ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ

ВЫБОР РАСЧЕТНОЙ МОЩНОСТИ ВЕТРОАГРЕГАТА

При параллельной работе одноагрегатной ветроэлек­трической станции через синхронный генератор верти­каль на рабочей характеристике MB = f(n) определяет аэродинамический режим ветродвигателя. Установившиеся режимы при различных скоростях ветра определятся пересечением рабочих характеристик ветродвигателя MB = f(n) с вертикальной характеристикой генератора. При изменении скорости ветра ветродвигатель работает при переменном значении числа модулей

V

Где w — угловая скорость ветроколеса; R — его радиус; v — скорость ветра.

Годовая выработка ветроэлектрической станции (ВЭС) определяется выражением:

Лвэс = 1>в1 Ч, + Рл V-2 + ■ ■ ■ + PB. V У Ггод. (4-8)

Где Ръ — мощность на валу ветродвигателя;

Т) — к. п. д. ВЭС, учитывающий потери при пере­даче мощности от вала ветродвигателя до за­жимов генератора; t —соответствующие повторяемости скоростей вет­ра, взятые в относительных единицах, причем — повторяемость при скоростях ветра, рав­ной и большей расчетной;

Ггод — общее число часов в году (8 760).

Определение годовой выработки по выражению (4-8) хотя и будет наиболее точным, но вместе с тем и доста­точно громоздким.

Проведение расчетов следует начинать с выбора вели­чины расчетной скорости ветра, определяющей, как из­вестно, расчетную мощность ветроэлектрического агре­гата Рвр.

В районах с нормальным ветровым режимом — сред­негодовые скорости ветра в пределах от 4,5 до 6 м/сек— величину расчетной скорости ветра обычно принимают равной 1,6—1,8 среднегодовой. Число часов использова­ния установленной мощности составляет при этом ве­личину порядка 0,2 в относительных единицах. С увели­чением среднегодовой скорости ветра влияние высоких скоростей на годовую выработку будет относительно повышаться. Это служит основанием к относительному увеличению расчетной скорости в районах с большими среднегодовыми скоростями ветра v (vT >6 м/сек), ко­торая теперь принимается равной 1,8—2,1 среднегодовой.

Задача выбора режима работы ветродвигателя, т. е. его скорости вращения, соответствующей синхронной ско­рости вращения генератора, подчиняется соображению получения наибольшей выработки энергии за определен­ный период, обычно за год. Выбранный таким образом режим получает название наивыгоднейшего аэродина­мического и находится на основе вариантных расчетов.

Расчеты следует начинать с режима, при котором ветродвигатель развивает расчетную мощность при наи­большем значении коэффициента использования энергии ветра или близком к нему. Расчетная (номинальная) скорость вращения генератора определится из выраже­ния (см. § 1-4):

Где ур — расчетная скорость ветра;

ZH — нормальная (номинальная) модульность, соответ­ствующая максимальному значению коэффи­циента использования энергии ветра £макс (берется по безразмерной аэродинамической характери­стике ветродвигателя (см. § 1-3);

R — радиус ветроколеса.

Теперь расчетная мощность ветродвигателя может быть подсчитана по выражению Рв =0,00048[кет]. При других скоростях ветра, меньших расчетной, мощ­ность на валу ветроколеса Рв подсчитывается по тому же выражению, причем необходимое значение коэффициента, использования 'энергии ветра ветродвигателя при дан­ной скорости ветра v находится следующим образом.

Для каждой скорости ветра v из выражения (4-9) на­ходятся значение модульности Z и соответствующее ему значение | по безразмерной аэродинамической характе­ристике ветродвигателя. Далее по (4-8) определяется го­довая выработка А.

Подсчет годовой выработки по указанной схеме про­водится для ряда значений скорости вращения в преде­лах ±20% от выбранной первоначально. Теперь при скорости ветра, принятой вначале за расчетную, мощность ветродвигателя снижается. Для сохранения прежнего значения расчетной мощности Я необходимо увели­чить расчетную скорость ветра. По значениям годовой выработки ВЭС, полученным при разной скорости вра­щения ветродвигателя, следует построить график А = =/(п). Наибольшее значение выработки ВЭС определит наивыгоднейший аэродинамический режим работы и со­ответствующую скорость вращения ветродвигателя.