Санкт-Петербургский государственный университет

Факультет Географии и геоэкологии

Кафедра Климатологии и мониторинга окружающей среды

Влияние изменения климата на ветроэнергетический потенциал.

Научный руководитель —

Доктор Географических наук

Кобышева Нина Владимировна

Курсовая работа

Студентки 3 курса

Дурасовой Алины

Санкт-Петербург

2012-2013

Содержание

1. Введение…………………………………………………………………………………..3

2. Методика расчета ветрового потенциала на территории России……………………..4

   1. Климатические параметры………………………………………………………….4

   2. Синоптические модели……………………………………………………………...5

   3. Оценка потенциальных ветроэнергитических ресурсов на территории России 78

3. Карты ветрового потенциала для периодов 1981-2000 и 2041-2060 40

   1. Программное обеспечение Arcgis 66

   2. Выбор метода интерполяции.

   3. Инструменты использованные при построении карт.

   4. Карта ветрового потенциала на высоте 10 метров для периода 2041-2060 88

   5. Карта ветрового потенциала на высоте 50 метров для периода 2041-2060 77

   6. Карта ветрового потенциала на высоте 100 метров для периода 2041-2060 88

4. Оценка обоснования инвестиций ветровой энергетики на территории России 41

   1. Генератор ветровой энергии.

   2. Методы оценки эффективности инвестиций в возобновляемую энергетику

      1. Оценка срока окупаемости (возврата) инвестиций.

      2. Метод чистой существующей стоимости.

      3. Метод внутренней нормы доходности.

5. Заключение 41

6. Список используемой литературы 42

1. Введение

Целью данной работы является оценка изменения климата для развития ветровой энергетики.

Основными задачами решенными в данной работе в области изменения климата были:

• Использовались данные модельных расчетов по 21 модели за периоды 1980-2000 и 2041-2060 для сценариев А1. Для устранения неопределенностей присущих моделям были рассчитаны разности результатов моделирования за 2 указанных периода. Выбор данных моделей и расчетов следаны в отделе динамической метеорологии ГГО им. Воейково.

• На основе полученных фундаментальных данных для расчета скоростей ветра. По полученным данным о разностях скоростей ветра рассчитали ветровой потенциал для высот 10, 50 и 100 метров. Проведено сравнение данных текущего периода с результатами модельных данных о ветре. Оценка ветрового потенциала на середину 21 века проведена впервые.

В связи с тем, что стратегия развития энергетики предусматривает переход от основных источников энергии к возобновляемым источникам данная проблема является весьма актуальной.

2. Методика расчета ветрового потенциала на территории России.

Для расчетов использовались климатические параметры важные для определения ветрового потенциала такие как средняя скорость ветра по электронному справочнику на всей территории России и результаты модельных данных по этой же характеристики. Далее был рассчитан ветровой потенциал. Более подробно о методике расчета описано ниже.

2.1 Климатические параметры

Климатическая информация, используемая в задачах ветроэнергетики, подразделяется на шесть пунктов:

1. средняя годовая и средняя месячная скорости ветра (климатические нормы скоростей);

2. амплитуда суточного хода скоростей ветра по сезонам;

3. повторяемость (распределение) скоростей ветра по градациям;

4. вертикальный профиль ветра в нижнем 500-метровом слое атмосферы;

5. плотность воздуха;

6. интенсивность турбулентности ветрового потока (отношения стандарта пульсации скорости ветра к средней скорости).

К перечисленным характеристикам необходимы дополнительные комментарии. Пункты 1,2 и 6 относятся к значениям параметра ветра у земли (на стандартном уровне метеорологических измерений: 10-12 м). Для больших высот их значения определяются расчетными способами с помощью эмпирических уравнений. Указанные в пунктах 3 и 4 параметры определяются на основе данных сетевых аэрологических измерений ветра, либо, при наличии соответствующих возможностей, по результатам измерений вертас помощью специализированных метеорологических комплексов на высотных мачтах и башнях. Для пункта 4 при отсутствии данных прямых измерений или невозможности их применения рекомендуется использовать результаты обобщенных аэрокосмических характеристик в нижнем слое атмосферы. Для расчетов ветроэнергоресурсов 500-метрового слоя атмосферы допустимо использовать данные, полученные на основе обобщения аэрологических измерений в слое атмосферы до высоты 500 м. Их можно рассматривать как «унифицированные» показатели для всей территории страны.

Таблица 2.1.1

Изменение характеристик ветрового режима с изменением высоты

Характеристика	Высоты, м
	10	50	100	150	200	250	300	400	500
uс. г, м/с	4,2	6,5	7,2	7,5	7,7	7,9	8,1	8,5	8,8
Ne, Вт/м2	116	253	365	416	454	507	550	620	694
Ϭ, Вт/м2	79	128	158	134	128	128	128	128	128

Значение средней годовой скорости ветра u_с.г. , удельной мощности ветрового потока N_e, а также стандартного отклонения значения N_e на отдельных станциях от среднего по всей стране (ϭ) 500-метрового слоя приведены в табл. 2.1.1, откуда следует, что изменение средней годовой скорости ветра с высотой в нижнем 500-метровом слое атмосферы может быть аппроксимировано степенной функцией,

u(Z)/u(10)=(Z/10)^m (2.1.1)

где показатели степени составляют в среднем для территории страны m≈0,19. (Проведение изыскательских работ по оценке ветроэнергетических ресурсов)