Распределение рабочих периодов и периодов простоя вэу по длительности
Если начало работы ВЭУ принять при средней скорости ветра 3,0 м/с, то рабочий период составит в году:
1. На высоте 10м (таблица 4) рабочий период времени составит в году:
365дней*71% = 259 дней*24часа = 6216 часов в году.
2. На высоте 50 м (таблица 4) рабочий период составит:
365 дней * 86,6% = 316 дней * 24 часа = 7584 часа в год.
3. На высоте 70 м (рис. и таблица ) рабочий период составит:
365 дней* 88,9% = 324 дней * 24 часа = 7776 часов в год.
4. На высоте 100 м (рис. и таблица ) рабочий период составит:
365 дней * 92,2% = 337 дней * 24 часа = 8088 часов в год.
Удельная мощность и удельная энергия ветрового потока
Удельная энергия ветрового потока определится по формуле (5) и таблице 4.
На высоте 50 м от Земли среднегодовая удельная энергия Wуд.п составит:
Wуд.п=1/2*1,2*8760*(0,53*0,008+13*0,021+23*0,039+33*0,066+43*0,095+53*0,122+63*0,137+73*0,137+83*0,121+93*0,095+103*0,066+113*0,043+123*0,02++133*0,012+143*0,006+153*0,002+163*0,002+173*0,002 + 183*0,001 + 193*0,001) = 5256*(0,001+0,021+0,312+0,556+3,38+15,25 + 29,6 + 47 + 62 + 69,3 + 66 + 57,2 + 34,6+26,4+16,5+6,75+8,2+9,8+5,8+6,9) = 5256*465,57 = 2447035 Вт∙ч/м2∙год.
Среднегодовая удельная мощность ветра (Вт/м2) на высоте 50 м равна:
На высоте 100 м от Земли среднегодовая удельная мощность ветра Wуд.п составит:
Wуд.п = ½*1,2*(053*0,004 + 13*0,007 + 23*0,022 + 33*0,043 + 43*0,062 + 53*0,08 + 63*0,105 + 73*0,119 + 83*0,132 + 93*0,116 + 103*0,098 + 113*0,077 + 123*0,055 + 133*0,036 + 143*0,021 + 153*0,01 + 163*0,006 + 173*0,005 + 183*0,003 + 193*0,001) = 5256*(0,001 + 0,007 + 0,176 + 1,16 + 4 + 10 + 22,7 + 40,8 + 67,6 + 84,6 + 98 + 102,5 + 95,1 + 79,1 + 57,6 + 33,75 + 24,6 + 24,6 + 17,5 + 17,5 + 6,9) = 5256*788,2 = 4142779 Вт∙ч/м2∙год.
Среднегодовая удельная мощность ветра (Вт/м2) на высоте 100 м равна:
Рср = Wуд/Т = 4142779/8760 = 473 Вт/м2
Таким образом, наибольший вклад в преобразование энергии ветра в механическую мощность вносят ветры со скоростями в диапазоне 8 – 15 м/с.
Рис. 6. Распределение удельной мощности ветра (1) и удельной мощности на валу ветроколеса (2) по таблице 6: Vмакс, Vр, Vмин – максимальная, рабочая и минимальная скорости ветра
Руд= 0,6V03
Таблица 6
|
V0,м/с |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
|
Руд.т |
0,6 |
4,8 |
16,2 |
38,4 |
75,0 |
130 |
206 |
307 |
437 |
600 |
800 |
1037 |
1318 |
1646 |
2025 |
2460 |
2950 |
3500 |
4115 |
|
0,45Руд.т |
0,3 |
2,0 |
10,0 |
23 |
45 |
59 |
93 |
184 |
262 |
360 |
480 |
622 |
790 |
987 |
1215 |
1476 |
1770 |
2100 |
2470 |
|
Дни |
20 |
24 |
25 |
26 |
27 |
27 |
28 |
27 |
24 |
23 |
20 |
18 |
16 |
14 |
12 |
10 |
8 |
6 |
4 |
Рис. 7. Повторяемость скоростей ветра t и распределение годовой удельной энергии Wуд в г. Мезень на высоте 50 м (таблица 7)
V1 – средняя скорость ветра, м/с;
V2 – скорость, обеспечивающая наибольший вклад в годовую выработку энергии.
Таблица 7
|
V0, м/с |
0,5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
|
Wуд, кВт∙ч/м2год |
0 |
0,11 |
1,6 |
3 |
17,8 |
80,1 |
156 |
247 |
326 |
364 |
347 |
301 |
182 |
139 |
87 |
36 |
43 |
51,5 |
30,5 |
30 |
|
% |
0,8 |
2,1 |
3,6 |
6,6 |
9,5 |
12,2 |
13,7 |
13,7 |
12,1 |
9,5 |
6,6 |
4,3 |
2,0 |
1,2 |
0,6 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,1 |
0,1 |
Рис. 8. Повторяемость скоростей ветра t и распределение годовой удельной энергии Wуд в г. Мезень на высоте