Методические указания проведение изыскательских работ по оценке ветроэнергетических ресурсов для обоснования схем размещения и проектирования ветроэнергетических установок рд 52. 04. 275-89 (стр. 1 из 26)

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПРОВЕДЕНИЕ ИЗЫСКАТЕЛЬСКИХ РАБОТ ПО ОЦЕНКЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ СХЕМ РАЗМЕЩЕНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

РД 52.04.275-89

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. УТВЕРЖДЕН Государственным комитетом СССР по Гидрометеорологии

2. РАЗРАБОТЧИКИ: М.М. Борисенко (руководитель темы); А.Д. Дробышев; В.П. Харитонов (ответственные исполнители); С.Г. Чанышева; И.К. Кравченко; Г.П. Якушкова; Н.Н. Мазурова

3. СОГЛАСУЮЩИЕ ОРГАНИЗАЦИИ Главное управление "Союзводстройиндустрия" Минводхозстроя СССР, НПО "Ветроэн"

4. ЗАРЕГИСТРИРОВАН ЦКБ ГМП за № РД 52.04.275-89 от 16.08.90

5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящие методические указания устанавливают способы и приемы проведения изыскательских работ по оценке климатических характеристик ветроэнергетических ресурсов для наиболее рационального размещения и проектирования ветроэнергетических установок на всей территории СССР.

Методические указания предназначены для организаций, занимающихся разработкой и размещением ветроэнергетических установок, специалистов в области исследования ветроэнергетических ресурсов.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Целью настоящих Методических указаний является доведение до практического применения методов определения климатических характеристик ветроэнергетических ресурсов в местах предполагаемого размещения автономных ветроэнергетических установок (ВЭУ). Для предварительной ориентировочной оценки ветроэнергетического потенциала необходимости в проведении специальных экспедиционных наблюдений в намеченном для размещения ВЭУ пункте нет.

1.2. Указанные сведения можно получить по данным метеостанций-аналогов, либо с помощью фоновых карт районирования территории по удельной мощности ветрового потока /1/. Более точно ветроэнергетический потенциал в намеченном участке можно оценить по картам мезоклиматического районирования, примеры этого приведены в /1/. Для определения же всего комплекса характеристик ветрового режима выбранного участка местности экспедиционные наблюдения необходимы. Это обусловлено тем, что до сих пор исследованы закономерности мезоклиматической изменчивости далеко не всех параметров ветра, используемых в ветроэнергетике.

1.3. Проведение кратковременных экспедиционных наблюдений за ветром вполне оправдано, если характер подстилающей поверхности в районе опорной метеорологической станции (ОМС) качественно отличается от условий предполагаемого размещения ВЭУ.

В таком случае параллельные наблюдения в обоих пунктах позволяют надежно (на основе разработанных в климатологии методов приведения к длинному ряду) получить весь комплекс необходимых для ветроэнергетики расчетных и режимных характеристик ветра.

1.4. О перспективности участка территории для размещения автономной ВЭУ нельзя судить лишь по одной какой-либо "приоритетной" характеристике ветрового режима. В качестве таковой часто используют либо средние значения скорости ветра, либо значения удельной мощности ветрового потока, которые приближенно характеризуют уровень ветроэнергопотенциала /1, 2/.

Достаточно полно перспективность участка местности можно оценить по комплексу благоприятствующих признаков, таких, как

1) малая длительность "энергетических" затиший;

2) возможно более продолжительный диапазон "энергоактивных" (далее - рабочих) скоростей;

3) отсутствие ураганов;

4) малая изменчивость скорости ветра во времени.

Все эти данные можно получить, если известны параметры распределения скорости ветра по градациям.

1.5. Важнейшая задача подбора мест для ВЭУ - выявление участков территории с максимально возможной продолжительностью энергоактивных скоростей. В частности, для агрегата типа АВЭУ-6 это диапазоны скоростей, превышающих 5 м/с. Наиболее практически важной является часть рабочего диапазона, когда достигается номинальная (установленная) мощность ВЭУ. Для АВЭУ-6 это диапазон скоростей от 9 м/с и выше.

2. ПОРЯДОК И СПОСОБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА СКОРОСТЬЮ ВЕТРА НА МЕТЕОСТАНЦИЯХ ГОСКОМГИДРОМЕТА СССР

2.1. Состав климатической информации для обоснования схем размещения и проектирования ВЭУ

2.1.1. Указанная информация подразделяется на три части. К первой относятся общие климатические характеристики для оценки теоретического ветроэнергетического потенциала:

1) средняя скорость ветра (за год и по месяцам);

2) амплитуда суточного хода скорости ветра по сезонам года;

3) распределение (повторяемость) скорости ветра по градациям;

4) вертикальный профиль средней скорости ветра;

5) плотность воздуха;

6) интенсивность турбулентности ветрового потока (последняя определяется как отношение стандарта пульсации скорости ветра к средней скорости s_u/

Помимо характеристик самой скорости к первой части относятся и поправочные коэффициенты, учитывающие изменение ветра по территории вследствие неоднородности подстилающей поверхности.

На основе всех этих характеристик можно определить удельную мощность ветрового потока - показателя теоретического потенциала энергии ветра, т.е. потенциала, рассчитываемого с учетом всего диапазона фактически наблюденных скоростей ветра.

Учет перечисленных характеристик для оценки теоретического потенциала энергии ветра производится на начальном этапе использования климатической информации в ветроэнергетике.

2.1.2. Ко второй части относятся специализированные климатические характеристики, с помощью которых можно выбрать оптимальные режимы работы ВЭУ, т.е. характеристики для оценки реальных ветроэнергетических ресурсов. К ним относятся:

1) суммарная (далее - интегральная) повторяемость диапазона рабочих скоростей, т.е. когда ВЭУ вырабатывает электроэнергию;

диапазона скоростей, когда ВЭУ работает в режиме номинальной мощности (далее - диапазон номинального режима);

энергетических затиший, т.е. скорости ветра ниже определенного уровня (u₀), когда электроэнергия ВЭУ не вырабатывается;

диапазона "буревых" (опасных) скоростей, когда ВЭУ отключается во избежание поломки лопастей (выработка электроэнергии также равна нулю);

2) непрерывная продолжительность соответственно диапазона рабочих скоростей, диапазона номинального режима, энергетических затиший.

2.1.3. К третьей части климатической информации относятся характеристики для расчета конструкций ВЭУ на прочность и устойчивость (воздействия ветра). Они включают в себя:

1) расчетное ветровое давление (ветровой напор) и его изменение по высоте сооружения;

2) интенсивность турбулентности и коэффициент порывистости ветра

;

3) ускорение ветра в порыве;

4) расчетные экстремальные значения гололедно-изморозевых отложений на поверхности опор и лопастей ВЭУ.

2.1.4. Состав используемой климатической информации представлен в виде матрицы (табл.1).

Таблица 1

Перечень климатических параметров для ветроэнергетики

Характеристика	Оценка потенциала энергии ветра	Выбор оптимального режима ВЭУ	Расчет на прочность и надежность конструкций ВЭУ
Средняя месячная и годовая скорость ветра	+	-	-
Амплитуда суточного хода средней скорости ветра	+	-	-
Преобладающее направление ветра	-	+	-
Распределение скорости ветра по градациям	+	+	-
Вертикальный профиль средней скорости ветра	+	-	-
Вертикальный профиль максимальной скорости ветра	-	-	+
Плотность воздуха	+	-	+
Вертикальный профиль сильных порывов ветра (u_n > 15 м/с)	-	-	+
Поправка к скорости ветра на экспозицию местности	+	-	-
Интегральная повторяемость энергозатиший (u ³ u₀)	-	+	-
диапазона рабочих скоростей (u₀ £ u £ u_макс)	-	+	-
диапазона номинального режима (u_ном £ u £ u_макс)	-	+	-
Непрерывная продолжительность энергозатиший t_u < u₀	-	+	-
диапазона рабочих скоростей t_u > u₀	-	+	-
диапазона номинального режима t_uном < u	-	+	-
Повторяемость диапазона опасных скоростей ветра f_u > u_макс	-	+	+
Ускорение ветра в порыве Du_макс	-	-	+
Интенсивность турбулентности ( )	+	-	+
Экстремальные отложения гололеда D_макс; P_макс	-	-	+

Примечания: 1. Здесь u_ном - скорость ветра, выше которой ВЭУ работает в номинальном режиме; u_макс - скорость ветра, при которой ВЭУ отключается.