Оценка ветроэнергетических ресурсов Амурской области

Оценка валовых ветроэнергетических ресурсов Амурской области и возможности использования энергии ветра в различных точках рассматриваемого региона. Расчет и построение эмпирических кривых повторяемости скоростей ветра по базе данных "Погода России".

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 27.10.2011
Размер файла 882,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

Глава 1. Анализ топливно-энергетического комплекса (ТЭК) Амурской области

1.1 Характеристика топливно-энергетического комплекса

1.2 Основные показатели энергосистемы Амурской области

1.3 Генерирующие мощности. Режимы работы электростанций

1.4 Вывод

Глава 2. Создание БД в MS Excel, используя данные сервера «Погода России».

Глава 3. Расчет и анализ основных ветроэнергетических параметров по базе данных «Погода России»

3.1 Постановка задачи

3.2 Основные расчетные соотношения

3.3 Результат расчета

Глава 4. Сравнение БД «Погода России» и БД «Флюгер» по основным ветроэнергетическим параметрам

4.1 Описание базы данных «Флюгер»

4.2 Результаты

Глава 5. Расчет и построение эмпирических кривых повторяемости скоростей ветра по БД «Погода России

Глава 6. Исследование применимости функции распределения Вейбулла Гудрича для аналитического описания эмпирических кривых повторяемости скоростей ветра

6.1 Теоретическое обоснование

6.2 Основные расчетные соотношения

6.3 Анализ полученных данных

Глава 7. Определение технического потенциала заданной области

7.1 Теоретическое обоснование

7.2 Выбор ВЭУ и расчет технического потенциала

Заключение

Список используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ

Источниками электроснабжения и восточных регионов России в настоящее время в основном являются дизельные электростанции (ДЭС) с дизельгенераторами 30 типов, усредненный износ которых по состоянию на 2009 г. составляет 78 %. В последнее десятилетие условия доставки топлива в отдаленные районы резко ухудшились. Сокращение завоза жидкого топлива и Дальний Восток можно компенсировать за счет средств возобновляемой энергетики, в частности за счет использования энергии ветра. Большие и малые ветроэлектростанции ВЭС могли бы работать на огромных пространствах России высокоэффективно, ведь наша страна обладает мощным ветроэнергетическим потенциалом.

Несмотря на благоприятные природные условия и большую привлекательность ветроэнергетики, у нас до сих пор нет ни огромных ветропарков, ни единичных ВЭС вокруг сельских поселков и дачных участков. Отечественная ветроэнергетика, в свое время задававшая тон в мире, сегодня едва ли не безнадежно отстает от Запада. Основная причина - отсутствие государственной поддержки. Хотя в этом направлении уже сделаны первые шаги, правительство России в январе 2009 г. приняло программу развития нетрадиционной и возобновляемой энергетики, которая предполагает увеличение ее доли в энергобалансе страны до 1,5 % к 2010 г. (сейчас по разным оценка около 1%) и 4,5% к 2020 году. В Европе в данной отрасли превалирует народный бизнес. ВЭС строят кооперативы и акционерные общества, причем без всяких государственных дотаций. В России же осуществить дорогостоящие проекты под силу только госструктурам или крупному бизнесу.

Целью данной работы является оценка ветроэнергетических ресурсов Амурской области. На рассматриваемой территории имеется большое число удаленных изолированных потребителей: отдельных поселков и сел, метеостанций, и др., получающих электроэнергию от автономных дизельных электростанций (ДЭС).

Результат проделанной работы - оценка валовых ветроэнергетических ресурсов Амурской области, а также вывод о возможности использования энергии ветра в различных точках рассматриваемого региона.

Глава 1. Анализ Топливно-энергетического комплекса (ТЭК) Амурской области

1.1 Характеристика топливно-энергетического комплекса

Амурская область граничит на юге и юго-западе с Китаем, на западе - с Забайкальским краем, на севере - с Республикой Саха (Якутия), на северо-востоке и востоке - с Хабаровским краем, на юго-востоке - с Еврейской автономной областью.

На территории Амурской области сложился мощный топливно-энергетический комплекс (ТЭК) межрегионального значения.

ТЭК является важнейшей структурной составляющей экономики области, одним из ключевых факторов обеспечения жизнедеятельности области. Он производит 48,3 % промышленной продукции области, оказывает существенное влияние на формирование бюджета области.

Топливно-энергетический комплекс Амурской области включает в себя следующие предприятия: ООО «Амурский уголь», филиалы ОАО «РусГидро»-«Зейская ГЭС» и «Бурейская ГЭС», филиал ОАО «ДГК» «Амурская генерация» (Благовещенская ТЭЦ, Райчихинская ГРЭС), филиал ОАО «ДРСК» «Амурские электрические сети», филиал ОАО «ДЭК» «Амурэнергосбыт» и Амурской предприятие МЭС Востока.

Энергосистема (ЭС) Амурской области функционирует на территории одноимённой области, входит в состав ОЭС Востока и связана с Хабаровской ЭС ВЛ 500 - 220 кВ, с Якутской и Читинской энергосистемами - ВЛ 220 кВ.

Площадь территории, обслуживаемая энергосистемой, составляет около 233 тыс. кмІ из 361,9 тыс. кмІ общей площади области (~64%).

Население области по данным отчёта «Амурстат» составила на 1.01.08г. 869,6 тыс. человек. Из общей численности населения около 1 тыс. человек проживает в населённых пунктах, не подключённых к централизованному электроснабжению: п. Снежногорск Зейского района, с. Игнашино Сковородинского района и сёла Ураловка и Кухтерин Луг Шимановского района.

В ближайшей перспективе населённые пункты Ураловка и Кухтерин Луг (Шимановского района) будут подключены к сетям энергосистемы (ЭС) области. Ведётся строительство ВЛ 35 кВ «Чагоян - Ураловка» с ПС 35/10 кВ «Ураловка».

1.2 Основные показатели энергосистемы Амурской области

Таблица 1.1 - Основные показатели энергосистемы Амурской области

Наименование показателей

Единицы измерения

2008г отчёт

2015г

2020г

2025г

1. Общая площадь территории, обслуживаемая ЭС

км2

233

233

233

233

2. Численность населения в зоне централизованного

электроснабжения (~ 99,8%)

тыс. чел.

869

835,4

812,5

796,5

3. Электропотребление

млн. кВт.ч.

6359

8660

11260

14150

4.Удельное электропотребление на одного жителя,

кВт.ч./чел

7318

10370

13860

17765

5. Максимум эл. нагрузки

МВт

1066/1169*

1530

1990

2500

6. Число часов использования максимума электрической нагрузки

час

5965/5440

5660

5660

5660

6.Средняя плотность электрической нагрузки

кВт/км2

4575/5017

6566

8540

10730

7. Мощн.эл. ст.энергосистемы - установленная - располагаемая

МВт

3504

3482

4533

4533

4483

4483

4790

4790

7.1 Благовещенская ТЭЦ - установленная

МВт

280

390

390

500

- располагаемая

МВт

280

390

390

500

7.2 Райчихинская ГРЭС-ТЭЦ - установленная

МВт

219

83

33

230

- располагаемая

МВт

212

83

33

230

7.3 Зейская ГЭС - установленная

МВт

1330

1330

1330

1330

- располагаемая

МВт

1330

1330

1330

1330

7.4 Бурейская ГЭС - установленная

МВт

1675

2010

2010

2010

- располагаемая

МВт

1660

2010

2010

2010

7.5 Нижнебурейская ГЭС - установленная

МВт

-

320

320

320

- располагаемая

МВт

-

320

320

320

7.6 Нижнезейская ГЭС - установленная

МВт

-

400

400

400

- располагаемая

МВт

-

400

400

400

8. Ерковецкая ТЭС (экспорт) - установленная

МВт

-

1800

2400

2400

- располагаемая

МВт

-

1800

2400

2400

9. Протяжённость ВЛ и КЛ (в одноцепном исчислении), всего:

км

6928,5

7405,7

7920,3

8251,3

в т.ч. - ВЛ 35 кВ

км

5281,5

5487,3

5821,7

5904,7

- ВЛ 110 кВ

км

1647

1895,2

2075,4

2323,4

- КЛ 110 кВ

км

-

23,2

23,2

23,2

11. Количество и установленная мощность трансформаторов 35 кВ и выше, всего

шт./МВА

471/2786,9

485/3174,2

489/3291,7

489/3318,7

в т.ч. - 35 кВ

шт./МВА

385/1610,8

387/1653,8

385/1649,6

381/1636,6

- 110 кВ

шт./МВА

86/1176,1

98/1520,4

104/1642,1

108/1682,1

Подключение к сетям ЭС других населённых пунктов с децентрализованным электроснабжением считается нецелесообразным по причине небольшой электрической нагрузки, удалённости от сетей энергосистемы, отсутствия промышленных предприятий и малочисленности населения.

