Определение номинальной мощности ВЭУ

Определение номинальной мощности ветроэнергетической установки для автономного энергоснабжения объекта с учетом средней скорости ветра в регионе и энергопотребления объекта.

1. Определяем среднюю скорость ветра в расчетном регионе на основании данных метеорологических служб. При этом необходимо иметь в виду, что данные метеостанций являются усредненными. В связи с этим в дополнение к этим данным можно руководствоваться привязкой к местному ландшафту (аэродинамические коридоры лесных массивов и горных цепей, поймы рек, продувные урбанизированные районы), соответствующим изменением климата в регионе (изменение направления и силы ветра, колебания температуры) и т.д.

Средняя скорость ветра v_ср выбирается на основе карты ветров, приведенной на рис.2.1. Более точные данные можно получить в соответствующих местных организациях. Кроме этого, существует методика расчета скоростей ветра по вероятному их появлению. Это более сложный путь, но результат, как правило, отличается от предыдущего на 10-15%.

 

 

Рис. 2.1 Карта скоростей ветров v_ср Российской Федерации

 

Определим среднюю скорость ветра в Челябинской области по рис. 2.1, откуда v = 5 м/с.

2. Определяем среднечасовое энергопотребление объекта на основе данных, полученных в пункте 1.1 (формула (1.2)).

Потребление энергии в час составляет Есут, деленное на 24 часа:

Eчас = Есут /24 [Вт-час]                     (2.1)

E_СУТ = 19448 Вт-ч.

Соответственно, Ечас:

Eчас = Есут/24 = 19448/24 = 820, 6 Вт-час.

Определяем номинальную мощность ВЭУ, которая может быть применена для энергоснабжения данного объекта.

Мощность P_спец, развиваемая ВЭУ, составляет Ечас, деленное на время потребления, т.е. на 1 час:

P_спец = Eчас /1 [Вт]                              (2.2)

То есть P_спец = Eчас /1 = 820, 6/1 = 820, 6 Вт.

Но это - мгновенная мощность, развиваемая ВЭУ на расчетной средней скорости ветра.

3. Найдем подходящую ветроэнергетическую установку. Имея в виду, что в континентальном климате лучше выбрать малые ветроустановки в связи с более продуктивной работой на слабых ветрах, выбираем ВЭУ-5 (таблица 2.1) в количестве 2 шт.

Таблица 2.1

 

Таблица мощности и выработки энергии ВЭУ-5

(Номинальная мощность P_ВЭУ-5 = 5 кВт)

СКОРОСТЬ ВЕТРА v, м/сек	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
МГНОВЕННАЯ МОЩНОСТЬ PмгнВЭУ, кВт	0.15	0.3	0.5	0.9	1.5	2.3	3.3	4.5	5.5	5.7
СУТОЧНАЯ ВЫРАБОТКА ЕсутВЭУ, кВт-час	3.6	7.2	12	21.6	36	55.2	79.2	108	132	136.8

 

Выбор удовлетворяет условию: 2·P_мгнВЭУ ≥ P_спец или 2·500 ≥ 820.

Проведем проверку. Общая суточная выработка каждой ВЭУ-5 будет:

                            Е_сутВЭУ = 12 кВт-ч.

Суммарная выработка двух ВЭУ-5:

                            Е_{сут2ВЭУ} = 12·2 = 24 кВт-ч = 24000 Вт-ч.

Это удовлетворяет условиям выражения (2.1), поскольку Е_сутВЭУ ≥ E_СУТ или 24000 Вт-ч ≥ 19448 Вт-ч.

4. Таким образом, в процессе расчетов в качестве энергогенерирующего оборудования выбрана ветроэнергетическая установка ВЭУ-5 в количестве 2 шт. Номинальная (установленная) мощность каждой установки составляет 5 кВт.

        

2.2. Определение площади, занимаемой ВЭУ

Определение площади поверхности земли, занимаемой ВЭУ.

 

1. Определяем площадь, занимаемую непосредственно самой ветроэнергетической установкой. Она складывается из площади сечения мачты Sм и площади, занимаемой растяжками Sр.

Площадь сечения мачты Sm:

 

Sм = π ·d² / 4                          (2.2)

 

Где Sм – площадь сечения нижнего основания мачты;

d – диаметр трубы мачты.

Исходными данными являются:

Диаметр трубы мачты d=180 мм;

Высота мачты h=12 м;

Угол растяжки Ω =30⁰.

Тогда Sм = π ·d² / 4 = 3, 14·6, 924² / 4 = 37, 67 м².

2. Определяем площадь Sр, занимаемую растяжками.

Такие расчеты ведутся только для мачт с растяжками. Для мачт без растяжки эта площадь равна нулю.

Растяжка мачты натягивается под углом Ω к оси мачты (рис. 2.1).

 

	h

 

 

Рис. 2.1 Растяжка натянута под углом Ω к оси мачты

 

Диаметр, на котором расположены фундаменты растяжек (диаметр растяжек) Dр находится через длину мачты h (рис. 2.1):

                                     Dр = 2·h·sin(Ω )                                   (2.3)

Тогда диаметр растяжек: Dр = 2·h·sin(Ω ) = 2·12·0, 5 = 12 м.

 

Рис. 2.2 Схема расположения фундаментов под мачту (в центре) и растяжки

 

Площадь, занимаемая растяжками, представляет собой треугольник (в случае когда растяжки три) или квадрат (когда растяжки четыре) согласно схеме расположения фундамента мачты и растяжек, рис. 2.2.

Площадь, занимаемая растяжками, вычисляется как площадь вписанного в окружность Sокр квадрата Sкв со сторонами Lкв:

Sр = Sкв = Lкв² = Sокр / π ·0, 5 = π ·Dр² / π ·4·0, 5 = Dр² / 2          (2.4)

Площадь, занимаемая растяжками, вычисляется как площадь вписанного в окружность квадрата со сторонами Lкв: Sр = Dр² / 2=72 м².

Тогда S=37, 6+72=109, 6 м².

 

 

                           

 

 

3 Аэродинамические параметры ВЭУ

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: