Технологическая зависимость мощности ВЭУ от скорости ветра

Зависимость мощности ВЭУ от скорости ветра N_ВЭУ(v_hб) является основной технической характеристикой для каждой ветроэнергетической установки, и должна входить в ее паспортные данные. Данная характеристика снимается экспериментальным путем в ходе испытаний ВЭУ в аэродинамической трубе.

На рисунке 10 представлены два основных вида зависимости N_ВЭУ(V_hб):

– для ВК ВЭУ с изменяющимся углом установки лопастей φ^о в зависимости от скорости ветра на высоте башни ВЭУ V_hб;

– для ВК ВЭУ с постоянным углом установки лопастей.

Для любой характеристики N_ВЭУ(V_hб, характерны три расчетных скорости ветра: V_p^min (м/с) – минимальная расчетная скорость ветра, ниже которой мощность ВЭУ равна нулю, т.е. N_ВЭУ = 0 при V_hб ≤ V_p^min; V_p^N (м/с) – расчетная по мощности (для V_hб ≡ V_p^N; N_ВЭУ ≡ N_ВЭУ^уст), при которой ВЭУ выдает установленную мощность; V_p^max (м/с) – максимальная расчетная скорость ветра, выше которой мощность ВЭУ равна нулю, т.е. при V_hб > V_p^max N_ВЭУ = 0 или

0 при V_hб ≤ V_p^min или V_hб > V_p^max;

N_ВЭУ(V_hб) при V_p^min < V_hб < V_p^N;

N_ВЭУ(V_hб) = N_ВЭУ^уст(V_hб) при V_p^N ≤ V_hб ≤ V_p^max для ВЭУ с φ^о = var;

или

N_ВЭУ(V_hб) ≤ N_ВЭУ^уст для ВЭУ с φ^о = const.

На рисунке 10 показаны также две характеристики ВЭУ: с постоянной (n_ВК= const) и переменной (n_ВК= var) скоростью вращения ветроколеса.

Большое значение в ветроэнергетике имеет правильный выбор расчетной скорости ветра. Поскольку мощность ВЭУ пропорциональна кубу скорости, то ошибочно выбранная величина ее может повлечь за собой весьма грубые технические просчеты. Обычно, на практике, при проектировании горизонтальных ВЭУ (работающих параллельно с системой) с диаметром ветроколеса не более 60 м, расчетная по мощности скорость принимается в 1,4-1,6 раз больше расчетной среднегодовой скорости. Соответственно V_p^min принимаются обычно в пределах (0,3-0,4)V_p^N, а V_p^max = 25 (реже 30) м/с. Для вертикального ветроколеса типа Дарье расчетная скорость превышает среднегодовую в 2,5 раза.

Рисунок 10 Энергетические характеристики ВЭУ: а) с φ^о = var; б) с φ^о = const.

Дополнительные энергетические параметры ветроэнергетики

1. Коэффициент использования установленной мощности k_вэу^исп. , равный отношению выработанной энергии ВЭУ к энергии которую выработала бы ВЭУ при работе с установленной мощностью за период Т, ед.:

k_вэу^исп. = Э_ВЭУ(Т)/(N_вэу^уст.×Т)

Необходимо стремится, чтобы k_вэу^исп. ® max, иначе установка будет недоиспользоваться. Характерный диапазон изменения k_вэу^исп. лежит в диапазоне 0,25–0,50.

2. Число часов использования установленной мощности ВЭУ за период Т (обычно 1 год), ч:

h_вэу^исп. = Э_ВЭУ(Т)/N_вэу^уст. Для ВЭУ характерный диапазон изменения h_вэу^исп. лежит в диапазоне 2000 – 4000 ч/год.

3. Время работы и простоя ВЭУ(Т_раб^вэу и Т_прос^вэу) за расчетный период Т.

Время работы ВЭУ Т_р^вэу определяется периодом времени, в течение которого скорости ветра находились в диапазоне V_p^min < V_hб ≤ V_p^max. В свою очередь время простоя ВЭУ считается для скоростей ветра V_p^min ≥ V_hб > V_p^max. Очевидно, что Т= Т_раб^вэу + Т_прос^вэу

Расчет энергетических характеристик ВЭУ разбирается на практическом занятии.

ЛЕКЦИЯ 13