1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (Ветроэнергетика. Под ред. Д. де Рензо, 1982u), страница 12

В конце 1950 и в начале 1960 годов на большинстве аэропортов анемометры были установлены на высоте 6 м от поверхности земли и вдали от зданий. Эти данные обрабатывались за трехчасовые интервалы и находились в рас- о у в п ц с ш с~ 72 73 поражении центра ХСС. Поэтому использование этих данных в качестве источника информации значительно снижало ошибки, связанные с неопределенностью высоты установки анемометра и периода измерений. Изменение плотности атмосферы в зависимости от расположения станции учитывалось в исследованиях фирмы 1.оскпеед, но не принималось в расчет в оценках фирмы ОЕ и лаборатории Запб1а.

Пренебрежение изменением плотности приводит к завышению энергии ветра более чем на 9 % на каждый 1 км подъема местности иад уровнем моря (см. рис, 2.1). Использование значения плотности на уровне моря в оценках фирмы ОЕ и лаборатории 8апейа привело к тому, что энергия ветра, оцениваемая на станциях, была на 5 — 20% выше, чем над Великими равнинами и в бухтах на западе. Использование данных радиозонда на высоте 150 м осуществлялось фирмой ОЕ как для оценки энергии ветра па этой высоте, так и для экстраполяции ее на высоту 50 м.

Этот анализ среднегодовых данных на высоте 50 и основан только на измерениях радиозонда 002 Однако фирма ОЕ анализирует также месячные значения на 20 станциях радиозондами 002 и 122 и указывает, что показанная модель распределения энергии и относительное значение максимума'и минимума действительно характерны при анализе только радиозондом 002. При сравнении скорости ветра для радиозондов ООХ н 122 установлено, что учет в анализе ветра радиозонда 127 приводит к увеличению оцениваемой энергии ветра над южной частью Великих равнин и к некоторому ее уменьшению над большей частью остальной территории США.

Таким образом, анализ показывает, что относительное значение изменяется, но крупномасштабная структура энергии ветра для радиозондов 002 и 122 остается подобной при отчетливом максимуме, который наблюдается над Великимн равнинами, на восток от Скалистых гор, вдоль северовосточного и южного побережья Техаса. Однако благодаря большому расстоянию между станциямн только суммарные характеристики могут быть оценены на основе этих данных.

Методика экстраполяции скорости по высоте (вертикальный профиль ветра) очень важна для оценки энергии ветра. В [2.9[ предлагается использовать показатель степени 1/7; фирма ЕоскЬесд экстраполирует скорость ветра па высоте 10 и от поверхности до 50 м, используя показатель 0,2. Оценка энергии ветра на высоте 50 м, основанная на показателе 0,2, дает значения, большие, чем при показателе 1/7, на 32 %. Таким образом, этот фактор также будет причиной расхождений при оценке энергии ветра. Однако нельзя обосновать использование какого-либо одного показателя степени в сравнении с другим при оценке ресурсов ветра. Фирма ОЕ, экстраполируя на меньшую высоту результаты оценки, полученные по данным радиозонда на высоте от !50 до 50 м, указывает, что не хватало более последовательной и надеж- ной системы значений„получаемых путем сравнения экстраполяции энергии ветра от поверхности, где высота расположения анемометра может меняться очень существенно.

Фирма ОЕ вначале использовала закон с показателем 1/7, что равносильно закону с показателем 3/7 для энергии ветра и для экстраполяции скорости на меньшие высоты. Однако некоторые из значений для высоты 50 м были меньше значений энергии ветра у поверхности, рассчитанной по данным, использованным лабораторией Запйа. Была применена эмпирическая методика, в которой используемое соотношение энергии ветра на высотах от 50 до 150 м есть функция отношения энергии ветра на 150 м и у поверхности. Однако было установлено, что оценка энергии ветра на высоте 50 и, основанная на этой методике, на 30 — 60 % меньше или больше для районов озера Гранд-Лейк, среднего запада и Великой равнины, чем средняя оценка, основанная на экстраполяции от 10 м (см.

табл. 2.1). Одно нз объяснений состоит в том, что измерения радиозондом, производимые два раза в день (утром и вечером), не соответствуют должным образом суточным вариациям скорости ветра. Ветер у поверхности в характерных условиях более сильный после полудня. Для оценки наибольшей энергии ветра у подножия гор по всем трем способам используются статистические данные, относящиеся к ветровым характеристикам 5)огйегп Неш1зрпеге, приведенные в [2.10[. Фирма ЙЕ допускает, что энергия у горных вершин примерно равна энергии свободного ветрового потока на высоте вершины, Фирма 1..оскпееб считает, что скорость ветра у горных вершин составляет половину скорости свободного потока ('/, часть его энергии).