Около 64% территории области покрыто лесами и около 60% территории отнесено к районам крайнего севера.

В ДФО Амурская область выделяется сельскохозяйственной направленностью (около 50% посевных площадей округа). Промышленное производство представлено угледобывающими и горнорудными предприятиями, а также предприятиями по производству строительных материалов, продукции деревообрабатывающей и пищевой промышленности.

Через территорию области проходят две крупнейшие железнодорожные магистрали федерального значения: Транссибирская - с выходом через территорию Еврейской АО и Хабаровского края на морские порты Приморья и Байкало-Амурская (БАМ) - с выходом на морские порты Ванино, Советская Гавань и начинается АЯМ - Амуро-Якутская магистраль.

Крупнейшими потребителями электроэнергии Амурской области являются предприятия по добыче полезных ископаемых (ОАО «Дальвостокуголь», прииски: Покровский, Березитовый, Соловьевский), предприятия железнодорожного транспорта (Дальневосточная и Забайкальская железные дороги), предприятия строительного комплекса (ОАО «Буреягэсстрой») и др.

За период 2005-2007гг. реальный рост промышленного производства в области увеличился на 3,3%. Валовый региональный продукт в 2007г. составил 106,4 млрд.руб., что в 1,4 раза выше, чем 3 года назад. Прирост сельскохозяйственного производства составил в 2007г. 13% по отношению к предыдущему году.

Показатели электропотребления и максимум электрической нагрузки энергосистемы Амурской области за отчётный период приведены ниже на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 - Показатели электропотребления и максимум электрической нагрузки энергосистемы Амурской области

Из рисунка 1.1 видно, что показатели потребности в электроэнергии и максимума электрической нагрузки пока не достигли максимальных величин 1990 года.

В энергосистеме Амурской области находятся объекты двух генерирующих компаний: ОАО «РусГидро» и филиала ОАО «Дальневосточная генерирующая компания» - Амурская Генерирующая Компания (ГК).

В составе ОАО «РусГидро» действуют две крупные ГЭС: Зейская и строящаяся Бурейская (с завершением строительства в 2009г. и сдачей в 2010г.).

ОАО «Дальневосточная генерирующая компания» - Амурская ГК эксплуатирует две угольные ТЭС: Благовещенская ТЭЦ и Райчихинская ГРЭС.

В составе энергосистемы действуют электрические сети 220-500 кВ Федеральной сетевой компании (ФСК) и сети ОАО «ДРСК» - 35-110 кВ.

Электропотребление ЭС Амурской области в отчётный период изменялось аналогично электропотреблению ОЭС Востока. Доля ЭС в электропотреблении ОЭС Востока практически не менялась и составила в 1990-2008г.г. от 22 до 24,3%

В начале 90-х годов произошёл спад производства в области, снижение грузопотока по Транссибу и БАМу, что привело к снижению электропотребления, которое продолжалось до 1998г., снизившись ~ на 2 млрд.кВт.ч (до 5,35 млрд.кВт.ч относительно 7,34 млрд.кВт.ч в 1992г.).

Среднегодовое снижение Э за период 1992 - 1998 г.г. составило ~ 4,5 %.

В 1999 и 2000г.г. отмечен значительный рост электропотребления, среднегодовые темпы роста достигали ~ 6,0 %, что связано с увеличением загрузки Транссиба.

В период 2001-2008г.г. электропотребление в ЭС Амурской области возросло по сравнению с 2000г. на 0,37 млрд. кВт. ч и достигло ~ 6,36 млрд. кВт. ч. Однако, в 2002, 2005 и 2006гг. в ЭС наблюдалось снижение потребления электроэнергии по отношению к предыдущим годам. В 2008г. - отмечен рост Э по сравнению с 2007г. - 3,4%.

Летом 2008г. к сетям энергосистемы присоединился новый потребитель - Олёкминский ГОК (севернее БАМа) мощностью 7 МВт, производящий ильменитовый и титано-магнетитовый концентраты из руды Куранахского месторождения.

За первые 7 месяцев 2009г. прирост электропотребления к 2008г. составил 3,5 %.

За период 2000-2008г.г. структура электропотребления менялась в меньшей степени, чем в предыдущий период 1990-2000гг.:

- продолжалось снижение доли строительства (с 1,8% до 1,3%), доля сельского хозяйства остаётся низкой (от 1,0 до 1,7%);

- в выработке электроэнергии ГЭС снизилась доля собственных нужд электростанций с 11,1 до 10,4% (в начале и конце периода), снизилась доля потерь в электрических сетях с 20,7 до 19% как результат борьбы с коммерческими потерями;

- незначительно возросла доля промышленности (на 1,0%) к 2008г., увеличилась по сравнению с 2005г. доля транспорта и связи (с 26,9 до 29,6%).

Отчётная структура электропотребления энергосистемы области приведена ниже в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Структура электропотребления ЭС Амурской области за 1990, 2000, 2005, 2008г.г

Показатели

Годы

1990

2000

2005

2008

Млрд кВт. ч.

%

Млрд кВт. ч.

%

Млрд кВт. ч.

%

Млрд кВт. ч.

%

Э, всего, в т.ч:

7,14

100

6,28

100

5,99

100

6,359

100

Промышленность

1,94

27,2

0,41

6,5

0,64

10,7

0,475

7,5

Строительство

0,11

1,8

0,086

1,3

СХ производство

0,8

11,2

0,06

1,0

0,1

1,7

0,070

1,1

Транспорт и связь

2,3

32,2

1,92

30,6

1,61

26,9

1,882

29,6

Быт и сфера услуг

0,96

13,4

1,78

28,3

2,05

34,2

1,976

31,1

С.Н. электрост.

0,46

6,4

0,7

11,1

0,43

7,2

0,660

10,4

Потери в сетях

0,68

9,51

1,3

20,7

1,16

19,3

1,21

19

Полезный отпуск

6,0

84

4,28

68,2

4,4

73,5

4,489

70,6

Наибольшее потребление электроэнергии фиксируется в коммунально-бытовой сфере (с сопутствующими услугами) и транспорте.

Максимум электрической нагрузки ЭС Амурской области (табл.1.3) в рассматриваемый период изменялись аналогично изменению электропотребления. В период 1990-2000 г.г. снижение собственного максимума составило 276 МВт (или на 24%), а в период 2001-2008 г.г. максимум нагрузки колебался в пределах 1110-1170 МВт.

Максимум нагрузки (Рмакс.) ЭС в отчётный период фиксировался в январе и декабре. На изменение времени прохождения Р макс. в большей степени оказывают влияние погодные условия.

Таблица 1.3 - Отчетные электрические нагрузки по ЭС Амурской области за период 1990, 1995, 2000, 2005, 2008 г.г

1990 г.

1995 г.

2000 г.

2005 г.

2007 г.

2008 г.

Собственный максимум нагрузки, МВт

1417

1215

1141

1155

1112

1169

Совмещённый с ОЭС максимум, МВт

1355

1193

1120

1124

1067

1066

Число часов использования максимума (Тисп.) электрической нагрузки составляло: собственного - 5040 - 5530, совмещённого - 5050 - 5770.

