1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (Ветроэнергетика. Под ред. Д. де Рензо, 1982u), страница 8

Например, если 'Различные группы данных иля различные методики дают значительные расхождения в оценках энергии ветра, то для опреде- ' Материал этой главы основан на сообщении, подготовленном лабораторией Рас(йс 1эо(Жчеа! ! аЪога1ы(ев (ВКТЧЬ вЂ” ТЧ! Т(0 — В). Та бл и ца 2.1. Среднегодовая мощность ветрового потока, приходящаяся на единицу площади, на высоте 50 м, для различных 'географических зон 2.1. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ Мощность, Вгум Зона Оепегз! шэсгггс Запша Ьосйьееб 450 — 650 300 †4 250 †3 350 †4 400 †8 200 †2 200 †2 200 †3 250 †3 250 †4 200 †3 150 †2 200 — 250 250 †5 150 †2 100 — 200 150 †3 400 †6 400 — 990 180 — 990 290 — 673 300 †8 523 †10 210 †8 200 †5 140 — 1000 190 — 904 Выступ территории игтата Техас Восточная часть штата Канзас Штат Айова Восточная часть штата Северная Дакота Южная часть штата Вайоминг Озеро Мичиган Штат Индиана Западная часть штата Нью-1йорк Атлантическое побережье США (от штата Ньюпйорк до штата Северная Каралина) Центральное морское побережье США (от г.

Лос-Анджелес до штата Алабама) Побережье штата Техас Побережье штата Орегон Возвышенность на западе штата Ныо-Мек- сико Возвышенность штата Аризоца 150 — 200 300 †4 170 †2 300 †3 200 †3 490 †5 800 — 1610 190 — 340 250 †3 400--600 400 — 700 100 — 200 100 †4 г г н н о У в п ш с щ су П р и и е ч э и и э.

Зиачеяия, призедеинме в таблице, определялись яа освовз общегосударствеивого анализа, виполиеяпого аля каждой из оцеяок. В это время в окончательном виде ещеие было оценок фирм Ов и Ьосаьееб. Поэюму опи могут измениться. Лаборатория ззпбга производилв анализ для высоты га и, и заачепия экстршшлировэлпсь до высоты 55 и с использованием счэпеяяого зякоаз изменения мощности с показателем г/7. При использовании мстоцз фирмы Ьосммеб пзодиям яе наносились, поэтому наименьшие и наибольшие значения отбирались цла каждой площади.

ления того, какая из этих оценок будет более реальной, необходимо исследовать используемые критерии. При этих исследованиях наибольшее внимание уделяется соответствию суммарных распределений скорости ветра, характерным местам установки ветродвигателей, а также лучшей оценке энергии ветра для рассматриваемых мест с различными типами территорий. Станции для получения этих данных расположены часто в укрытых местах и не характерны для ветровых зон, наиболее пригодных для использования ветродвигателей.

В оценкс запасов энергии ветра в стране наиболее важное. значение имеет, по всей вероятности, итоговая карта географического распределения энергии ветра. По карте легко определить плошади со сравнительно высокими или, наоборот, низкими значениями ресурсов ветра. Ее оценки даются для типовых высот расположения от поверхности земли оси ветродвигателя 15 м для малых ВЭУ н свыше 50 м для больших. Над областями со слегка пересеченной холмистой местностью оценки даются для открытых территорий, рассматриваемых в качестве потенциальных мест установки ветродвигателей. Как указывалось в гл.

1, полная мощность ветРового потока, про. роходящего через единицу площади ветроколеса, нормальной к 1 его направлению, составляет Р= — р[7а. Так как энергия ветра пропорциональна кубу его скорости, то даже небольшое увеличение скорости приводит к значительному увеличению энергии. Так, возрастание скорости ветра в 2 раза сопровождается восьмикратным увеличением его энергии. Местная скорость ветра зависит от окружающей среды, в частности от наличия холмов, деревьев и зданий.

С ростом высоты от поверхности земли скорость в пограничном слое увеличивается. Поэтому отбор места и высоты расположения ветроколеса относительно поверхности — это два весьма важных фактора„которые необходимо учитывать при определении оптимальной энергии .ветра. Для расчета ветроэнергетических ресурсов необходимо знание распределения скоростей, а не средней скорости, Для использования данных ежечасных или трехчасовых измерений скорости ветра необходимо определить характерные кривые распределения ее частот. Эти распределения составляются климатическим центром ц!(а(!Опа! С1!шаНс Сеп1ег (~т(СС) для выбранных периодов времени по данным многих метеостанций США, производящих измерение ветра.

Однако высота анемометра и его местоположение значительно изменяются на многих станциях за период записи, для которого проводится обобщение данных. Эти изменения могут 'оыть причиной значительных ошибок в оценке энергии ветра, ,обусловленных большой разницей в значениях энергии при изменении высоты и местоположения анемометра. Определение суммарных данных по средней скорости ветра за желаемый период наблюдений может быть проведено на многих станциях при сохранении в течение этого периода неизменной высоты расположения анемометра.

Эмпирический метод, разработанный в [2.5] и испытанный в шести местах Новой Англии, показывает, что действительная энергия ветра может быть определена с точностью +-20 %, если использовать значение средней скорости ветра. С другой стороны, в [2.6] показано, что для точной оценки форма кривой распределения скорости ветра должна быть симметричной, а метод, предложенный в [2.5[, непригоден, если кривая распределения скорости ~стра сильно скошена или деформирована.

