Задачи по нетрадиционным источникам энергии(1). Методическое пособие по выполнению расчётно графических и контрольных работ. Алматы введение
![]()
|
![]() Рисунок 1- Кривая повторяемости средней скорости ветра вг. Мезень на высоте 70 м по таблице 4 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: На высоте 10м (таблица 4) рабочий период времени составит в году 71%: 365дней∙0,71 = 259 дней 259 дней∙24часа = 6216 часов в году. На высоте 50 м (таблица 4) рабочий период составит 86,6%: 365 дней۰0,866 = 316 дней 316 дней۰ 24 часа = 7584 часа в год. На высоте 70 м (рис. и таблица ) рабочий период составит 88,9%: 365 дней۰0,889 = 324 дней 324 дней۰ 24 часа = 7776 часов в год. На высоте 100 м (рис. и таблица ) рабочий период составит 92,2%: 365 дней∙0,922 = 337 дней 337 дней۰24 часа = 8088 часов в год. УДЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ И УДЕЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ВЕТРОВОГО ПОТОКА Удельная энергия ветрового потока определится по формуле (4.11) и таблице 3. 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+3∙30,066+43∙0,095+53∙0,122+63 ∙ 0,137+73 ∙0,137+83∙0,121+93∙0,095+103∙0,066+11∙30,043+12∙30,02++133∙0,012+ 143∙0,006+153∙0,002+163∙0,002+173∙0,002 + 18∙30,001 + 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 Вт۰ч/м2∙год. Среднегодовая удельная мощность ветра (Вт/м2) на высоте 50 м равна: Рср = Wуд.п/Т Рср = 2447035/8760 = 279,4 Вт/м2 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 + 7∙30,119 + 83∙0,132 + 93∙0,116 + 103∙0,098 + 11∙30,077 + 123∙0,055 + 133∙0,036 + 143∙0,021 + 153∙0,01 + 163∙0,006 + 173∙0,005 + 18∙30,003 + 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 Вт۰ч/м2год. Среднегодовая удельная мощность ветра (Вт/м2) на высоте 100 м равна: Рср = Wуд.п /Т Рср = 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. ![]() Рисунок 6 - Распределение удельной мощности ветра (1), удельной мощности на валу ветроколеса (2) и фактическое распределение удельной мощности ВЭУ (3) по таблице 6. Vмин., Vр, Vмакс. – минимальная, рабочая и максимальная скорости ветра. Руд.т = 0,6V03 Таблица 6.
![]() Рисунок 7 - Повторяемость скоростей ветра и распределение годовой удельной энергии 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.
![]() Рисунок 8 - Повторяемость скоростей ветра и распределение годовой удельной энергии Wуд в г. Мезень на высоте 100 м (таблица 8). V1 – средняя скорость ветра, м/с;V2 – скорость, обеспечивающая наибольший вклад в годовую выработку энергии. Таблица 8.
Для построения рисунков 7 и 8 использована таблица 4 (верхняя часть рисунка) и формула 4 (нижняя часть рисунка) ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Составление ветрового кадастра для определённогго района: Определить среднегодовую скорость ветра (Приложение 1, формула 4.7); Определить среднемесячные среднегодовую скорости на высотах от 20 до 100 метров (формула 4.8); Рассчитать повторяемость скорости ветра на высотах от 20до 100 метров (Приложения 2 или 3); Определить распределение ветровых периодов и периодов энергетических затиший по длительности (формула 4.9, приложение 2 или 3); Определить удельную мощность и удельную энергию ветра и ВЭС (формулы 4.10 – 4.13); Рассчитать ветроэнергетические ресурсы (формулы 4.14 – 4.17). Подбор необходимого количества ветроустановок для обеспечения потребности в электроэнергии. (Приложение 4) Приложение № 1. Среднемесячные скорости ветра, м/с
Приложение № 2. Повторяемость скоростей ветра в % на высоте 10 м (по Поморцеву М.М.)
Приложение № 3. Повторяемость скоростей ветра в днях на высоте 10 м (по Поморцеву М.М.)
Приложение № 4. Характеристики ветроустановок отечественного и зарубежного производства
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ А да Роза. Возобновляемые источники энергии. Физико – технические основы: учебное пособие / пер. с англ. Под редакцией С.П. Малышенко, О.С. Попеля. – Долгопрудный : Издат. дом «Интеллект»; М.: Издат. дом МЭИ; 2010. – 704с. Горяев А.А. Возобновляемые источники энергии: учеб. пособие /А.А. Горяев, Г.А. Шепель. – Архангельск: САФУ, 2010. – 120с. Хахалева Л.В. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии.: Пособие для проведения практических занятий. Ульяновск, 2008. – 32с. СОДЕРЖАНИЕВвдение 3 Энергия Солнца 4 Гидроэнергетика 12 Ветроэнергетика 13 Расчёт ветроэнергетического кадастра 15 Средние скорости ветра 16 Повторяемость скоростей ветра 18 Биоэнергия 27 Аккумулирование тепла 28 Механическое аккумулирование 30 Передача энергии 30 Опреснение воды 31 Геотермальная энергия 34 Энергия прилива 37 Задачи 38 Примеры решения задач 58 Пример расчёта ветроэнергетического кадастра 78 Порядок выполнения работы по расчёту ветроэнергетического кадастра 91 Приложения 92 Список литературы 99 |