Основные энергетические характеристики ветра

Интенсивность ветра - изменяется в широких пределах, и наряду со случайными изменениями имеют место и закономерные, обусловленные временем года и суток.

Годовой ход ветра - это изменение в течение года среднемесячной скорости ветра V_мi(t_i), i=1,….12.

Над большей частью территории России преобладает прямой годовой ход скорости ветра с максимумом в зимние или осенние месяцы, например над территорией Мурманской, Архангельской, Ленинградской и Самарской областей, Камчатки и т.д. (см. рисунок 3.5). Однако над рядом районов максимум скорости отмечается в один из месяцев теплого периода – обратный годовой ход, например: районы Чукотки, Хабаровского края и т.д. (см. рисунок 3.5). Здесь в мае происходит перестройка полей давления и ветра на летний режим. Азиатский антициклон почти исчезает, его восточный отрог над Якутией размывается, усиливается западный перенос. Максимальная скорость наблюдается в апреле–мае над Якутией и Забайкальем.

Показателем годового хода средней скорости ветра является его амплитуда А, равная разности между максимумом и минимумом среднемесячной скорости.

Суточный ход ветра - изменение среднечасовых значений скорости ветра в течении суток V_чj(t_j) j=1,…24.

Исследования показывают, что практически над всей рассматриваемой территорией России имеет место прямой суточный ход скоростей ветра с их усилением в дневное и ослаблением в ночное время суток. В зимний период суточный ход скорости ветра слабо выражен над значительной частью территории (см. рисунок 3.7). Суточные амплитуды над территорией России севернее 60° с.ш., над Западной Сибирью и Дальним Востоком составляют 1–2 м/с.

5. Повторяемость по фактическим данным показывает, какую часть времени в течение рассматриваемого периода дули ветра с той или иной скоростью. С помощью этой характеристики выявляется энергетическая ценность ветра и определяются основные энергетические характеристики, определяют эффективность и целесообразность использования энергии ветра.

Задача по определению повторяемости скорости ветра довольно трудоемкая и сводится к обработке многих рядов наблюдений, как правило не менее 10-12 лет. Для статистической обработки материалов и получения дифференциальной повторяемости используется выражение

t_i (∆V_i)=m_i/n,

где t_i-повторяемость в % (∆V_i - интервал скорости ветра,м/с m_i- количество измерений скорости V, попадающий в ∆V_i; n-общее число измерений скорости за рассматриваемый период ∆V_i = V_i ^max- V_i ^min.

Стандартно имеется 15 интервалов со следующими значениями: 0-1, 2-3…..16-17; 18-20; 21-24; 25-28; 29-34; 34-40 и более 40 м/с. Численные значения фактической повторяемости скоростей ветра, представленные в климатическом справочнике по градациям (т.е. интервалы до 18 м/с с шагом -2 м/с, а при более высоких скоростях - 3-6 м/с).

Расчет среднемноголетней скорости (или среднегодовой) ветра V₀ (м/с) по заданной дифференциальной повторяемости средних по градациям скоростей t(V_гр) производится по формуле

_n

V_о = å V_i^град * t_i(V_i^град)*10^-2,

ⁱ⁼¹

где V_i^град, (м/с) - средняя скорость ветра для i -ой градации с повторяемостью t_i, n – количество градаций.

Если: V₀>5 м/с – хорошие условия для использования энергии ветра в заданной точке А; V₀< 3 м/с – не рекомендуется использование энергии ветра в заданной точке А; 3 м/с <V₀<5 м/с – можно использовать, но требуется экономическое обоснование целесообразности использования энергии ветра в заданной точке А.

6. Роза ветров – метеоданные о направлении ветра. Направление ветра определяется стороной света, откуда дует ветер.

Роза ветров показывает для каждого направления повторяемость за некоторый период времени (месяц, год, несколько лет). В России принято 8 направлений – румбы (см. выше рисунок). Информация о направлении ветра важна особенно, когда ВЭУ размещают в горной местности, вблизи зданий и т.д., т. е. когда возможно их затенение при некоторых направлениях ветра. Направление ветра на МС измеряется в градусах, начиная от С – от 0 до 360. В таблице и на рисунке представлены рекомендуемые соотношения для привязки измерений направлений скорости ветра в градусах к восьми основным румбам, которые будут использованы при построении многолетней розы ветров.

Таблица

С
22,5
С-В
67,5
В
112,5
Ю-В
157,5
Ю
202,5
Ю-З
247,5
З
292,5
С-З
337,5
С

Рисунок - Рекомендуемые соотношения для привязки измерений направлений скорости ветра в градусах к восьми основным румбам

7. Кривая обеспеченности F(V_д) показывает вероятность того, что скорость ветра попадающая в i –ыйзаданный диапазон превысит начальную скорость V_i^min из этого диапазона и рассчитывается по формуле:

_j=i-1

F_i(V_i) = F_i(V_i^min) = 100 % - å t_j(V_j), (2.9)

^j=1

где V_i^min (м/с) - нижняя граница i -ой градации скоростей, т.е. V_i^min £V _i < V_i^max, а t_j(V_j) - дифференциальная повторяемость скоростей ветра,
F_i(V_i) =F_i(V_i^min) - вероятность того, что скорость ветра V_i превысит минимальную скорость ветра из i -го диапазона.

В дальнейших расчетах – эта кривая может быть использована для расчета времени работы и простоя ВЭУ и также при определении параметра a функции Вейбулла.

8. Коэффициент вариации C_V характеризует интенсивность колебания скоростей ветра относительно среднемноголетнего значения V₀и может определяется по диффенциальной повторяемости скорости ветра: