Методические указания проведение изыскательских работ по оценке ветроэнергетических ресурсов для обоснования схем размещения и проектирования ветроэнергетических установок рд 52. 04. 275-89 (стр. 2 из 26)
2. Знак "+" означает необходимость использования информации, знак "-" отсутствие необходимости.
2.2. Источники исходных данных
2.2.1. Основу исходной информации для определения климатических характеристик ветроэнергоресурсов составляют материалы регулярных наблюдений на сети метеорологических станций Госкомгидромета СССР. Как правило, указанные наблюдения производились на протяжении нескольких десятилетий.
2.2.2. При использовании данных рядов наблюдений на таких станциях следует иметь в виду, что они могут быть статистически неоднородными по нескольким позициям: 1) главным образом неоднородность может быть вызвана тем, что в разные периоды наблюдения производились с неодинаковой частотой; 2) сроки наблюдений в разные сезоны не совпадали. На большинстве климатических станций до 1936 г. ветер измерялся флюгером с легкой доской три раза в сутки: в 8, 14 и 20 ч местного среднего солнечного времени. В период с 1936 по 1965 г. наблюдения осуществлялись с помощью флюгера как с легкой, так и с тяжелой доской (на большинстве метеостанций) четыре раза в сутки: в 7, 13, 19 и 1 ч местного среднего солнечного времени. С 1966 г. ветер наблюдается восемь раз в сутки: в 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 ч московского (зимнего) времени /3/.
До 1966 г. на метеостанциях Госкомгидромета СССР наблюдения производились исключительно по флюгеру Вильда, т.е. были визуальными, причем интервал осреднения скорости ветра по времени принимался равным 2 мин. С 1966 г. на многих метеостанциях начаты измерения скорости ветра с помощью дистанционных анеморумбометров М-63, М-63-М и иных конструкций. Осреднение скорости ветра при этом установлено равным 10 мин. В силу упомянутых причин - различное число сроков (частота) наблюдений и неодинаковые интервалы осреднения в разные периоды - и возникла неоднородность в рядах наблюдений.
Для устранения указанных неоднородностей используются следующие приемы.
2.2.3. Неоднородность, вызванную разным числом сроков наблюдений, рекомендуется устранять путем использования данных только с 1936 г., т.е. когда ветер наблюдался четыре раза в сутки (с 1966. г. - восемь раз в сутки). Значения основных статистик распределения скорости ветра не зависят от того, наблюдается ли он четыре или восемь раз в сутки. По этой причине ряды четырех- и восьмисрочных наблюдений правомерно объединять с учетом веса (продолжительности) периода наблюдений. (Для большинства районов СССР характер суточного хода скорости ветра достаточно хорошо выявляется уже по данным четырехсрочных наблюдений.)
Пример расчета удельной мощности ветрового потока Ne по данным наблюдений за разные периоды.
Допустим, что на метеостанции N за 30-летний период четырехсрочных наблюдений (1936-1965 гг.) удельная мощность ветрового потока Ne равна 350 Вт/м2; за 20-летний ряд восьмисрочных наблюдений (1966-1985 гг.) величина Ne равна 300 Вт/м2. Среднее значение удельной мощности Ne за 50-летний период с учетом "веса" обеих его частей составит:
(Ne1n1 + Ne2n2) / (n1 + n2) = ((350 · 30) + (300 · 20)) / (30 + 20) = 330 Вт/м2.
Здесь n1 и n2 - число лет соответственно в первой и второй части периода наблюдений на станции N.
2.2.4. Неоднородность в рядах скорости ветра, вызванная сменой ветроизмерительных приборов и переходом в 60-х годах от 2- к 10-минутному осреднению, устраняется путем введения поправок. Согласно требованиям ВМО и МАГАТЭ, 10-минутный интервал осреднения скорости ветра является основным для характеристики устойчивого ветрового потока во времени. Наиболее точно скорость ветра определяется флюгером в диапазоне 4-17 м/с. При меньших скоростях значения повторяемости ветра по градациям оказываются заниженными, при больших - завышенными. Для приведения скорости, измеренной флюгером, к данным, измеренным прибором М-63 (с осреднением 10 мин), рекомендуется вводить поправки:
| Скорость по флюгеру, м/с | 14 | 17 | 20 | 24 | 28 | 34 |
| Поправка | -2 | -3 | -4 | -4 | -5 | -7 |
Поправки вводятся, если скорость ветра по флюгеру превышает 12 м/с.
2.2.5. Информация о распределении скорости ветра по градациям за многолетний период в обобщенном виде содержится в "Справочнике по климату СССР", ч.3 (Л.: Гидрометеоиздат, 1966-1969 гг.). В нем приведены данные более чем по 1000 станций СССР. Здесь же даны значения средних годовых скоростей ветра более чем по 2000 станций. Многие регионы, особенно Азиатская часть Союза, в Справочнике недостаточно освещены данными о повторяемости различных градаций скорости ветра. В этом случае используют данные "Метеорологических ежемесячников". Последние представляют собой регулярное, выпускаемое с 1966 г., издание Госкомгидромета СССР, состоящее из ежемесячных сборников метеорологических данных по каждому из условных 36 районов СССР. Ценность Ежемесячников для ветроэнергетиков заключается в наличии сведений о характеристиках ветра для вновь открытых метеостанций.
Одним из полезных для ветроэнергетиков источников данных о ветровом режиме являются материалы судовых наблюдений на прибрежных участках акваторий морей и водоемов, имеющиеся в фондах территориальных управлений по гидрометеорологии. Указанные данные приурочены, как правило, к судоходным трассам на акваториях, где размещение автономных ВЭУ представляется перспективным.
2.3. Определение удельной мощности ветрового потока по данным сетевых метеостанций
2.3.1. Критерии отбора опорных метеостанций.
2.3.1.1. Опорные метеостанции, данные которых используются для оценки фона режимных особенностей ветра, должны удовлетворять следующим требованиям. Во-первых, класс открытости станции (по В.Ю. Милевскому) должен быть не менее 6б. К ним относятся станции открытого местоположения, находящиеся либо на равнинной местности, либо на наветренных или параллельных господствующему направлению ветра склонах пологих возвышенностей. Сюда также могут быть отнесены станции, расположенные в продуваемых долинах, лощинах, котловинах или на затененных местными предметами участках территории, в том числе городские станции.
2.3.1.2. Во-вторых, период регулярных наблюдений за ветром на опорной станции должен быть не менее 20-25 лет. Это обеспечивает получение надежных статистических оценок параметров скорости ветра.
2.3.2. Исходные требования к месту развертывания автономных ВЭУ и ВЭС*.
_______________
* ВЭС - ветроэлектрические станции.
2.3.2.1. К таким требованиям относится наличие высокого ветроэнергетического потенциала. В грубом приближении его можно характеризовать уровнем средней годовой скорости ветра
³ 5 м/с на высоте 10 м над постилающей поверхностью. Приближенное представление о ветроэнергетическом потенциале местности можно получить из карт удельной мощности ветрового потока на территории ЕЧС и Казахстана /1/.2.3.2.2. Для более точной оценки эффективности работы ВЭУ требуется знание продолжительности во времени диапазона рабочих скоростей. Для большинства типов ВЭУ малой и средней мощности это диапазон скорости от 9 до 25 м/с.
Достаточно эффективно ВЭУ может работать, если относительная продолжительность диапазона рабочих скоростей ветра (т.е. коэффициент использования) составляет не менее 0,4 в течение сезона.
Кроме того, место для размещения ВЭУ должно характеризоваться небольшой повторяемостью энергетических затиший, т.е. для большинства ВЭУ это период времени, когда u £ 5 м/с составляет не более 20-30%.
2.3.2.3. Дополнительное требование - отсутствие или незначительная повторяемость ураганных ветров (u > 33 м/с) и малое число буревых периодов (u > 20 м/с).
2.3.2.4. Благоприятным условием являются небольшие значения коэффициента вариации (c) скорости ветра, т.е. ее изменчивости во времени. За критерий благоприятствования можно принять cu £ 0,5. Если же cu < 0,3, то условия для размещения ВЭУ весьма благоприятны.
2.3.2.5. Следует иметь в виду, что не всегда большие значения средней годовой скорости являются гарантией высокой выработки электроэнергии ВЭУ.
Пример. Сравним климатические характеристики ветроэнергоресурсов в двух пунктах, имеющих одинаковую среднюю годовую скорость ветра (норму), но находящихся в различной местности.
Один из пунктов находится в обширной межгорной впадине, в так называемых Джунгарских Воротах (ст. Жаланашколь), второй - на мелководной акватории Финского залива, в районе м. Шепелевский, к юго-западу от о-ва Котлин (далее сектор Г).
Распределение климатических характеристик ветра по градациям приведено в табл.2, 3.
Таблица 2
Климатические характеристики ветра на ГМС Жаланашколь (1966-1983 гг.)
Высота над уровнем моря 385 м
| Характе- ристика | Градации скорости ветра, м/с | S | ||||||||||||||
| 0-1 | 2-3 | 4-5 | 6-7 | 8-9 | 10-11 | 12-13 | 14-15 | 16-17 | 18-20 | 21-24 | 25-28 | 29-34 | 34-40 | 40 | ||
| n | 10802 | 6955 | 5652 | 4407 | 3225 | 2602 | 1783 | 1500 | 2554 | 3844 | 1234 | 657 | 872 | 354 | 302 | 46743 |
| f(u) | 23,1 | 14,9 | 12,1 | 9,4 | 6,9 | 5,6 | 3,8 | 3,2 | 5,5 | 8,2 | 2,6 | 1,4 | 1,9 | 0,8 | 0,6 | 100,0 |
| Ne(град) Вт/м2 | 0 | 2 | 9 | 20 | 31 | 45 | 51 | 66 | 164 | 346 | 197 | 169 | 376 | 256 | 317 | 2049 |
 Вт/м2 | 0 | 0 | 0 | 20 | 31 | 34 | 23 | 20 | 33 | 50 | 16 | 9 | 11 | 5 | 4 | 256 |
Примечания: 1. Здесь и в табл.3 приняты следующие обозначения: n - число случаев в данной градации скорости ветра; f(u) - относительная (далее - дифференциальная) повторяемость скорости в данной градации; Ne(град) - удельная мощность теоретическая;
- удельная мощность реальная, соответствующая условиям работы ветроагрегатов типа АВЭУ-6, когда мощность равна нулю при u £ 5 м/с; она пропорциональна кубу скорости ветра при 5 £ u £ 9 м/с; номинальная мощность устанавливается при скорости ветра u = 10 м/с. 2. Удельная мощность ветрового потока для конкретных градаций скорости определяется по формуле 
.