1598005515-d093afe08eb90b4a146980eea5b04540 (811223), страница 42
Текст из файла (страница 42)
276 Рост электрификации возбудил интерес к ВЭУ большой мощности. Ветродвигатели для механического привода рабочих машин и мелкие ВЭУ в основном только для освещения получили в свое время большое распространение в неэлектрифицированных районах ряда стран. После электрификации этих районов от энергосистем необходимость в подобных установках стала отпадать. Получить наибольший экономический эффект в хозяйственно-развитык странах стало возможным только от сравнительно крупных ВЭС, отдающих энергию в энергосистемы Для неэлектрнфицированных районов в новых условиях считается целесообразным применение также более крупных, чем раньше, изолированных ВЭС, могущих нести как осветительную, так и силовую нагрузку.
Ветроустановки с механическим приводом в таких районах не отрицаются, но высказываются мнения о ббльшей целесообразности сооружения вместо них ВЭС даже в малоразвитых странах, В Дании и Германии во время первой и второй мировых войн был проведен значительны~й опыт применения ВЭУ средней мощности для общего энергоснабжения.
В Дании, например, в период второй мировой войны было 88 ВЭУ мощностью по 30 — 70 кит, работавших совместно с тепловыми электростанциями н выработавших за 1940 — 1947 гг. !8 млн. квг ч электроэнергии. После улучшения условий получения топлива число этих ВЭУ значительно сократилось. 6-2. АЭРОЛОПИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И;ИХ МЕТОДЫ Проекты использования мощных ВЭС требовали выбора точек с наилучшими ветровыми условиями, исследований ветрового режима в перспективных районах и изучения зависимости скоростей ветра от рельефа местности. Поскольку наиболее целесообразной с экономической стороны могла явиться совместная работа ВЭС с гидростанциями, имеющими многолетнее или сезонное регулирование стока, в ряде стран проводились исследования по сопоставлению режимов скоростей ветра с гидрологическими режимами рек. В Великобритании Ассоциация по электротехническим исследованиям (Е)хА) и Управление по электроснабжению (ВЕА) проводили в течение ряда лет аэро- 2?7 логические наблюдения в 82 пунктах страны на северных и западных морских побережьях (Л.
221 Одной из'," основных задач наблюдений бьапи определение возмож-: ны~х показателей работы ВЭС и установление мето- . дов определения величины выработки ветроагрегата по средней скорости ветра в месте установки. Наблюдения показали, что вдоль берегов Англии и Ирландии есть '. местности, где на вершинах холмов средние многолетние ' скорости ветра достигают 9 — 10 м1сек и где ВЭУ прирасчетной скорости ветра 13,4 м/сек смогут работать при 3000 — 4 750 ч использования установленной мощности. ' Путем сравнения величин выработки, подсчитанных по среднечасовым скоростям ветра н по кубу среднемесячных и среднегодовых скоростей ветра, определены по-: правочные коэффициенты, на которые нужно умножать,. величины выработки, определенные последним способом. Величины поправок увеличиваются с уменьшением средней скорости ветра, так как при этом куб ее уменьшается в болыпей степени, чем сумма кубов скоростей ветра малых промежутков времени, составляющих тот же период, Для годовых периодов, обычно мало отличающихся в одном районе по распределению скоростей ветра, величины поправок зависят только от среднегодовой скорости ветра и параметров ветроагрегата, т.
е. от его расчетной и начальной скорости ветра. При более коротких (месячных) периодах, при которых может значительно ' меняться распределение скоростей ветра, величина поправки может меняться даже при одинаковых средних '. скоростях ветра и параметрах агрегата. Е. Гольдинг (Е. ОО14(пд) приводит два рода коэффициентов поправки, которые он называет «коэффициентами формы графика» скорости ветра, подсчитанные для Британской метеорологической сети [Л. 22].
Коэф- .' фициент К, относится к теоретическому случаю полного использования ветроагрегатом всех скоростей ветра и, вы~ражается отношением т 1оеб1 (6-1) 278 где Π— скорость ветра; — Расс времени. ВтоРой коэффициент Й,„ относится к действительному случаю использования ветроагрегатом диапазона рабочих скоростей, начиная с минимальной рабочей скорости ветра до расчетной и использования скоростей ветра выше расчетной лишь в пределах расчетной мощности агрегата. Коэффициент выражается отношением: т, ор(Та — Те) + ') о' т е е (6-2) ~оба о Т Т где и„— расчетная скорость ветра ветроагрегата; Т, — число часов скоростей ветра выше максималь- ной рабочей; Т, — число часов скоростей ветра выше расчетной; Т,— число часов скоростей ветра выше минималь- ной.
