Методические указания проведение изыскательских работ по оценке ветроэнергетических ресурсов для обоснования схем размещения и проектирования ветроэнергетических установок рд 52. 04. 275-89 (стр. 8 из 26)
График расчета удельной мощности ветрового потока Ne при распределении
скорости ветра u по Релею
Черт. 5
7.3.3. Пример. Определим годовую выработку энергии ветра разрабатываемого агрегата АВЭ-100 в сравнении с ВЭУ фирмы "Koster" (ФРГ) марки Adler-25 для района с
= 7 м/с (на уровне 10 м от поверхности земли). Характеристики этих ветроустановок приведены в табл.6.Таблица 6
| Тип, марка | Номинальная мощность Nе(ном) (кВт) | Диаметр ветрового колеса D (м) | Высота ветрового колеса H (м) | Расчетная скорость ветра uном (м/с) | Максимальная скорость ветра uмакс (м/с) |
| АВЭ-100 | 100 | 25 | 25 | 10,0 | 25 |
| Adler-25 | 100 | 25 | 22 | 10,5 | 20 |
Порядок решения следующий.
1. Принимая в соответствии с /1/ показатель степени m = 0,2, определим среднюю скорость ветра
на оси ветроколеса:для АВЭ-100
м/с; (12)для Adler-25
м/с. (13)2. Пользуясь формулой
(14)(где h0 - общий КПД агрегата, включающий коэффициент использования энергии ветра, КПД редуктора и генератора), рассчитаем общий КПД агрегата:
для АВЭ-100
;для Adler-25
.3. По черт. 5 определим значение удельной мощности установок для uном = 10,0 м/с и
= 8,4 м/с, а также для 
= 10,5 м/с и 
= 8,2 м/с.Для АВЭ-100 Ne = 0,33 кВт/м2, для Adler-25
= 0,34 кВт/м2.4. Ометаемая площадь поверхности ветроколеса обеих машин равна
м2. (15)5. Годовую выработку энергии (за 8760 ч) определим по формуле
Wг = 8760 Ne S h0. (16)
Для АВЭ-100
Wг = 8760 · 0,33 · 491 · 0,33 = 468396 кВт·ч,
для Adler-25
= 8760 · 0,34 · 491 · 0,29 = 424094 кВт·ч.7.4. Расчет выработки ВЭУ по данным наблюдений на метеорологических станциях
7.4.1. Расчет следует производить по формуле
, (17)где Ni - мощность агрегата, развиваемая при скорости ветра ui (ui изменяется дискретно и определяется как среднее значение для градации); Ti - число часов работы агрегата при скорости ветра за рассчитываемый период времени (год, месяц).
Пример. Рассчитаем месячную (за июнь) и годовую выработку энергии ветроагрегата АВЭУ-6-4М для условий метеорологической станции Сырве в Эстонии.
Исходными данными для расчета является повторяемость различных градаций скорости ветра (в процентах) для ст. Сырве (согласно данным "Справочника по климату СССР"), которая представлена в табл.7.
Таблица 7
| Период | Градация скорости ветра, м/с | |||||||||||
| 0-1 | 2-3 | 4-5 | 6-7 | 8-9 | 10-11 | 12-13 | 14-15 | 16-17 | 18-20 | 21-24 | 25-28 | |
| Месяц | 12,5 | 16,9 | 26,4 | 20,9 | 12,0 | 7,7 | 2,7 | 0,7 | 0,2 | 0 | 0 | 0 |
| Год | 12,4 | 15,3 | 21,1 | 18,4 | 12,6 | 9,5 | 5,9 | 2,6 | 1,8 | 0,6 | 0,04 | 0 |
Мощность, развиваемая агрегатом АВЭУ-6-4М (максимально возможная), для средних значений градаций скорости приводится в табл.8.
Таблица 8
| Параметр | Скорость ветра, м/с | ||||
| 2,5 | 4,5 | 6,5 | 8,5 | 9,0 | |
| Мощность расчетная, кВт | 0,08 | 0,50 | 1,5 | 3,4 | 4,0 |
| Мощность экспериментальная, кВт | 0 | 0,35 | 1,25 | 3,2 | 4,0 |
Учитывая наличие экспериментальных данных, при расчете ожидаемой выработки ориентируемся на них, как на более достоверные.
Результаты расчетов энергетических характеристик АВЭУ-6-4М за июнь сведены в табл.9.
Таблица 9
| Середина градации скорости ветра, м/с | Развиваемая мощность, кВт | Повторяемость скорости | Число рабочих часов, ч | Выработка, кВт·ч |
| 4,5 | 0,35 | 0,260 | 187 | 65 |
| 6,5 | 1,25 | 0,209 | 150 | 187 |
| 8,5 | 3,2 | 0,120 | 86 | 275 |
| ³ 10,5 | 4,0 | 0,113 | 81 | 324 |
| S | 851 |
Результаты расчетов тех же характеристик за год приведены в табл.10.
Таблица 10
| Середина градации скорости ветра, м/с | Развиваемая мощность, кВт | Повторяемость скорости | Число рабочих часов, ч | Выработка, кВт·ч |
| 4,5 | 0,35 | 0,211 | 1846 | 646 |
| 6,5 | 1,25 | 0,184 | 1610 | 2010 |
| 8,5 | 3,20 | 0,126 | 1100 | 3520 |
| ³ 10,5 | 4,00 | 0,204 | 1784 | 7140 |
| S | 13316 |
7.5. Учет влияния степени открытости местности на выработку энергии
7.5.1. Данные о скорости ветра, полученные на метеорологических станциях, строго говоря, характеризуют режим ветра на площадке, где установлен анемометр. Степень затененности местоположения (чаще используется термин "степень открытости" места установки анемометра) определяется по классификации В.Ю. Милевского. Степень открытости станции указывается по всем восьми румбам /11/. Общая степень открытости местоположения рассчитывается как средний балл и называется масштабом класса открытости М /13/.
7.5.2. В табл.11 приведена классификация местоположения по В.Ю. Милевскому, цифры в скобках относятся к баллам, характеризующим масштаб класса открытости М /1, 13/.
Таблица 11
| Характеристика размещения | Форма рельефа | ||
| выпуклая (а, a) | плоская (б, b) | вогнутая (в, g) | |
| Вблизи от водной поверхности | |||
| Открытое побережье | |||
| океана или внешнего моря | 12а (23) | 11б (21) | 10в (18) |
| внутреннего моря | 11а (22) | 10б (19) | 9в (15) |
| залива, большого озера | 10а (20) | 9б (16) | 8в (12) |
| большой реки | 9а (17) | 8б (13) | 7в (9) |
| Вдали от водной поверхности | |||
| Ниже ветроизмерительного прибора | |||
| нет элементов защищенности | 8а (14) | 7б (10) | 6в (6) |
| отдельные элементы защищенности | 7а (11) | 6б (7) | 5в (4) |
| среди элементов защищенности | 6а (8) | 5б (5) | 5в (3) |
| Выше ветроизмерительного прибора | |||
| среди элементов защищенности | 4a (2) | 4b (1) | 4g (0) |
Примечание. Элементами защищенности могут считаться холмы, строения, деревья, если расстояние от них до ветроизмерительного прибора меньше 20-кратной их высоты.