется использование энергии ветра в заданной точке А; 3 м/с <V0<5 м/с – можно использовать, но требуется экономическое обоснование целесообразности использования энергии ветра в заданной точке А.
6. Роза ветров – метеоданные о направлении ветра. Направление ветра определяется стороной света, откуда дует ветер.
Роза ветров показывает для каждого направления повторяемость за некоторый период времени (месяц, год, несколько лет). В России принято 8 направлений – румбы (см. выше рисунок). Информация о направлении ветра важна особенно, когда ВЭУ размещают в горной местности, вблизи зданий и т.д., т. е. когда возможно их затенение при некоторых направлениях ветра. Направление ветра на МС измеряется в градусах, начиная от С – от 0 до 360. В таблице и на рисунке представлены рекомендуемые соотношения для привязки измерений направлений скорости ветра в градусах к восьми основным румбам, которые будут использованы при построении многолетней розы ветров.
Таблица
С | ||
22,5 | ||
С-В | ||
67,5 | ||
В | ||
112,5 | ||
Ю-В | ||
157,5 | ||
Ю | ||
202,5 | ||
Ю-З | ||
247,5 | ||
З | ||
292,5 | ||
С-З | ||
337,5 | ||
С | ||
Рисунок - Рекомендуемые соотношения для привязки измерений направлений скорости ветра в градусах к восьми основным румбам
7. Кривая обеспеченности F(Vд) показывает вероятность того, что скорость ветра попадающая в i –ыйзаданный диапазон превысит начальную скорость Vimin из этого диапазона и рассчитывается по формуле:
j=i-1
Fi( Vi ) = Fi( Vimin) = 100 % - å tj(Vj) , ( 2.9 )
j=1
где Vimin (м/с) - нижняя граница i-ой градации скоростей, т.е. Vimin £V i < Vimax, а tj(Vj) - дифференциальная повторяемость скоростей ветра,
Fi( Vi ) =Fi( Vimin) - вероятность того, что скорость ветра Vi превысит минимальную скорость ветра из i-го диапазона.
В дальнейших расчетах – эта кривая может быть использована для расчета времени работы и простоя ВЭУ и также при определении параметра a функции Вейбулла.
8. Коэффициент вариации CV характеризует интенсивность колебания скоростей ветра относительно среднемноголетнего значения V0и может определяется по диффенциальной повторяемости скорости ветра:
Дата добавления: 2017-11-21; просмотров: 2178;