На рис. 6-1 показаны кривые изменения коэффици- ентов поправки Й,„для годовых периодов при разных расчетных и началь- йй ных скоростях ветра ветроагрегатов. При небольших расчетных 1,1 скоростях ветра (кри- г вая 1) или очень больших среднегодовых скоростях коэффициент поправки становится Рй 1 меньше единицы. Применение ко~эф- Рмммеаат.и/ИМИ . и фициентов поправки й" Гольдинга может быть н Распростраяено на дру Рис бл кРивые коэффициентов по. ГНЕ РайоНЬ1 ПРН аиа Прааин йем ДЛЯ ПОДСЧЕта ГОДОВОЙ ВЫ- работки ВЗС (Великобритания). логичных законах повторяемости скоростей =11л м,'еее, 'е и„— аа мгеее: а — ев —— ветра.
= Скомгеее, еи„„= 7,6 м1еее. 879 В США в связи с сооружением ВЭУ 0-53 мощностью 1000 квт ветровые изыскания проводились в 20 пунктах района сооружения ВЭС, Исследования скоростей ветра иад холмами, производившиеся в Великобритании и США, показали увеличение скоростей ветра над вершинами холмов обтекаемого профиля по сравнению со скоростями на той же абсолютной высоте над равниной. Увеличение скорости ветра' происходит благодаря ': прижиманию нижних слоев воздуха к поверхности хол- ' ма верхними слоями и зависит от степени крутизны ' склонов. Наибольшее увеличение скорости происходит ' у поверхности холма. Выше над холмом увеличение ско-рости замедляется, причем тем скорее, чем круче скло- .
ны холма и чем длиннее его фронт. Это явление соответ- ' ствует закону аэродинамики о распределении скоростей воздушного потока при обтекании тела, имеющего фор- 1, му цилиндра или сферы. В результате наблюдений,, произведенных на холме Коста-Хэд (Великобритания) высотой 150 м, увеличение средней скорости ветра на высоте 20 м над его вершиной по сравнению со скоростью на той же горизонтали над равниной оказалось равным порядка 20%. Увеличение скорости становится меньше при малы|х скоростях ветра, особенно в ночные .'" часы.
Нарастание скорости ветра над поверхностью холма наблюдалось только до высоты 15 м. Далее до высоты 36 м она оставалась постоянной, Кроме того, было -' установлено, что влияние профиля холма вызывает демпфирование пульсаций скорости ветра над холмом. Несколько иные результаты были получены в США при .' наблюдениях на вершинах Зеленых гор, где при измене- ' нии высоты с 15 до 56 лг скорости ветра, ббльшие 7 м/сек, увеличивались только на 10$. В условиях горного рельефа Италии итальянские ' энергетики изучали ветры постоянных ~направлений в горных долинах, спускающихся к морю и озерам, а также холодные воздушные течения с берега моря..
Постоянство направления этих ветров позволяет в местных условиях проектировать более простые конструкции мощных ветродвигателей без устройства поворота на ветер. Методика получения исходных данных для изучения энергоресурсов в Италии имеет также свои особенности. По наблюдениям атмосферного давления и его разности в соседних пунктах или ежедневным картам изобар, выпускаемым Министерством авиации, математическим путем составляются карты скоростей и направлений ветра для длительных периодов времени без проведения трудоемких ветровых наблюдений, В ФРГ Кетцольд (Кое1хо)6) сделал попытку стандартизации ветроэнергетических характеристик пунктов наблюдений, имея в виду распространение этого стандарта в международной практике.
Предлагаемые харак- Р, во* иааг нВги у .иа ига На Я вен вжв а Рис. б.2. Ветроэнергетические карактеристики райана (ФРГ). теристики даются в виде кривых продолжительности (рис. 6-2). Они включают кривые: скоростей ветра о, удельной мощности Р„воздушного потока (на 1 м' площади, ометаемой ветроколесом), удельной энергии Э, для каждой скорости н суммарной удельной годовой энергии к.Эа. Кривая Эа имеет максимум, соответствующий оптимальной установленной мощности ветродвигателя 1, „,. Автор предлагает формулы для подсчета ветроэнергетических характеристик в данном пункте наблюдений по среднегодовым скоростям ветра.
Предлагаемый метод составления ветроэнергетических характеристик при унификации таких характеристик дает весьма наглядную картину возможностей использования ветроустановок в данном районе. Исследования структуры ветра и действия порывов на ветроколесо были проведены в Великобритании и 281 Дании. В Великобритании на пло1цадке ВЭС Коста-Хэд (Шотландия) были зарегистрированы порывы ветра до 56 м/сек и ускорения до 132 м/сек'.
Ускорения до 45 м/сек' (изменение скорости на 4,5 м/сек за 0,1 сек) наблюдались весьма часто [Л. 26]. Для'характеристики различия структуры ветра при одинаковой средней скорости, ветра и, вычисленной рр по показаниям в нескольких точках пространства, предлагаются четыре критерия порывистости: 1. Критерий среднего отклонения от средней скорости 1ЬР1~р 100 Ср 2, Критерий „стандартного" (среднеквадратичного) отклонения 1Зр ~ср 10~~ ср 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