Изменение Т исп. собственного и совмещённого с ОЭС максимумов электрической нагрузки можно объяснить как изменением структуры электропотребления (уплотнение графика - за счёт роста в последние годы доли транспорта), так и влиянием погодных условий.

1.3 Генерирующие мощности. Режимы работы электростанций

В составе ЭС Амурской области на сегодня действуют следующие электростанции: в Амурской ГК - две ТЭС: Райчихинская ГРЭС (219 МВт на 01.01.09г.) и Благовещенская ТЭЦ (280 МВт), а также ГЭС ОАО «РусГидро»: ОАО «Зейская ГЭС» (1330 МВт) и ОАО «Бурейская ГЭС» (1675 МВт на 01.01.09г.), завершающая строительство в 2009г.

В структуре установленной мощности электростанций энергосистемы преобладают ГЭС, т.к. обе ГЭС ОЭС Востока расположены на территории Амурской области.

С 1990г структура генерирующей мощности изменилась:

- в 1990-2000 г.г. - за счёт снижения мощности ТЭС и их доли (в период 1996-2000г.г.),

- в 2001-2008 г.г. - существенно изменилась за счёт увеличения мощности ГЭС с вводом первых 4-х агрегатов Бурейской ГЭС.

Доля ГЭС возросла до 86,9% к 2008г. относительно 72,6% в 2001г., а доля ТЭС соответственно снизилась.

Показатели работы ТЭС Амурской ГК за 2008г приведены ниже в таблице 1.4

Таблица 1.4 - Показатели работы ТЭС Амурской ГК за 2008г

Един. Измерен.

Благовещенская ТЭЦ

Райчихинская ГРЭС

Электрическая мощность установленная

МВт

280

219

располагаемая

МВт

280

212

Годовая выработка электроэнергии

млн. кВт.ч

1057,2

172,4

Отпуск тепла

тыс. Гкал

1981,4

149,6

Удельный расход топлива bэ

г/кВт.ч

кг/Гкал

324,9

144,7

577,5

167,8

Себестоимость производства электроэнергии

коп/кВтч

87,92

269,58

Расход топлива: 99,8% - уголь (ерковецкий, райчихинский и харанорский) и 0,2% - мазут

тыс.т.у.т

565,2

100,5

Величина установленной мощности электростанций энергосистемы на 1.01.2009г. составила 3687 МВт, располагаемой - 3537 МВт.

Снижение мощности ТЭС ЭС Амурской области за последние 12 лет произошло за счёт демонтажа оборудования суммарной мощностью 28 МВт: Огоджинской ЦЭС (22 МВт в 1997г.) и турбины №3 на Райчихинской ГРЭС (6 МВт в 2001г.).

Кроме этого в период 2000-2002гг. производилась перемаркировка оборудования Райчихинской ГРЭС:

- т.а. ст.№ 5 Р-7-29 на Р-4-29 (2000г.) и обратно на Р-7-29 (2002г.).

Мощность Благовещенской ТЭЦ за отчётный период не изменилась.

На Райчихинской ГРЭС в конце 2008г. произошло снижение установленной мощности с 219 до 102 МВт за счёт перемещения турбины ст.№ 8 (К-100-90) на Партизанскую ГРЭС и перевода т.а. ст.№7 К-50-90 в теплофикационный режим (П-33).

В ЭС Амурской области завершается строительство крупнейшей на Дальнем Востоке Бурейской ГЭС (проектная мощность - 2010 МВт, выработка электроэнергии - 7,1 млрд.кВт.ч.).

Ввод мощности на БГЭС в 2003-2005г.г. составил 1005 МВт (г.а ст.№1-4). Ввод гидроагрегатов ст.№ 5 и 6 выполнен в 2007г., в 2008гг. произведена замена временных колёс гироагрегатов ст.№ 1 и 2 на постоянные.

Производство электроэнергии электростанциями ЭС Амурской области и её структура за рассматриваемые пятилетия дана ниже на рис. 1.2

Рисунок 1.2 «Производство электроэнергии электростанциями ЭС Амурской области за 1990, 1995, 2000, 2005 и 2008 гг.»

В структуре выработки электроэнергии электростанциями ЭС Амурской области за период с 1990г доля ГЭС возросла ~ на 6,8%, а ТЭС - снизилась на эту же величину.

Передача из Амурской в Читинскую ЭС с 1990 по 2000 годы снизилась от 0,8 до 0,2 млрд.кВт.ч, а в 2001-2008г.г. не превышала 0,13 млрд.кВт.ч и имела реверсивный характер. В последние годы производилась передача только в Читинскую ЭС.

В последний отчётный период 2000-2008гг. наблюдается более значительная выработка электроэнергии на Благовещенской ТЭЦ (0,9-1,1 млрд.кВт.ч) по сравнению с Райчихинской ГРЭС (0,16-0,33 млрд.кВт.ч), что связано с бтльшей загрузкой ТЭЦ, как более эффективной станции. На менее экономичной Райчихинской ГРЭС в последние годы отмечено снижение выработки, т.к. станция загружалась в меньшей степени, особенно в период 2005-2008г.г. имела минимальную загрузку, учитывая высокие удельные расходы условного топлива на выработку электроэнергии и отпуск тепла (578 г/кВт.ч и 168 кг/Гкал против 325 г/кВт.ч и 145 кг/Гкал на Благовещенской ТЭЦ).

В настоящее время, с вводом Бурейской ГЭС, ТЭС ЭС Амурской области в зимний период работают практически в базовой части суточного графика электрической нагрузки (разгрузка Благовещенской ТЭЦ составляла около 5-8% от участия в покрытии суточного максимума, Райчихинская ГРЭС несла минимальную базовую нагрузку - 25-30 МВт).

В летний период 2000-2008г.г. разгрузка ТЭС не превышала 15-20% от участия ТЭС в покрытии суточного максимума, что допустимо для ТЭС.

На территории Амурской области расположены три линии электропередачи, по которым до 1 января 2007 года в рамках приграничной торговли осуществлялся экспорт электроэнергии в КНР. Всего за 1992-2007 годы поставлено более 2,8 млрд. кВт часов.

Реализация проекта широкомасштабного экспорта электроэнергии в КНР, предусмотренного «Генеральной схемой размещения объектов электроэнергетики до 2020 года», окажет положительное влияние на социально-экономическое развитие Амурской области.

Для реализации проекта на территории области планируется строительство экспортоориентированной электростанции на базе Ерковецкого буроугольного месторождения - Ерковецкой тепловой электростанции установленной мощностью 1200-1800 МВт и сооружение четвертой экспортной линии электропередачи 500 кВ «Амурская - госграница КНР». В 2007 году начато проектирование данной линии. Оператором экспорта электроэнергии, ОАО «Восточная энергетическая компания», осуществляется работа по предварительному технико-экономическому обоснованию строительства Ерковецкой электростанции и проекта создания угольного предприятия на базе действующего ООО «Амурский уголь» и Ерковецкого буроугольного месторождения с увеличением добычи угля почти в 5 раз с 3,5 млн. тонн в год до 15-17 млн. тонн в год.

18 февраля 2008 года между ОАО «ИНТЕР РАО ЕЭС» и ОАО «РАО Энергетические системы Востока» подписано Соглашение о совместной деятельности по развитию электроэнергетики Дальнего Востока. Соглашением предусматривается возобновление пограничного экспорта электроэнергии в Китай по существующим линиям электропередач 110 и 220 кВ.

В феврале 2009 года между ОАО «Восточная энергетическая компания» и Государственной электросетевой корпорацией КНР подписан контракт на экспорт электроэнергии в рамках приграничной торговли из Амурской области в провинцию Хэйлунзян (КНР). Срок действия контракта составляет три месяца (с 01.03.09.по 01.06.09) с объемом передачи 250 млн. кВт час.

В мае срок действия контракта продлен до конца т.г. Экспорт электроэнергии составит дополнительно 600 млн. кВт час.

Развитие проекта позволит увеличить устойчивость, экономическую и налоговую эффективность угледобывающей отрасли, создать новые рабочие места (трудоустроить дополнительно до 10-15 тыс. чел.), способствующие удержанию населения и уменьшению его миграции в другие регионы, улучшить экологию производства электроэнергии за счет использования передовых прогрессивных технологий, получить выгоду для потребителей от конкурентного ценообразования.

