Валовый технический ветроэнергетический ресурс

Кривая мощности реальной ветроэнергетической установки. При оценке валового технического ветроэнергетического ресурса следует ориентироваться на количество электрической энергии, которое можно произвести в результате преобразования в нее энергии ветрового потока, поступающего на реальные ветроустановки с известной кривой электрической мощности.

В кривой мощности рассматриваемого типа можно выделить три специфические точки:

стартовая скорость ветра (скорость страгивания с места) - минимальная скорость ветра, при которой ветроколесо начинает вращение без нагрузки - u_ст.g;

скорость ветра при выходе на номинальную мощность – u_ном.g;

скорость останова – скорость ветра, при которой ветрогенератор прекращает работать – u_отк.g.

В общем случае кривая зависимости мощности ветрогенератора от скорости ветра для многих ВЭУ имеет следующий вид:

Рис. Вид кривой мощности ветроэнергетической установки

С учетом специфики кривой мощности g-й ветроэнергетической установки ее можно описать с помощью функции , состоящей из четырех составляющих

где

для ,

для ,

для ,

для .

Количество электрической энергии, «вырабатываемой» при поступлении ветрового потока на ветроколесо одной реальной ветроэнергетической установки. Оценка предельного количества энергии, «вырабатываемой» одной ветроэнергетической установкой g-го типа, производится для:

одного часа t-го интервала суток j-го месяца

,

всего t-го интервала суток j-го месяца

,

часового интервала времени в j-м месяце

;

всего j-го месяца

годового временного интервала (12 месяцев)

.

где

- плотность воздуха при стандартной атмосфере Международного союза теоретической и прикладной химии (температуре 0 °С, давлении 100 кПа, нулевой влажности);

- плотность воздуха в j-м месяце года на i-й территории на h-й высоте оси ветрогенератора от поверхности земли (принадлежность к i-й территории учитывает и ее высоту над уровнем моря).

Количество электрической энергии, «вырабатываемой» реальными ветроэнергетическими установками, размещенными на рассматриваемой территории. Для оценки максимального количества энергии, «вырабатываемой» реальными ветроэнергетическими установками на однородной территории площадью S_i (м²), необходимо определить максимальное число ВЭУ g-го вида, которые можно установить на этой территории с минимальными энергетическими потерями. Величина этой энергии составит для:

одного часа t-го интервала суток j-го месяца

всего t-го интервала суток j-го месяца

часового интервала времени в j-м месяце

;

на протяжении всего j-го месяца

;

на годовом временном интервале в 12 месяцев

Следует отметить, что используемый в большинстве показателей валового технического ресурса интеграл

,

с учетом характера функции мощности ветрогенератора может быть представлен следующим образом

,

где

- функция распределения вероятностей скоростей ветра в i-й ячейке территориальной сетки на h-й высоте от поверхности земли в j-м месяце года.

Аналогично записывается и интеграл для t-го интервала суток.

Годовой технический ветроэнергетический ресурс r-й территориальной единицы на h-й высоте при использовании ветрогенератора g-го вида состоит из соответствующих валовых энергетических ресурсов i-х выделенных территорий, в нее входящих, т.е.

.

Максимальная величина годового валового технического ресурса на i-й территории и условия, его обеспечивающие, оцениваются как:

.

где

- множество высот от поверхности земли, на которых осуществляется оценка ветроэнергетического ресурса (потенциала);

- множество видов ветроэнергетических установок, предназначенных для работы на высоте параметры которых используются для оценки ветроэнергетического ресурса (потенциала).

Такой подход позволяет не только оценить максимальную величину валового технического ресурса ветра на i-й территории, но и выбрать наиболее эффективную с точки зрения выработки электрической энергии высоту , на которой должна находиться ось ветрогенератора, а также вид оборудование - , обеспечивающего эту выработку.

Максимальную величину годового валового технического ресурса r-й территориальной единицы можно оценить как сумму ресурсов входящих в нее однородных территорий:

Количество электрической энергии, «вырабатываемой» реальными ветроэнергетическими установками, размещенными на рассматриваемой территории, в расчете на единицу занимаемой ими площади территории. Значение этого удельного показателя на h-й высоте от земли оси ветрогенератора g-го вида определяется для:

часового интервала в j-м месяце

;

всех часов j-го месяца

;

двенадцати месяцев года

.

Максимальные величины всех перечисленных выше удельных показателей валового технического ресурса могут быть оценены на i-х территориях по тем же формулам с использование на ранее определенной оптимальный высоте ( ) с помощью ветрогенератора - го вида ( ).