2.1.6. Расчет высоты башни ветротурбины

При расчете ВЭУ необходимо определить высоту башни H. ВЭУ большой мощности имеют обычно многосекционные башни и могут быть изготовлены с различной высотой H_j. Выбор высоты башни ВЭУ зависит от длины L лопасти ВТ и мощности Р_{ВЭУ НОМ}.

Величина Н для ВЭУ в КР определяется по соотношению

Н = (1,8 … 2,5) L (2.25)

Большие значения коэффициента в (2,9) соответствуют лучшему использованию потенциала ветра, поскольку скорость ветра V_hij на высоте оси ротора ВТ – на высоте башни H_j для j–той ВЭУ равняется

_(2.26)

где V_hji – i–тая скорость ветра на высоте оси ротора H_j для j–той ВЭУ; V_i– среднесуточная i–тая скорость ветра на высоте H₀ метеостанции; k - коэффициент Хеллмана.

Величина коэффициента Хельмана k зависит от характеристики поверхности на площадке ВЭС и указывается по вариантам в разделе 2.2, где и выполняется расчет по (2.26).

2.1.7. Пример расчета параметров вэу

Исходные данные: Р_{ВЭУ НОМ} = 630 кВт, V_НАЧ = 4 м/с; V_НОМ = 13 м/с

ΔР_ВП – удельная мощность ветрового потока при скорости ветра V_НОМ = 13 м/с по (2.3)

= 1,226*10^-3 * = 1,347 кВт/м²

Эффективная выходная удельная мощности ΔР на 1 м² ометаемой поверхности ВТ по (2.2)

= 1,347*0,31*0,8 = 0,334 , кВт/м²

ρ – плотность воздуха, принимается 1,226 кг/м³;

С_Р – средний коэффициент использования энергии ветра, принимается 0,31;

η – суммарный КПД ВЭУ, равный η = η_А * η_РЕД * η_ЭГ , принимается 0,8.

Площадь ометаемой поверхности ВТ по (2.5)

= 630 / 0,334 = 1886 м²

Диаметр ротора и длина лопасти ВТ по (2.6) и (2.7)

= = 49 м = 49 / 2 = 24,5 м

Число оборотов ротора n в минуту по (2.8) при Z = 6,0

= = 32 об/мин

Расчет мощностной характеристики ВЭУ на первом участке характеристики (2.1) в зависимости от скорости ветра производим по формуле (2.24) и представляем в табл.2.4.:

*10^-3 = 1,226*0,31*1886*0,8* *10^-3, кВт

Таблица 2.4. Мощность ВЭУ в зависимости от скорости ветра в диапазоне от

V_НАЧ = 4 м/с до V_НОМ = 13 м/с

Vi ,м/с	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Pi ,кВт	18,35	35,84	61,93	98,34	146,8	209,01	286,71	381,62	495,44	629,91

График зависимости мощности ВЭУ от скорости ветра в интервале от скорости ветра от V_НАЧ до V_НОМ представлен на рис.2.5.

2.2. Расчет фактической реализуемой мощности и выработки электроэнергии одной одиночно стоящей вэу на площадке вэс.

Исходными данными для расчета являются:

V_СР.Г. – среднегодовая скорости ветра, м/с, по результатам измерений на метеопосту в районе ВЭС, на высоте H₀ метеостанции – табл. В1;

П_i(V_i) – повторяемость (вероятность) дней в году со среднегодовой скоростью ветра по интервалам ΔV=1м/с – по варианту табл. П1;

Значения коэффициентов распределения Вейбулла вероятности F_i скорости ветра от среднегодовых скоростей ветра;

H_hj – выбранная высота башни ВЭУ ( по п.2.1.6);

Характеристика поверхности на площадке ВЭС – табл. ПВ.

2.2.1.Определение коэффициентов распределения Вейбулла для заданной среднегодовой скорости (по варианту – табл. В1)

Зависимость коэффициентов распределения Вейбулла вероятности F_i скорости ветра от среднегодовых скоростей ветра V_СР.Г. на территории Украины приведена в табл.2.5.

Таблица 2.5. Коэффициентов распределения Вейбулла вероятности F_i скорости ветра

Среднегодовая скорость ветра, м/с	Коэффициенты
	а, м/с	b , м/с	с, о.е.
VСР.Г. < 4,25	- 0,8	4,7	1,4
4,25 VСР.Г.< 4,75	- 1,25	6,4	1,6
4,75 VСР.Г.< 5,25	- 0,55	6,1	1,4
5,25 VСР.Г.< 5,75	- 1,0	7,2	1,6
5,75 VСР.Г.< 6,25	- 0,95	7,2	1,6

Расчет коэффициентов распределения Вейбулла вероятности F_i скорости ветра на высоте центра ротора ВТ выполняется по формулам:

А = а*(0,1*Н)^0,143 (2.27)

В = b*(0,1*Н)^0,143 (2.28)

С = с;

где Н – высота центра ротора ВТ – высота башни ВЭУ, м.

Определение вероятностей минимальной(начальной) F_НАЧ , максимальной F_МАКС и рабочей (номинальной) F_НОМ соответствующих скоростей ветра V_НАЧ , V_НОМ, V_МАКС. производится по формулам:

(2.29)

(2.30)

(2.31)

Расчет по (2.27)…(2.31) выполняется для интервала среднегодовой скорости ветра V_СР.Г. по варианту согласно табл. В1.

Значения начальной V_НАЧ. , номинальной V_НОМ. и максимальной V_МАКС скоростей ветра в (2.29)…(2.31) принимаются по исходным данным (раздел 2.1.).