Существующие и проектируемые на территории области генерирующие мощности не только создают прочную основу для развития экономики региона, но и обеспечивают ее долгосрочные потребности в электроэнергии.

В настоящее время осуществляется проектирование Нижне-Зейской и Нижне-Бурейской ГЭС, общей установленной мощностью 721 МВт и суммарной выработкой более 3,9 млрд. кВт часов.

1.4 Вывод

Таким образом, Амурская область является значимым регионом Дальнего Востока и ключевым звеном в развитии Российской Федерации в целом. В скором вермени ей суждено превратиться в космические ворота России. Причем в Приамурье должен быть построен не просто космодром - речь идет о Дальневосточном национальном космическом центре. Для его формирования и развития на территории Углегорска, Шимановска и Свободненского районов предполагается создать компелекс высоких космических технологий, приборосторения и электорники.

Кроме этого Приамурье станет центром металлургического комплекса с мощной поддержкой машиностроительной промышленности с заводами в Шимановске. Он повлияет на развитие развитие промышленности страны в целом и судостроение на территории Дальнего Востока.

В этом году Россия благодаря Амурскому региону выйдет на углеводородный рынок Азиатско-Тихоокеанского региона. А значит, кроме электрических мощностей, в Азию будут передаваться нефть и газ.

А все это значит, что Амурская область уже в течении пяти лет станет одним из крупнейших энергетических концентраторов России, а для энергосистемы Дальнего Востока она будет служить сердцем/

Глава 2. Создание БД в MS Excel, используя данные сервера «Погода России

База данных составлена на основании сайта [4]. В ней представлены изменения скорости ветра, измеренные за каждые 6 часов за период с 2000 по 2004 года. База данных представлена на компакт-диске в файле «База данных по Амурской области».

В базе данных 26 метеостанций по всей территории Амурской области.

Таблица 2.1 - Метеостанции на территории Амурской области

Название метеостанции

Координаты

Архара

49°25'N

130°05'E

Белогорск

50°55'N

128°28'E

Бисса

52°22'N

131°18'E

Благовещенск

50°16'N

127°30'E

Бомнак

54°43'N

128°56'E

Братолюбовка

50°47'N

129°20'E

Верхняя Томь

51°21'N

130°23'E

Джалинда

53°28'N

123°54'E

Ерофей Павлович

53°58'N

121°56'E

Завитая

50°07'N

129°28'E

Зея

53°45'N

127°14'E

Игнашино

53°28'N

122°24'E

Локсак

54°44'N

130°27'E

Лопча

55°46'N

122°40'E

Магдагачи

53°28'N

125°49'E

Мазаново

51°38'N

128°49'E

Нора

53°04'N

130°01'E

Норск

52°21'N

129°55'E

Поярково

49°37'N

128°39'E

Селемджа

53°07'N

133°58'E

Симановск

51°59'N

127°39'E

Сковородино

54°00'N

123°58'E

Тында

55°11'N

124°40'E

Усть-Нюкжа

56°35'N

121°29'E

Черняево

52°47'N

126°00'E

Экимчан

53°04'N

132°56'E

В базе предоставлена возможность сортировки данных по следующим параметрам: дата наблюдения, время наблюдения; а также удобный выбор метеостанции.

Глава 3. Расчет и анализ основных ветроэнергетических параметров по базе данных «Погода России

3.1 Постановка задачи

Основной задачей при определении эффективности и перспектив использования ветроэнергетических ресурсов региона для выработки энергии, является определение валовых ресурсов и их распределение по территории. Основу расчетов составляют данные о ветровом режиме региона, которые могут быть заданы в виде часовых значений скорости ветра или в виде эмпирической повторяемости скоростей ветра для конкретной географической точки земной поверхности.

в данной работе проводится оценка ветровых ресурсов Амурской области и прилегающих к ней территорий на базе исходной информации о ветровых характеристиках. Подробное описание исходной информации по метеостанциям, представленной в БД «Погода России», приведено на компакт-диске. В результате оценки основных энергетических характеристик ветра должны получить:

- среднемноголетнюю скорость ветра Vо, м/с;

- удельную валовую мощность ветрового потока Nудвал , кВт/м2;

- удельную валовую энергию Эудвал, кВт*ч/м2*год;

- коэффициенты вариации CV, о.ед.

Результаты расчета позволяют судить об изменении основных энергетических характеристик ветра по территории Амурской области и выявить на ней наиболее перспективные районы для использования энергии ветра.

3.2 Основные расчетные соотношения

Расчет основных ветровых и энергетических показателей рядов наблюдения за скоростью ветра (считая, что замер скорости ветра является независимым случайным событием) представлен формулами (3.1-3.11):

- Средняя скорость ветра определяется как средняя арифметическая величина, полученная из ряда замеров скорости, сделанных через равные интервалы времени в течение заданного периода.

Средняя скорость ветра за выбранный промежуток времени Т = t2 - t1 определяется как математическое ожидание, т.е. отношением суммы измеренных значений мгновенной скорости vi к числу измерений n , м/с

М(V) =V = (3.1)

- Дисперсия ряда характеризует отклонение или рассеивание данного ряда наблюдений за скоростью ветра от средней величины в квадрате, м22

D(V) = (3.2)

- Коэффициент вариации (изменчивости) характеризует степень изменчивости ряда наблюдений состоящего из n замеров, ед.

Сv(V) = (3.3)

- Коэффициент асимметрии характеризует асимметрию данного ряда наблюдений за скоростью ветра состоящего из n замеров. Асимметрия характеризует степень несимметричности ряда относительно его среднего. Положительная асимметрия указывает, что распределение скошено вправо от математического ожидания. Отрицательная асимметрия указывает, что распределение скошено влево от математического ожидания, ед.

Сs(V) = (3.4)

- Удельная энергия ветрового потока часового ряда скоростей за период Т, Вт·ч/м2

Эуд Т = (3.5)

Особенность определения ветровых и энергетических параметров на базе эмпирических кривых повторяемостей скоростей ветра:

- средняя скорость ветра (математическое ожидание), м/с

V = = М(V) , (3.6)

где Vi , м/с - средняя скорость i-ой градации (интервала); ti(Vi), ед. - повторяемость скоростей ветра Vi диапазона; nград., ед. - количество градаций (интервалов).

- дисперсия скоростей ветра, м22 : D(V) = М(V2) - М2(V), (3.7)

где М(Vm)= ; (3.8)

- коэффициент вариации, ед.: СV= / М(V) (3.9)

- коэффициент ассиметрии, ед.

СS= [М(V3)-3М(V2)М(V)+2М3(V)]/ (3.10)

- удельная энергия ветрового потока, Втч/м2

Эуд.=, (3.11)

где , кг/м3 - плотность воздуха; Т, ч - период наблюдения.

3.3 Результат расчета

Расчеты, приведенные по указанным формулам, сведены в таблицу (см. файл «Итоговая таблица» на компакт-диске).

Полученный средние скорости за за период 2000-2004 года колеблются в пределах 0,5-3 м/с, предполагаемые мощности в пределах 15-130 Вт/м2, а выработка энергии за год - 130-1050 кВт*ч/м2.

Глава 4. Сравнение БД «Погода России» и БД «Флюгер» по основным ветроэнергетическим параметрам

4.1 Описание базы данных «Флюгер»

Для решения проблемы нормативного информационного обеспечения любых ветроэнергетических расчетов можно использовать специализированные базы данных по ветроэнергетике. Одни базы данных базируются на систематизации или обработке прошлых данных наземных наблюдений, другие, в основном, базируются на данных наблюдений с космических аппаратов метеорологического назначения.

Исходная информация по основным ветровым характеристикам (изменение скорости ветра и направления ветра во времени) представлено в виде эмпирической дифференциальной повторяемости скоростей ветра.

В БД Флюгер содержится информация о 3662 метео - и аэрологических станциях, расположенных на территории бывшей СССР.

По каждой метеостанции имеется информация о параметрах ее расположения:

- координаты:

- градусы северной широты;

- градусы восточной долготы;

- высота метеостанции над уровнем моря;

- информация об открытости флюгера по 8 направлениям.

Информация по открытости флюгера содержится в виде коэффициентов открытости по системе Милевского по 8 направлениям, которая представлена в таблице 4.1.

топливный ветер энергия скорость

Таблица 4.1 - Кoэффициeнты oткpытocти согласно клaccификaции Mилeвcкoгo

Степень открытости флюгера

Форма рельефа

Выпуклая

Плоская

Вогнутая

Вблизи от водной поверхности

Открытое побережье: океана или открытого (внешнего) моря

12

11

10

закрытого (внутреннего) моря

11

10

9

залива, большого озера

10

9

8

большой реки

9

8

7

Вдали от водной поверхности

Выше окружающих предметов: нет элементов защищенности

8

7

6

отдельные элементы защищенности

7

6

5

среди элементов защищенности

6

5

4

Ниже окружающих предметов: среди элементов защищенности

4

4

4

Примечание: элементами защищенности могут считаться холмы, строения, деревья, если расстояния от них до ветроизмерительного прибора меньше 20-кратной их высоты.

В базе данных Флюгер содержится следующие данные о ветровых характеристиках метеостанции:

- информация о среднемесячных и среднегодовых скоростях ветра скоростях ветра, м/с;

- информация о распределении ветра по различным градациям скорости (для 12 месяцев и среднее за весь год), %;

Вся содержащаяся в базе данных Флюгер информация о ветровых характеристиках является осредненной по ряду наблюдений не менее чем за 10 лет.

Для оценки ветроэнергетических ресурсов Амурской области была выбрана территория, ограниченная координатами: восточная долгота в пределах от 121,9 град. до 133,9 град., северная широта в пределах от 49,4 град. до 55,9 град. Для рассматриваемой территории в базе данных «ФЛЮГЕР» представлено 26 метеостанций. Географические координаты, а также значения среднемноголетней скорости ветра, для открытой ровной местности, указанных 26 метеостанций приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Метеостанции по базе данных «ФЛЮГЕР» в диапазоне от 121,9 град. до 133,9 град. восточной долготы и от 49,4 град. до 55,9 град. северной широты

№МС флюгер

Название МС

широта, с.ш.

долгота, в.д.

Vср.,м/с

Cv, о.е.

Cs, о.е.

Nвал уд., Вт*ч/м2

Эвал уд., кВт*ч/м2

3010

Архара

49,4

130,1

3,43

0,855

1,703

105,46

923,79

2923

Урми

49,4

133,2

1,61

0,977

2,330

15,51

135,84

3002

Благовещенск

50,3

127,6

2,52

1,089

2,498

76,25

667,92

2907

Чекунда

50,8

132,2

1,60

1,148

3,241

24,93

218,43

2998

Белогорск

50,9

128,5

2,94

0,708

1,260

45,85

401,61

2992

Шимановская

51,9

127,7

2,55

0,930

1,859

51,39

450,16

2891

Софийский,прииск

52,3

133,9

1,90

1,021

2,335

27,95

244,82

2989

Норский Склад

52,4

129,9

2,10

1,056

2,606

42,16

369,35

2984

Черняево

52,7

126

2,08

0,991

2,121

33,21

290,88

2979

Тыгда

53,1

126,4

2,73

0,878

1,678

55,71

488,01

2980

Нора

53,1

130

1,52

0,986

2,501

13,55

118,74

2981

Экимчан

53,1

132,9

1,52

1,188

4,107

26,24

229,85

2974

Джалинда

53,5

123,9

2,41

1,075

2,546

65,71

575,64

2879

Баладек

53,7

133,1

1,80

1,074

3,102

29,86

261,60

2971

Пикан

53,7

127,3

2,28

1,041

2,164

48,51

424,92

2969

Огорон

53,9

129,1

2,53

0,784

1,493

35,31

309,33

2967

Сковородино

54

123,9

2,39

1,172

2,842

80,80

707,78

2968

Ерофей Павлович

54

121,9

1,85

1,094

3,480

35,64

312,19

2965

Тыган-Уркан

54,1

124,8

2,65

0,971

1,823

62,77

549,90

2964

Дамбуки

54,3

127,6

1,98

1,105

2,105

35,74

313,11

2962

Локшак

54,7

130,4

1,49

0,975

2,954

13,30

116,54

2963

Бомнак

54,7

128,9

1,97

0,962

2,138

26,69

233,78

2959

Тында

55,2

124,7

2,77

0,786

1,138

44,29

388,02

2856

Нагорный

55,9

124,9

2,77

1,193

2,300

119,58

1047,54

4.2 Результаты

Таблица 4.3 - Сравнение данных по базам данных «Погода России» и «Флюгер»

Название метеостанции

Основные

Данные по БД "Флюгер"

Данные по

Отклонение

параметры

БД "Погода России"

Архара

Vср.,м/с

2,013

1,908

-5,489

Cv, о.е.

0,927

0,978

5,226

Cs, о.е.

1,462

1,398

-4,581

Nвал уд., Вт/м2

23,873

22,377

-6,686

Эвал уд., кВт*ч/м2

209,127

196,022

-6,686

Белогорск

Vср.,м/с

2,337

2,259

-3,448

Cv, о.е.

0,708

0,694

-2,059

Cs, о.е.

1,260

1,267

0,571

Nвал уд., Вт/м2

21,846

20,388

-7,148

Эвал уд., кВт*ч/м2

191,368

178,601

-7,148

Бисса(софийский прииск)

Vср.,м/с

1,503

1,459

-3,009

Cv, о.е.

1,021

1,127

9,435

Cs, о.е.

1,435

1,501

4,359

Nвал уд., Вт/м2

13,947

13,099

-6,473

Эвал уд., кВт*ч/м2

122,178

114,750

-6,473

Благовещенск

Vср.,м/с

1,618

1,737

6,864

Cv, о.е.

1,089

1,010

-7,856

Cs, о.е.

7,498

7,288

-2,887

Nвал уд., Вт/м2

46,247

44,086

-4,900

Эвал уд., кВт*ч/м2

405,121

386,196

-4,900

Бомнак

Vср.,м/с

1,171

1,156

-1,301

Cv, о.е.

1,462

1,341

-9,012

Cs, о.е.

1,538

1,685

8,710

Nвал уд., Вт/м2

10,687

9,944

-7,471

Эвал уд., кВт*ч/м2

93,620

87,112

-7,471

Братолюбовка (чекунда)

Vср.,м/с

1,904

1,947

2,197

Cv, о.е.

0,648

0,687

5,741

Cs, о.е.

1,491

1,637

8,917

Nвал уд., Вт/м2

14,234

13,418

-6,087

Эвал уд., кВт*ч/м2

124,694

117,540

-6,087

Верхняя Томь(чекунда)

Vср.,м/с

1,604

1,643

2,366

Cv, о.е.

0,748

0,712

-4,983

Cs, о.е.

2,241

2,079

-7,825

Nвал уд., Вт/м2

9,345

8,910

-4,885

Эвал уд., кВт*ч/м2

81,861

78,048

-4,885

Джалинда

Vср.,м/с

1,846

1,830

-0,841

Cv, о.е.

1,295

1,277

-1,393

Cs, о.е.

4,590

4,395

-4,441

Nвал уд., Вт/м2

157,239

146,998

-6,967

Эвал уд., кВт*ч/м2

1377,414

1287,705

-6,967

Ерофей Павлович

Vср.,м/с

1,052

1,017

-3,460

Cv, о.е.

1,494

1,423

-5,020

Cs, о.е.

1,780

1,924

7,451

Nвал уд., Вт/м2

7,639

8,448

9,579

Эвал уд., кВт*ч/м2

66,914

74,003

9,579

Завитая(бомнак)

Vср.,м/с

1,771

1,700

-4,200

Cv, о.е.

0,862

0,826

-4,353

Cs, о.е.

