Вертикальный профиль скорости ветра

,

где - фактический класс открытости местности принимаемый за условия открытой ровной местности в данной точке А в баллах масштаба открытости; - класс открытости опорной метеостанции учитывают при измерениях скорости ветра различных направлений (по румбам).

К условиям учета открытости в виде коэффициента обращались многие ученые: М.Е. Подтягин, Г.А. Гриневич, В.Ю. Милевский – это середина 50-60 годы прошлого столетия. Общее во всех исследованиях установить, как меняется скорость ветра от класса открытости. Причем сопоставление трех классификаций дает близкие результаты, т.е. можно использовать все классификации, но наиболее полной и более доступной является классификация по Милевскому, которая в отличии от первых 2-х учитывает наличие (близость) водных поверхностей, а также форму рельефа (выпуклая, плоская, вогнутая), наличие затеняющих элементов (зданий, построек, деревьев. Важной особенностью является то, что информация об открытости станций дается по 8- ми румбам (направлениям):

,

где , о.е. – класс открытости по i-ому румбу (в баллах масштаба открытости); , о.е. – повторяемость направления ветра i румба, от румба к румбу класс открытости местности может меняться в очень широких пределах.

Таблица– Классификация местоположения т.А и степени защищенности флюгера (в баллах масштаба открытости по В.Ю.Милевскому)

Примечание: элементами защищенности могут считаться холмы, строения, деревья, если расстояния от них до ветроизмерительного прибо­ра меньше 20-кратной их высоты.

Взаимосвязь классов открытости местности: по Милевскому, по Гриневичу, по Подтягину

Пример расчета:

=8 (местоположение для новой ВЭУ на открытой местности недалеко от реки); МС находится на расстоянии 5 км в городе среди элементов защищенности, и если рассчитать, то =5. Тогда К_р=8/5=1,6, т.е. все скорости ветра в районе новой ВЭУ будут выше на 60% по сравнению с районом МС.

В разных районах особо оговаривают какой класс открытости считают за условия открытой ровной поверхности в том или ином районе.

Например: метеорологические станции расположены вдали от водных поверхностей. По Милевскому эта форма рельефа плоская и отсутствие ниже флюгера элементов защищенности.

При приведении среднегодовых скоростей к сравниваемым условиям из 2-х параметров (открытость и высота) наибольшее значение имеет открытость. Поправка по высоте максимальная не превышает 10% (до 16 км). Поправка по открытости: все низины, лес, водные поверхности -1,4-1,7, возвышенности -0,8-0,9

ЛЕКЦИЯ 12

Классификация ветроэнергетических установок (ВЭУ).

Современные ВЭУ – преобразуют кинетическую энергию движущихся масс воздуха в электрическую или механическую энергию.

Классификация ВЭУ:

1. По мощности ( Nусл- номинальная мощность генератора)

- малые до 25 кВт

-средние от 25 до 150 кВт

-большие от 250 до 1000 кВт

-сверхкрупные более 1000 кВт

Таблица 1 - Параметры ветроэнергетических установок различной проектной мощности при скорости ветра 12 м/с

К 2010 г. планирова выпуск ветроустановки мощностью до 7 МВт (сейчас самые большие которые производятся в мире имеют мощность 4 МВт (по данным фирмы Боинг)

2. По конструкции

Особенности конструкции в первую очередь связаны с тем, как ориентирована ось вращения ветроколеса по отношению к движущемуся потоку воздуха.

-установки с горизонтальной осью вращения

-установки с вертикальной осью вращения

3. По областям применения

Ø автономная работа (Рвэу)

Ø локальная энергосистема (Рвэу≈Рэс)

Ø в составе энергосистем (Рвэу<< Рэс)

Автономная работа – отдельно строящиеся ВЭУ не подключенные к энергосистеме. В основном небольшие установки до 10 кВт предназначены для использования в отдаленных районах в целях освещения, электропитания маяков, средств связи и т.д Если требуется качество энергии по частоте дополняют комплект инверторами и источниками бесперебойного питания.

Локальная энергосистема – небольшая энергосистема в отдаленных районах которые экономически невыгодно соединять с ОЭС. Чаще всего это ВЭУ+ДЭУ. В этом случаи ВЭУ не вытесняет ДЭУ из энергосистемы, а позволяет экономить дорогое дизельное топливо. ДЭУ включают когда нет ветра или слабый ветер. Часто дополняют АБ: ВЭУ+ДЭУ+АБ

Объединенная энергосистема - Рвэу<< Рэс Энергия ВЭУ используется непосредственно для потребления, а излишки в ЭС. При отсутствии или слабом ветре потребитель питается от энергосистемы. Функции регулирования частоты выполняют другие энергообъекты из ОЭС.