1. Выбор мощности и количества вэу

1. Расчет электрической нагрузки проектируемого объекта

Определим расчетную нагрузку поселка по формулам:

(1.1)

(1.2)

где:

P_i – активная нагрузка i-го объекта, по таблице В1, кВт;

n = 7 – количество объектов в поселке;

k_m = 0,9 – коэффициент максимума, учитывающий неодновременность максимумов электрической нагрузки объектов ;

- коэффициент мощности нагрузки

Тогда по формуле (1.1) получим:

кВт

Для расчета реактивной мощности определим значения cosφ (tgφ) для объектов поселка:

Жилой сектор: cosφ₁=0,9; tgφ₁=0,48

Промышленный сектор: cosφ₂=0,8; tgφ₂=0,75

Теплица: cosφ₃=0,6; tgφ₃=1,33

Освещение поселка (используются лампы ДРЛ): cosφ₄=0,5; tgφ₄=1,73

Ферма: cosφ₅=0,8; tgφ₅=0,75

Птицефабрика: cosφ₆=0,8; tgφ₆=0,75

Гараж: cosφ₇=0,8; tgφ₇=0,75

Тогда по формуле (1.2) получим:

На основании проведенных расчетов с использованием таблицы В2 получим график нагрузки поселка:

Таблица 1.1. График нагрузки поселка

t, ч	1-2	3-4	5-6	7-8	9-10	11-12	13-14	15-16	17-18	19-20	21-22	23-24
Рз, кВт	89,64	89,64	89,64	89,64	298,8	298,8	239,04	239,04	119,52	119,52	89,64	89,64
Рл, кВт	59,76	59,76	59,76	59,76	253,98	253,98	209,16	253,98	253,98	209,16	209,16	209,16

а б

Рис. 1.1. График нагрузки а – в зимний период; б – в летний период

Годовое потребление электроэнергии поселком:

, (1.3)

где:

мощности в зимний и летний период соответственно (по таблице 1.1);

дней – количество зимних дней в году, дней – количество летних дней в году.

Тогда по формуле (1.3):

кВт*ч

1.2. Ветроэнергетический расчет

Высота оси ВЭУ определяется добавлением к высоте башни 1,5 м, тогда:

Н_{оси ВЭУ-1} = 31+1,5=32,5 м; Н_{оси ВЭУ-2} = 55+1,5=56,5 м

Годовой график скоростей ветра приведем к высоте оси вращения ВЭУ по формуле:

, (1.4)

где m = 0,2 – среднегодовой коэффициент возрастания скорости ветра с высотой в нижнем 100-метровом слое атмосферы

Тогда:

Также определим среднеквадратическое отклонение скорости ветра:

Рассчитаем значения коэффициентов Z_i по формуле (1.5):

, (1.5)

где U_i = 0…25 м/с – значения скоростей ветра.

Далее, исходя из распределения скоростей ветра (рис. 1.2) по известным коэффициентам Z_i определим значения σf(u). Так как населенный пункт Анадырь находится в районе Дальнего Востока, воспользуемся кривой 1.

Рис.1.2. Распределение скоростей ветра в безразмерных координатах

1 – для Дальнего Востока, 2 – для остальных регионов бывшего СССР

Расчет произведем по формуле (1.5), результат представим в таблице 1.2 и 1.3:

Таблица 1.2. Значения коэффициентов Z_i и σ*f(u) для ВЭУ-1

Ui, м/с	Zi	σ*f(U)
0	-2,00	0,03
1	-1,79	0,1
2	-1,58	0,13
3	-1,37	0,25
4	-1,16	0,4
5	-0,95	0,44
6	-0,75	0,39
7	-0,54	0,37
8	-0,33	0,32
9	-0,12	0,29
10	0,09	0,27
11	0,30	0,24
12	0,51	0,21
13	0,72	0,2
14	0,93	0,18
15	1,14	0,17
16	1,35	0,16
17	1,56	0,13
18	1,76	0,09
19	1,97	0,08
20	2,18	0,06
21	2,39	0,04
22	2,60	0,018
23	2,81	0,016
24	3,02	0
25	3,23	0

Таблица 1.3. Значения коэффициентов Z_i и σ*f(u) для ВЭУ-2

Ui, м/с	Zi	σ*f(U)
0	-2,00	0,03
1	-1,81	0,10
2	-1,63	0,13
3	-1,44	0,25
4	-1,25	0,40
5	-1,06	0,44
6	-0,88	0,39
7	-0,69	0,37
8	-0,50	0,32
9	-0,31	0,29
10	-0,13	0,27

Продолжение таблицы 1.3. Значения коэффициентов Z_i и σ*f(u) для ВЭУ-2

Ui, м/с	Zi	σ*f(U)
11	0,06	0,24
12	0,25	0,21
13	0,43	0,20
14	0,62	0,18
15	0,81	0,17
16	1,00	0,16
17	1,18	0,13
18	1,37	0,09
19	1,56	0,08
20	1,74	0,06
21	1,93	0,04
22	2,12	0,02
23	2,31	0,02
24	2,49	0,00
25	2,68	0,00

Далее произведем расчет с помощью распределения скорости ветра в безразмерных координатах.

Определим f(u) – значения функции распределения по формуле (1.6) и построим их:

(1.6)

Таблица 1.4. Значения функции распределения для ВЭУ-1

Ui, м/с	σ*f(U)	f(U), ч
0	0,03	54,96
1	0,1	183,21
2	0,13	238,17
3	0,25	458,02
4	0,4	732,83
5	0,44	806,12
6	0,39	714,51
7	0,37	677,87
8	0,32	586,27
9	0,29	531,30
10	0,27	494,66

Продолжение таблицы 1.4. Значения функции распределения для ВЭУ-1

Ui, м/с	σ*f(U)	f(U), ч
11	0,24	439,70
12	0,21	384,74
13	0,2	366,42
14	0,18	329,78
15	0,17	311,45
16	0,16	293,13
17	0,13	238,17
18	0,09	164,89
19	0,08	146,57
20	0,06	109,93
21	0,04	73,28
22	0,018	32,98
23	0,016	29,31
24	0	0,00
25	0	0,00

Проверка: Σ = 8398,27 ч < 8760 ч

Рис. 1.3. Распределение скоростей ветра для ВЭУ-1

Таблица 1.5. Значения функции распределения для ВЭУ-2

Ui, м/с	σ*f(U)	f(U), ч
0	0,03	49,21
1	0,10	164,03
2	0,13	213,23
3	0,25	410,06
4	0,40	656,10
5	0,44	721,71
6	0,39	639,70
7	0,37	606,90
8	0,32	524,88
9	0,29	475,67
10	0,27	442,87
11	0,24	393,66
12	0,21	344,45
13	0,20	328,05
14	0,18	295,25
15	0,17	278,84
16	0,16	262,44
17	0,13	213,23
18	0,09	147,62
19	0,08	131,22
20	0,06	98,42
21	0,04	65,61
22	0,02	29,52
23	0,02	26,24
24	0,00	0,00
25	0,00	0,00

Проверка: Σ = 7518,94 ч < 8760 ч

Рис. 1.4. Распределение скоростей ветра для ВЭУ-2

Для каждой ВЭУ определим величину годовой выработки электроэнергии, исходя из известной энергетической характеристики ВЭУ P_ном(U):

(u), (1.7)

где:

P_i – значения номинальной мощности ВЭУ при i-й скорости ветра по таблице В4,

(u) – по таблицам 1.4, 1.5.

Тогда по формуле (1.7):

Произведем расчет с помощью распределения Вейбулла.

Определим f(u) – значения функции распределения Вейбулла и построим ее:

(1.8)

где:

K=1,97 – параметр формы;

Расчет произведем по формуле (1.8), результат представим в таблицах 1.6 и 1.7.

Таблица 1.6. Значения функции распределения Вейбулла для ВЭУ-1

Ui, м/с	f(U), ч
0	0,00
1	162,53
2	309,66
3	438,42
4	544,06
5	623,22
6	674,39
7	697,96
8	696,01
9	671,96
10	630,16
11	575,38
12	512,41
13	445,67
14	378,96
15	315,30
16	256,87
17	205,01
18	160,37
19	123,01
20	92,54
21	68,31
22	49,48
23	35,19
24	24,56
25	16,84

Проверка: Σ = 8708,25 ч < 8760 ч

Рис. 1.5. Распределение Вейбулла для ВЭУ-1

Таблица 1.7. Значения функции распределения Вейбулла для ВЭУ-2

Ui, м/с	f(U), ч
0	0,00
1	130,95
2	250,86
3	358,35
4	450,23
5	523,94
6	577,94
7	611,78
8	626,08
9	622,39
10	603,01
11	570,71
12	528,58
13	479,70
14	427,03
15	373,18
16	320,36

Продолжение таблицы 1.7. Значения функции распределения Вейбулла для ВЭУ-2

Ui, м/с	f(U), ч
17	270,32
18	224,30
19	183,08
20	147,06
21	116,27
22	90,51
23	69,38
24	52,39
25	38,97

Проверка: Σ = 8647,39 ч < 8760 ч

Рис. 1.6. Распределение Вейбулла для ВЭУ-2

Для каждой ВЭУ определим величину годовой выработки электроэнергии, исходя из известной энергетической характеристики ВЭУ P_ном(U) по формуле (1.7), где (u) – по табл. 1.6, 1.7.

Тогда: