Определение ветроэнергетического потенциала

Министерство  образования и науки РФ

федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

Ульяновский государственный технический университет

Кафедра «Теплоэнергетика»

 

 

 

 

 

Расчетно-графическая  работа:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА

 

 

 

Выполнил  студент группы ТЭд-31

Золотов А.Н.

Проверила

Хахалева  Л.В.

 

 

 

 

Ульяновск, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ         3

1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО  ПОТЕНЦИАЛА         4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ         8

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ       9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

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. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА

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 21 ч. В данной расчетно-графической работе используется база данных метеоизмерений.. Измерения проводились ежедневно в течение одного года с интервалом 3 часа. Порядок обработки результатов измерений следующий[1].

1. Результаты измерений скорости ветра u1, м/c, объединяются в группы с интервалом Δu. Общее число измерений N= 2018.

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

(2.1)

где h принимается равной 100 м.

3.Определяется величина вероятностного распределения скорости ветра

Фu= Nui/ N,

(2.2)

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

uc=Σui / N,

(2.3)

где Σui– 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 определяетс

                       Pu= ρu³/ 2 ,

(2.4)

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 частично представлены результаты измерений и расчетов. После выполнения обработки измерений и расчетов необходимо провести анализ полученных результатов.

 

 

Таблица 1. Анализ ветроэнергетического потенциала.

u	№	Фu	Фu>u'	Рu	РuФu
27	1	0,000496	0,000496	12,79395	0,00634
25	2	0,000991	0,001487	10,15625	0,010066
24	4	0,001982	0,003469	8,9856	0,017811
23	17	0,008424	0,011893	7,90855	0,066623
20	260	0,12884	0,140734	5,2	0,66997
17	375	0,185828	0,326561	3,19345	0,593431
12	472	0,233895	0,560456	1,1232	0,262711
10	536	0,26561	0,826066	0,65	0,172646
8	113	0,055996	0,882062	0,3328	0,018635
5	75	0,037166	0,919227	0,08125	0,00302
4	68	0,033697	0,952924	0,0416	0,001402
2	55	0,027255	0,980179	0,0052	0,000142
0	40	0,019822	1	0	0
Всего	2018			1,209944

Рср=1,209944                Uср=12,30129

 

 

 

График 1. Зависимость Фu=f(u)

График 2. Зависимость Фu>u’=f(u).

График 3. Зависимость P Фu=f(u).

График 4. Зависимость Pu= f(Фu>u’).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данной расчетно-графической  работе была изучена методика расчета  ветроэнергетического потенциала местности, построены зависимости по полученным данным. Среднее значение скорости ветра 12.30129 м/с, что говорит о пригодности  для размещения ветроэнергетических  установок, т.к. минимально необходимая  считается скорость ветра 8 м/с. Наиболее вероятной является скорость ветра 10-12 м/с, что совпадает со средним  значением скорости ветра данной местности. при этом средняя мощность ветра составляет 1,20994 кВт/м³. Вероятность получить ветровой поток данной мощности равна 0,8. Вероятность получить ветровой поток мощностью 2 кВт/м³, равна 0,57. Вероятность получить ветровой поток мощностью 0,5 кВт/м³, равна 0,9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Твайделл Д., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. М. : Энергоатомиздат, 1990.
2. Хахалева Л.В. нетрадиционные и возобновляемые источники энергии.: учебное пособие.:Ульяновск: УлГТУ, 2007.