2,138

1,998

-7,022

Nвал уд., Вт/м2

13,687

12,415

-10,246

Эвал уд., кВт*ч/м2

119,900

108,757

-10,246

Зея (пикан)

Vср.,м/с

1,478

1,543

4,237

Cv, о.е.

1,041

1,011

-2,961

Cs, о.е.

2,164

2,838

23,765

Nвал уд., Вт/м2

16,507

15,666

-5,371

Эвал уд., кВт*ч/м2

144,605

137,234

-5,371

Игнашино(джалинда)

Vср.,м/с

1,513

1,652

8,439

Cv, о.е.

1,075

1,089

1,274

Cs, о.е.

2,146

2,011

-6,672

Nвал уд., Вт/м2

18,712

19,706

5,040

Эвал уд., кВт*ч/м2

163,921

172,622

5,040

Локсак

Vср.,м/с

1,088

1,002

-8,633

Cv, о.е.

1,475

1,410

-4,594

Cs, о.е.

2,354

2,267

-3,840

Nвал уд., Вт/м2

7,304

7,745

5,695

Эвал уд., кВт*ч/м2

63,979

67,843

5,695

Лопча(нагорный)

Vср.,м/с

1,370

1,419

3,436

Cv, о.е.

0,693

0,646

-7,243

Cs, о.е.

2,300

2,407

4,473

Nвал уд., Вт/м2

5,582

5,243

-6,466

Эвал уд., кВт*ч/м2

48,896

45,926

-6,466

Магдагачи(Джалинда)

Vср.,м/с

2,413

2,320

-4,018

Cv, о.е.

0,750

0,815

7,946

Cs, о.е.

1,346

1,294

-4,028

Nвал уд., Вт/м2

25,712

27,702

7,182

Эвал уд., кВт*ч/м2

225,241

242,669

7,182

Мазаново(Шимановская)

Vср.,м/с

2,145

2,070

-3,604

Cv, о.е.

0,630

0,684

7,911

Cs, о.е.

1,659

1,616

-2,683

Nвал уд., Вт/м2

16,389

15,896

-3,097

Эвал уд., кВт*ч/м2

143,565

139,252

-3,097

Нора

Vср.,м/с

1,519

1,457

-4,275

Cv, о.е.

1,186

1,192

0,496

Cs, о.е.

1,501

1,664

9,802

Nвал уд., Вт/м2

14,555

15,133

3,822

Эвал уд., кВт*ч/м2

127,500

132,566

3,822

Норск

Vср.,м/с

1,101

1,217

9,537

Cv, о.е.

1,156

1,232

6,158

Cs, о.е.

1,706

1,855

8,052

Nвал уд., Вт/м2

11,163

10,164

-9,837

Эвал уд., кВт*ч/м2

97,792

89,034

-9,837

Поярково(Архара)

Vср.,м/с

1,933

1,906

-1,375

Cv, о.е.

0,855

0,922

7,323

Cs, о.е.

1,203

1,275

5,610

Nвал уд., Вт/м2

17,456

19,193

9,052

Эвал уд., кВт*ч/м2

152,912

168,132

9,052

Сергеевка(Благовещенск)

Vср.,м/с

2,518

2,317

-8,681

Cv, о.е.

0,689

0,690

0,104

Cs, о.е.

1,198

1,225

2,225

Nвал уд., Вт/м2

20,653

21,857

5,508

Эвал уд., кВт*ч/м2

180,920

191,466

5,508

Симановск(Шимановская)

Vср.,м/с

2,345

2,196

-6,774

Cv, о.е.

0,930

0,896

-3,695

Cs, о.е.

0,859

0,810

-6,043

Nвал уд., Вт/м2

25,389

26,199

3,095

Эвал уд., кВт*ч/м2

222,405

229,507

3,095

Скоровордино

Vср.,м/с

1,869

1,731

-7,963

Cv, о.е.

1,072

1,047

-2,332

Cs, о.е.

1,342

1,290

-4,034

Nвал уд., Вт/м2

18,797

18,387

-2,228

Эвал уд., кВт*ч/м2

164,659

161,071

-2,228

Тында

Vср.,м/с

1,568

1,493

-5,031

Cv, о.е.

1,086

1,068

-1,668

Cs, о.е.

1,538

1,612

4,596

Nвал уд., Вт/м2

14,294

13,385

-6,790

Эвал уд., кВт*ч/м2

125,217

117,255

-6,790

Усть-Нюкжа

Vср.,м/с

0,442

0,410

-7,848

Cv, о.е.

2,153

2,221

3,073

Cs, о.е.

4,860

4,810

-1,041

Nвал уд., Вт/м2

2,856

2,793

-2,252

Эвал уд., кВт*ч/м2

25,019

24,468

-2,252

Черняево

Vср.,м/с

1,981

1,869

-6,031

Cv, о.е.

1,199

1,163

-3,110

Cs, о.е.

1,312

1,402

6,418

Nвал уд., Вт/м2

30,206

29,135

-3,677

Эвал уд., кВт*ч/м2

264,604

255,221

-3,677

Экимчан

Vср.,м/с

1,423

1,359

-4,705

Cv, о.е.

1,188

1,223

2,831

Cs, о.е.

4,607

4,888

5,737

Nвал уд., Вт/м2

76,238

71,992

-5,897

Эвал уд., кВт*ч/м2

667,846

630,653

-5,897

Сравнение основных ветроэнергетических параметров представлено в таблице 4.3 и на компакт-диске в файле «Итоговая таблица». На основании полученных данных, следует заметить, что отличие основных параметров, рассчитанных по данным «Погода России», не превышает 10% от данных базы «Флюгер». Что является вполне допустимым. В процессе сравнения использовались коэффициенты открытости для пересчета параметров на открытую плоскость.

Глава 5. Расчет и построение эмпирических кривых повторяемости скоростей ветра по БД «Погода России

Эмпирическая повторяемость скоростей ветра является одной из важнейших характеристик ветра. Она показывает, какую часть времени в течение рассматриваемого периода были ветры с той или иной скоростью. С помощью этой характеристики выявляется энергетическая ценность ветра, и находятся основные энергетические показатели, определяющие эффективность и целесообразность использования энергии ветра.

Для статистической обработки материалов метеонаблюдений и получения эмпирической дифференциальной повторяемости скоростей ветра используется известное выражение:

ti = , (5.1)

где ti, ед. повторяемость скоростей в i-м интервале скорости (градации) Vi; m i , ед. число замеров скорости, приходящихся на i-й интервал;

n, ед. общее число замеров скорости за рассматриваемый период времени.

Причем, стандартные градации скорости Vi = Vi max Vi min (по ГГО им. А.И. Воейкова), имеют следующие значения по 15-ти интервалам: 01, 2З, ..., 1617, 1820, 2124, 2528, 2934, 3540 и более 40 м/с.

Для примера приведем эмпирическую кривую повторяемости скоростей ветра для метеостанции Архара.

Рисунок 5.1 - Эмпирическая кривая повторяемости для метеостанции Архара

Эмпирические кривые повторяемости скоростей для 26 метеостанций представлены на компакт-диске в папке «Кривые повторяемости скоростей».

Глава 6. Исследование применимости функции распределения Вейбулла-Гудрича для аналитического описания эмпирических кривых повторяемости скоростей ветра

6.1 Теоретическое обоснование

Имея многолетние ряды срочных наблюдений опорной метеостанции для рассматриваемой области можно проводить весь спектр ветроэнергетических расчетов, используя необходимое программное обеспечение. Однако в большинстве случаев ветроэнергетические расчеты проводятся на базе материалов метеорологических ежемесячников, выпускаемых гидрометеослужбой. В них исходная информация о скоростях ветра представлена в виде повторяемости скоростями ветра многолетних рядов срочных наблюдений, в которых указано число случаев наблюдения скорости по 15-ти интервалам: 01, 2З, ..., 1617, 1820, 2124, 2528, 2934, 3540 и более 40 м/с.