Прп использовании метода [2.5[ действительная энергия ветра недооценивалась, на"Римср, для северо-запада тихоокеанского побережья США более *«ем на 50'% Энергия ветра, приходящаяся на единицу площади поверхности земтн, Вт чгма определяется по выражению йту„— — Рудгзз, 2.2. ОБОБЩЕННЫЕ ДАННЫЕ н о у в п ш с ш сг где Р.,„— мощность, приходящаяся на единицу площади, Вт/м'„- Лà — период времени, ч (1 МВт ч/м' в год эквивалентен средне- годовой мощности примерно 114 Вт/м'). Все метеорологические данные, полученные метеослужбой 5)а11опа! Чгеа(йег Зсгч!се (НЮВ), советом Гебега! Ач(а1!оп Абш(п(з(га()оп и военными службами, собирались климатическим центром НСС (Ашвилл, штат Северная Каролина).

Всесторонний. обзор имеющихся и обобщенных данных измерений скоростей ветра иад сушей и морской поверхностью и предельных значений: измеренных характеристик (скоростей ветра, его порывов„турбулентности и данных измерений, полученных на башнях) был дан в [7). В центре АСС составлен указатель метеостанций,. для которых имеются обобщенные распределения скорости. ветр а. Суммарные распределения скорости ветра по поверхности включают: частотные распределения скорости ветра на 758 станциях,. первоначально составленные лабораторией Ьапйа с целью оценки ветроэпергстических ресурсов (эти данные упоминаются как использованяые лабораторией Яапйа); программа 5ТА!( (5(а51!11у Аггау) определения частотных распределений скорости ветра на 300 станциях; сводные распределения скорости ветра в квадранте Марсдепа (плошадь, ограниченная 1' широты и 1' долготы) и данные.

военно-морского ведомства, основанные на измерениях на судах. Кроме того, обработаны данные ежечасных (с 1965 г. †трехчасовых) измерений ветра свыше чем на 1000 метеостанций США, на числовых данных которых построена программа ЬТАК. Использование упомянутых типов данных н предельных ветровых данных для оценки ветрознергетического потенциала США заключается в следующем. Распределения скорости ветра, составленные лабораторией Запйа, используются для оценки национальных ветрознергетиеских ресурсов лабораторией Запйа и фирмами ОЕ и Еосййесй Как указано в некоторых из оценок, сводные данные имеют ряд основных ограничений: период наблюдений существенно разный для различных станций — изменяется от 2 до ЗО лет и более; высота расположения анемометра часто изменялась за весь. период измерений, по которому определялись сводные данные; число классов скоростей ветра изменялось от станции к станции в пределах от 3 до 16.

Это может привести к значительным ошибкам в оценке энергии ветра по отдельным станциям, поэтому сводные данные нужно использовать с осторожностью, Программа ЗТАК дает частотные распределения скорости ветра в зависимости от его направления для отдельных устой- 58 чивых классов и комбинировании для всех классов. Это означает, что сводные данные даются без учета устойчивости. Эти обобще- ния несколько лучше тех, при которых классы скоростей ветра считаются идентичными для всех станций.

Многие сводные дан- ные относятся к последнему периоду времени (60-е и 70-е годы), когда высота расположения анемометра была в основном по- стоянной. Хотя сводные данные программы ВТАБ и не исполь- зовались в ряде оценок ветроэнергетических запасов США, они могут служить для них пенным дополненпем, Сводные распределения скорости ветра в квадранте Марсдена и данные Военно-морского ведомства полезны для получения кар- тины относительного распределения энергии ветра пад прибреж- ными водами. Опи не очень надежны на характерных высотах и ' правильны при измерениях на борту судна и применении этих данных к соответственным оценкам энергии ветра вблизи при- брежнои зоны, т.

е. в незатененных местах побережья и местах, находящихся на расстоянии 5 — 1О км в сторону моря. Обработанные данные ежечасных (или трехчасовых) измере- ний ветра представляются наилучшей системой данных для ис- пользования при репрезентативных оценках энергии ветра. Период измерений может быть выбран таким, чтобы высота расположения анемометра была постоянной, а ошибку, связанную с влиянием на энергию ветра класса скорости ветра, можно устранить, по- скольку энергию нетрудно подсчитать непосредственно по данным наблюдений. Однако, хотя это и необходимо, использование дан- ных измерений для определения энергии ветра более дорогостояще, чем применение осреднениых данных. В [29[ данные измерений через каждые три часа использованы для изучения энергии ветра пад Великими равнинамп и Нью-Ин- гленд. Данные, полученные с помощью радиозондов на небольших высотах (150, 300 м и более) обобщены по классам скоростей ветра с интервалом 5 м/с для 65 станций радиозондирования в США.

Сводные данные даются раздельно для радиозондов 007 и 122 большей частью для 5-летнего периода наблюдений. Эти данные были первоначально обобшсны 14СС в исследованиях [2.9). Структура потока обычно более когерентна, чем его ско- Рость, а влияние топографии местности и шероховатости подсти- лающей земной поверхности здесь значительно меньше. Однако тлавные ограничения в использовании этих радиозондных данных состоят в следующем: двухсуточные наблюдения недостаточны, поскольку они, на- пример, не дают представления о влиянии суточных колебаний; станции разбросаны на слишком большом расстоянии одна от другой; интервалы скорости ветра изменяются в очень широких пре- делах; недостаточны точность определения скорости ветра радиозон- дом на высоте '1'50 м и ее экстраполяции на высоте 50 м.