На основании исследований [2.18[ эти значения принимались для высоты 10 м и экстраполировались на высоту 50 м с использованием показателя степенного закона 0,2. Таким образом, значения фирмы ).оскпеед для горных вершин на высоте 50 м составляют приблизительно '/з значения энергии свободного ветрового потока. Так как зависимости энергии ветра у вершин гор и свободного ветрового потока на высоте вершины оказываются непостоянными, то пет уверенности в том, что одно из допушений дает более доказательные оценки, чем другое.

Наблюдаемые к'„у различных вершин на территории США показывают, что вблизи некоторых вершин или гребней гор энергия ветра больше, чем в свободном астроном потоке, Например, на юге центральной части штата Вашингтон энергия оценивается в 1000 Вт/м', в Сандберге (южное Калифорнийское побережье) — 500 Вт/м' и горной части штата Вашингтон (Нью-Гемпшир) — 2000 Вт/м'. Однако данные по ветр д я некоторых других вершин гор показывают значительно меньу шие значения энергии ветра, чем это предполагалось. В качестве методики оценки энергии ветра в прибрежных водах Ма с е Фирма ОЕ использовала распределение энергии ветра в кватран те арсдена по данным, полученным по наблюдениям на судах. Хотя для них достоверно известны высота н точность измерения прибо- рами на судах, эти данные ценны для определения моделей энергии ветра над зонами прибрежных вод.

Лаборатория Вапйа фирма 1оскпеед вначале базировались при оценке ветра в зон побережий и прибрежных зон на данных прибрежных станций, часть которых расположена на островах в прибрежных водах. Сопоставление результатов анализа в прибрежных районах указывает на некоторые расхождения, например, по ветровым данным, полученным на судах: энергия ветра больше вдоль центрального залива побережья (в штате Луизиана, вплоть до северозапада штата Флорида), чем вдоль побережья штата Техас, тогда как данные на прибрежных станциях показывают обратное, Однако на этих площадях с расхождениями данных трудно определить, какая из оценок более достоверна.

Если средние данные измерений на борту судна получены на высоте больше 10 м, то они будут значительно завышенными. 2ай2. СВОДНЫЕ КАРТЫ ЭНЕРГИИ ВЕТРА В каждой из оценок используются различные методы анализа, Лаборатория 5апйа проводит объективное выравнивание поверхности, оценивая средние геометрические параметры станции; фирма ОЕ дает субъективный анализ, основанный на данных измерений радиозондов и на поверхностных экстраполяционных оценках; фирма 1.осййеед принимает значения, рассчитанные для каждого местоположения станции, для того чтобы избежать необходимости построения нзодин.

Карты лаборатории 5апйа были составлены так, чтобы показать среднегодовую и среднесезонную энергию ветра для рассматтрнваемой территории и среднесезонные данные в зонах давления 0,085 и 0,07 МПа, расположенных над США. Карты поверхности определяют области с относительно высокой и низкой энергией ветра. Анализ данных по распределению потенциальных запасов энергии ветра основан на непроверенных данных, рассчитанных по частотным распределениям скорости ветра, используемым лабораторией 5апйа. Методика зонного выравнивания использовалась для осреднения очень больших изменений энергии ветра между станциями в тех случаях, когда разница была дву- или трехкратной вблизи станций даже над достаточно однородной местностью.

Однако методика зонного выравнивания, используемая для обосно. вания анализа, даст искажения на некоторых территориях„' например вдоль прибрежной зоны; станции, удаленные от моря, понижают значения, полученные в прибрежных водах. Фирма ЙЕ провела комбинированный анализ для высоты 50 м над территорией США, основываясь на субъективном анализе экстраполяции данных радиозондов на высоте 150 м, данных измерений на судах для прибрежных вод и оценок для верхниХХ слоев атмосферы. Вместо мощности ветра оценивалась средне годовая выработка ветроустановок, имелось в виду, что 1 МВТ)ф ><ч/мз7год эквивалентен примерно среднегодовой удельной мощности 114 Вт/м', Оценки для высоты 50 м над большей частью районов Великих равнин, среднего запада и озера Гранд-Лейк в об1цем на 30 — 60 % меньше, чем оценки фирм 5апп1а н 1 оск)зеед ~см.