Для выполнения целого ряда ветроэнергетических расчетов необходимо, чтобы возможно было получить данные о повторяемости скоростей ветра для любого диапазона. Иногда бывает удобно, если задан ряд наблюдений за скоростями ветра, представлен в виде аналитической (теоретической) кривой повторяемостей ветра, для наглядности ветрового режима, а также для проведения различного рода расчетов связанных, например, с определением периодов работы и простоя ветроагрегата.

Для аналитического представления скоростного режима исследуемой точки используются следующие типы уравнений: Гриневича, Колодина, Вейбулла-Гудрича, Релея. При этом следует отметить два наиболее часто используемые двух и четырех параметрические формулы Вейбулла-Гудрича и Гриневича.

Для описания скоростного режима основной задачей является поиск параметров аналитических зависимостей и оценки величин отклонений основных ветровых параметров (средней скорости, дисперсии, коэффициентов вариации и ассиметрии) и энергетических параметров (валового и технического потенциала ветрового потока) полученных на базе заданного часового ряда скоростей ветра (или по эмпирической повторяемости скоростей ветра) от аналогичных ветровых и энергетических параметров аналитических уравнений (теоретических) повторяемостей скоростей ветра.

6.2 Основные расчетные соотношения

Для многих районов России с достаточной для практики точностью при проведении энергобалансовых и экономических расчетов используется аналитическое выражение Вейбулла-Гудрича:

t(v) = , (6.1)

где и параметры распределения, причем = , (6.2)

где v, м/с - средняя скорость за рассматриваемый период; Г, ед. - гамма функция.

Существует несколько методов определения коэффициента "", в том числе:

1. По тангенсу угла наклона графика обеспеченности скоростей ветра на билогарифмической клетчатке разработанной в ГГО им. А. И. Воейкова.

2. Используя формулу Л.Б. Гарцмана:

= Сv-1,069, (6.3)

где Сv, ед. - коэффициент вариации.

Уравнение (6.1) при малом числе параметров обычно отличается довольно большой гибкостью и высокой точностью описания ветрового режима. Конфигурация кривой определяется лишь одним параметром формы (степени)"".

Таблица 6.1 - Исследование применимости функции распределения Вейбулла-Гудрича

Метеостанция

Vср.,м/с

Cv, о.е.

Cs, о.е.

Nвал уд., Вт/м2

Эвал уд., кВт*ч/м2

Vср.,м/с

Cv, о.е.

Cs, о.е.

Эвал уд., кВт*ч/м2

б

dЭвал уд, %

Архара

1,91

0,98

1,40

22,38

196,02

1,91

0,98

1,93

211,21

1,02

7,74891

Белогорск

2,26

0,69

1,27

20,39

178,60

2,26

0,69

1,10

172,10

1,48

3,64205

Бисса

1,46

1,13

1,50

13,10

114,75

1,46

1,14

2,43

125,70

0,88

9,54594

Благовещенск

1,74

1,01

7,29

44,09

386,20

1,74

1,01

2,03

373,56

0,99

3,27199

Бомнак

1,16

1,34

1,68

9,94

87,11

1,16

1,36

3,26

89,78

0,73

3,06879

Братолюбовка

1,95

0,69

1,64

13,42

117,54

1,95

0,68

1,08

108,46

1,49

7,72780

Верхняя Томь

1,64

0,71

2,08

8,91

74,33

1,64

0,71

1,15

69,12

1,44

7,01641

Джалинда

1,83

1,28

4,39

147,00

1287,71

1,83

1,31

2,99

1227,29

0,77

4,69183

Ерофей Павлович

1,02

1,42

1,92

8,45

74,00

1,02

1,44

3,62

80,17

0,69

8,32913

Завитая

1,70

0,83

2,00

12,42

108,76

1,70

0,82

1,47

100,96

1,23

7,16951

Зея

1,54

1,01

2,84

15,67

138,67

1,54

1,01

2,04

132,06

0,99

4,76916

Игнашино

1,65

1,09

2,01

19,71

172,62

1,65

1,10

2,29

185,00

0,91

7,16973

Локсак

1,00

1,41

2,27

7,74

67,84

1,00

1,43

3,56

63,20

0,69

6,83598

Лопча

1,42

0,65

2,41

5,24

45,93

1,42

0,64

0,97

48,22

1,59

5,00514

Магдагачи

2,32

0,82

1,29

27,70

242,67

2,32

0,81

1,44

249,53

1,24

2,82893

Мазаново

2,07

0,68

1,62

15,90

139,25

2,07

0,68

1,07

129,34

1,50

7,11720

Нора

1,46

1,19

1,66

15,13

132,57

1,46

1,21

2,66

128,71

0,83

2,90565

Норск

1,22

1,23

1,85

10,16

89,03

1,22

1,26

2,82

90,35

0,80

1,48089

Поярково

1,91

0,92

1,27

19,19

168,13

1,91

0,92

1,76

181,75

1,09

8,10010

Сергеевка

2,32

0,69

1,23

21,86

191,47

2,32

0,68

1,09

184,02

1,49

3,89066

Симановск

2,20

0,90

0,81

26,20

229,51

2,20

0,89

1,68

240,09

1,12

4,61229

Скоровордино

1,73

1,05

1,29

18,39

161,07

1,73

1,05

2,15

169,85

0,95

5,45296

Тында

1,49

1,07

1,61

13,39

117,26

1,49

1,07

2,22

128,94

0,93

9,96840

Усть-Нюкжа

0,41

2,22

4,81

2,79

24,47

0,41

2,25

9,16

25,62

0,43

4,69923

Черняево

1,87

1,16

1,40

29,13

255,22

1,87

1,18

2,56

238,51

0,85

6,54707

Экимчан

1,36

1,22

4,89

71,99

630,65

1,36

1,25

2,78

649,56

0,81

2,99800

6.3 Анализ полученных данных

В расчете использовался второй метод - использование формулы Л.Б. Гарцмана.

Обращаясь к таблице 6.1, следует заметить что отклонения от значений, рассчитанных в главе №3, составляет не более 10%. Исходя из этого, можно сказать, что функция распределения Вейбулла-Гудрича применима в данных условиях и дает весьма неплохие результаты.

Глава 7. Определение технического потенциала Амурской области

7.1 Теоретическое обоснование

Помимо параметров скоростного режима главы 3 формулы (3.1-3.11), в данной главе дополнительно рассчитывается выработка энергии рассматриваемого типа ВЭУ:

- по ряду часовых наблюдений за скоростью ветра за период Т, кВт·ч:

ЭВЭУ Т =, (7.1)

где NВЭУ(V) , кВт - мощностная (технологическая ) характеристика ветроагрегата;Vi,м/с- среднечасовая скорость ветра; i = 1..Т.

- по эмпирической кривой повторяемости заданного ряда среднечасовых скоростей за период Т, кВт·ч :

ЭВЭУ Т=, (7.2)

где nград., ед. - количество градаций (диапазонов) эмпирической кривой повторяемости; Т, ч - период наблюдения;Vi , м/с - средняя скорость i-ой градации (интервала); ti(Vi), ед. - повторяемость скоростей ветра Vi диапазона.

Для непосредственного определения параметров скоростного режима по теоретической кривой повторяемости заданного часового ряда используются следующие формулы:

- средняя скорость ветра (математическое ожидание), м/с

V = = М(V) , (7.3)

где t(), ед. - повторяемость скорости ветра .

- дисперсия скоростей ветра, м22

D(V) = (7.4)

- коэффициент вариации, ед

СV= / М(V) (7.5)

- коэффициент ассиметрии, ед.

СS= / (7.6)

- удельная энергия ветрового потока, Втч/м2

Эуд.= (7.7)

где , кг/м3 - плотность воздуха; Т, ч - расчетный период.

- выработка энергии рассматриваемого типа ВЭУ за период Т, кВтч:

ЭВЭУ Т= , (7.8)

где NВЭУ() , кВт - мощностная (технологическая ) характеристика ветроагрегата.

Число часов использования установленной мощности ВЭУ за год, ч можно определить

hвэуисп. = Эвэугод /(Nвэууст). (7.9)

Характерный диапазон изменения hвэуисп лежит в диапазоне 2000-4000 часов [7,9].

Коэффициент использования установленной мощности kвэуисп равен отношению выработанной энергии ВЭУ за год к энергии, которую выработала бы ВЭУ при работе в течение года с установленной мощностью, о.е.:

kвэуисп. = Эвэугод /(Nвэууст 8760). (7.10)

Необходимо стремится, чтобы kвэуисп max, иначе ветроустановка будет недоиспользоваться. Характерный диапазон изменения kвэуисп лежит в диапазоне 0,25-0,50.

7.2 Выбор ВЭУ и расчет технического потенциала

Определим технический потенциал для 4 точек с наибольшими средними многолетними скоростями ветра. Таковыми являются Белогорск, Магдагачи, Сергеева и Симановск. Для расчета будем использовать ВЭУ следующих фирм: ЛЭМЗ (NВЭУуст=30 к Вт), Nordex (NВЭУуст=250 к Вт), GE Wind Energy (NВЭУуст=1500 к Вт).

ВЭУ данных производителей имеют характеристики представленные на рисунках 7.1-7.3.

Рисунок 7.1 - Зависимость мощности ВЭУ от скорости ветра (ВЭУ фирмы ЛЭМЗ).

Рисунок 7.2 - Зависимость мощности ВЭУ от скорости ветра (ВЭУ фирмы Nordex)

Рисунок 7.3 - Зависимость мощности ВЭУ от скорости ветра (ВЭУ фирмы GE Wind Energy)

Полученные данные сведем в таблицу 7.1

Таблица 7.1 «Расчет технического потенциала»

 

V0, м/с

Nвэугод, кВт

Эвэугод, MВтЧч

hвэуисп, ч

kвэуисп, о.е.

Белогорск

ЛЭМЗ-30

2,62

3,67

15,88

529,33

0,06

Nordex-250

3,01

27,43

101,40

405,60

0,05

GE Wind Energy-1500

3,50

274,25

1013,76

675,84

0,08

Магдагачи

ЛЭМЗ-30

2,76

4,60

20,18

672,54

0,08

Nordex-250

3,17

35,22

133,19

532,76

0,06

GE Wind Energy-1500

3,69

340,46

1287,44

858,29

0,10

Сергеевка

ЛЭМЗ-30

2,66

3,78

16,62

553,87

0,06

Nordex-250

3,06

28,28

106,43

425,72

0,05

GE Wind Energy-1500

3,56

283,58

1067,41

711,61

0,08

Симановск

ЛЭМЗ-30

2,73

4,85

20,46

682,04

0,08

Nordex-250

3,13

37,09

135,62

542,46

0,06

GE Wind Energy-1500

3,64

367,61

1343,99

895,99

0,10

Анализируя полученные данные, видно, что среднегодовые вырабатываемые мощности крайне низки, а как следствие и энергия. Число использования установленной мощности даже в лучшем случае не превышает 900 часов, тогда как на практике необходимо 2000-4000 часов. Коэффициент использования также низок.

И подводя итог расчету технического потенциала в данных точках, стоит сказать о том, что использование ветроустановок в Амурской области неэффективно, нецелесообразно и невыгодно.

Заключение

В данной работе был произведен расчет и анализ основных ветроэнергетических параметров Амурской области. В результате проделанной работы оценили валовой, технический потенциалы с учетом ветроэнергетических установок малой, средней и большой мощностей. Было произведено сравнение параметров по нескольким базам данных, в частности база данных «Погода России» и база данных «Флюгер».

Оценивая расчеты предыдущих глав, нельзя не заметить что точкой с максимальным валовым потенциалом является расположение метеостанции Джалинда с координатами 53,5° северной широты и 123,9° восточной долготы (Nвал уд равна 147 Вт/м2). В тоже время точкой с максимальным техническим потенциалом является Симановск. В данной точке, а Nвэугод равна 4,85, 37,09, 367,61 кВт для ВЭУ установленной мощностью 30, 250 и 1500 кВт соответственно.

Стоит сказать, что использование ВЭУ нецелесообразно в данных условиях, так как средние скорости колеблются от 1 до 4 м/с тогда, как мировой опыт показывает ,что нет смысла использовать ВЭУ в тех регионах где средние скорости ветра менее 5м/с.

Но в то же время, для обеспечения электроэнергией удаленных населенных пунктов возможно использование ВЭУ малой мощности совместно с дизельгенераторными станция в качестве резерва, так как подключение к централизованной сети электроснабжения этих населенных пунктов крайне нецелесообразно с экономической точки зрения.

Список используемой литературы.

1. «Методы расчета ресурсов возобновляемых источников энергии» Учебное пособие для вузов /В.И.Виссарионов - М: изд. дом МЭИ, 2007.

2. «Использование энергии ветра в районах севера» / В.В. Зубарев, В.А. Минин, И.Р. Степанов - Л.: Наука, 1989 - 208 с.: ил.

3. Методические рекомендации по выбору мест размещения ветроэлектрических установок с оценкой возможной выработки энергии. -М.: ГНУ ВИЭСХ, 2003. - 36 с.

4. Сайт сервера Погода России - http://meteo.infospace.ru/win/wcarch/html/r_sel_admin.sht?country=176

5. Сайт правительства Амурской области - http://www.amurobl.ru

6. Схема развития распределительных электрических сетей 35 кВ и выше Амурской области на период до 2020г. с учётом перспективы до 2025г. - ОАО «ДАЛЬЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ»

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Ветер как источник энергии. Выработка энергии ветрогенератором. Скорость ветра как важный фактор, влияющий на количество вырабатываемой энергии. Ветроэнергетические установки. Зависимость использования энергии ветра от быстроходности ветроколеса.

    реферат [708,2 K], добавлен 26.12.2011

  • Анализ действия и оценка перспектив использования альтернативных методов получения электрической энергии в России. Вклад в обеспечение государства электроэнергией гидроэлектростанций, ветроэнергетических установок, солнечных и приливных электростанций.

    контрольная работа [55,9 K], добавлен 11.04.2010

  • Описания ветроэнергетики, специализирующейся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в любую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Изучение современных методов генерации электроэнергии из энергии ветра.

    презентация [2,0 M], добавлен 18.12.2011

  • История использования энергии ветра; современные методы генерации электроэнергии. Малая ветроэнергетика в России: экономические и экологические аспекты. Ветряные электростанции Германии; поставщики ветрогенераторов. Потенциал ветроэнергетики Китая.

    реферат [1,4 M], добавлен 15.06.2013

  • Классификация альтернативных источников энергии. Возможности использования альтернативных источников энергии в России. Энергия ветра (ветровая энергетика). Малая гидроэнергетика, солнечная энергия. Использование энергии биомассы в энергетических целях.

    курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.07.2012

  • Использование возобновляемых источников энергии, их потенциал, виды. Применение геотермальных ресурсов; создание солнечных батарей; биотопливо. Энергия Мирового океана: волны, приливы и отливы. Экономическая эффективность использования энергии ветра.

    реферат [3,0 M], добавлен 18.10.2013

  • История использования энергии ветра. Современные методы генерации электроэнергии, конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения. Мировые мощности ветряной энергетики, проблемы, экологические аспекты и перспективы развития.

    реферат [580,7 K], добавлен 21.11.2010

  • История использования и современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра. Перспективы развития ветроэнергетики в мире, экономические и экологические аспекты, себестоимость электроэнергии. Проект "Джунгарские ворота" в Казахстане, его цель.

    реферат [835,1 K], добавлен 01.03.2011

  • Методика решения задач в энергетики с помощью программы Matlab. Выполнение в трехфазном исполнении модели системы электроснабжения. Расчет и построение характеристики повторяемости скоростей ветра. Переходные процессы в линейных электрических цепях.

    курсовая работа [252,4 K], добавлен 08.04.2019

  • Характеристика возобновляемых источников энергии: основные аспекты использования; преимущества и недостатки в сравнении с традиционными; перспективы использования в России. Способы получения электричества и тепла из энергии солнца, ветра, земли, биомассы.

    курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.07.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.