2. Выбор мощности и количества вэу

2.1 Расчет электрической нагрузки проектируемого объекта

Расчет общей нагрузки:

• ;

• .

Для электроснабжения поселка будут использоваться два источника энергии: дизельная электростанция (ДЭС) и ветроэнергетическая установка (ВЭУ), которые работают параллельно друг другу. В период безветрия предполагается использовать дизельную электростанцию. Когда же скорость ветра достигает (8 м/с² и более), дизельная электростанция прекращает свою работу и энергия вырабатывается ветроэнергетической установкой.

Примем расчетное значение мощности дизельной установки равным половине суммарного потребления активной мощности поселком:

• .

Дизельные установки выполняются на стандартный ряд мощностей: 25, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 400, 630 кВт. Округляя полученное значение до ближайшего большего стандартного, принимаем мощность дизельной установки равной 150 кВт.

Необходимо рассчитать максимальное потребление по следующим формулам:

• 

• .

Рассчитаем:

• ;

• 

• 

• 

• 

• 

• 

2.2 Ветроэнергетический расчет

Для определения ожидаемой выработки электроэнергии в конкретном местоположении необходимо располагать данными о распределении скорости ветра по градациям . Учитывая изменчивость скорости ветра во времени, для получения достоверных данных о повторяемости и необходимо иметь ряд наблюдений за период не менее 10 лет по флюгеру или анеморумбометру. Недостатком наземных наблюдений за ветром является существенная их зависимость от степени защищен­ности метеостанции. Практически наблюдения за ветром на метеостанциях характеризуют условия ветрового режима на самой станции, а ни того района, где предполагается устанавливать ВЭУ. Поэтому для того чтобы получить расчетные значения скорости ветра у земли лучше ис­пользовать данные радиозондовых измерений на различных высотах нижнего слоя атмосферы при условии их достоверности и репрезента­тивности. Преимущество такого подхода заключается в том, что здесь используются данные о скорости ветра на высотах, где влияние рельефа и прочих неоднородностей подстилающей поверхности несущественно.

Таблица 1

Технические данные ВЭУ
Марка	ВЭУ-17-250 (Nordex N29/250)	ВЭУ-06-300 (Bonus Combi 300)
Номинальная мощность	250 кВт	300 кВт
Количество лопастей и их позиция	3, против ветра	3, против ветра
Высота оси	50 м	30 м
Минимальная рабочая скорость ветра	3-4 м/с	5 м/с
Максимальная рабочая скорость ветра	25 м/с	25 м/с

Таблица 2

График мощностей ВЭУ
Скорость ветра, м/с	ВЭУ-17-250 (Nordex N29/250)	ВЭУ-06-300 (Bonus Combi 300)
3	2	0
4	12	4
5	24	21,7
6	36	45,8
7	59	75,6
8	93	109,7
9	131	146,9
10	163	183,5
11	194	218
12	213	246
13	225	276
14	237	292,1
15	246	298,9
16	254	302,3
17	261	306,2
18	265	305,1
19	271	300
20	267	290
21	263	275
22	259	260
23	253	250
24	248	245
25	245	245

Таблица 3

Среднемесячная скорость ветра для заданной области (Сумгаит)
месяц	, м/с
январь	7,2
февраль	7,2
март	7,7
апрель	7,0
май	6,3
июнь	6,4
июль	7,0
август	6,9
сентябрь	6,9
октябрь	7,2
ноябрь	6,8
декабрь	6,8

Среднегодовая скорость ветра принимается равной 6,95 м/с.

Для расчета выработки энергии ВЭУ в конкретном пункте на заданной высоте необходимо в значение скорости ветра на уровне флюгера ввес­ти поправку на уменьшение , приведя ее к высоте оси ветроколеса, с учетом рельефа и климатических условий местности.

На основе степенного закона ветра рассчитывается средняя скорость ветра, приведенная к высоте оси ветроколеса.

• – среднегодовая скорость на высоте флюгера;

• высота оси ветроустановки;

• высота флюгера;

• сезонный показатель.

ВЭУ-17-250 (Nordex N29/250):

• .

Среднеквадратическое отклонение скорости для ВЭУ-17-250:

• .

ВЭУ-06-300 (Bonus Combi 300):

• .

Среднеквадратическое отклонение скорости для ВЭУ-06-300:

• 

Таблица 5

Определение годовой выработки электроэнергии ВЭУ-17-250 (Nordex N29/250)
м/с	кВт				кВт
3	2	-1,3296	0,07	0,0156	0,0312
4	12	-1,1069	0,12	0,0267	0,3207
5	24	-0,8842	0,19	0,0423	1,0156
6	36	-0,6615	0,26	0,0579	2,0846
7	59	-0,4388	0,30	0,0668	3,9421
8	93	-0,216	0,32	0,0713	6,6281
9	131	0,0067	0,35	0,078	10,2116
10	163	0,2294	0,36	0,0802	13,069
11	194	0,4521	0,38	0,0846	16,4187
12	213	0,6748	0,38	0,0846	18,0267
13	225	0,8976	0,38	0,0846	19,0423
14	237	1,1203	0,38	0,0846	20,0579
15	246	1,343	0,37	0,0824	20,2717
16	254	1,5657	0,35	0,078	19,7996
17	261	1,7884	0,32	0,0713	18,6013
18	265	2,0111	0,29	0,0646	17,1158
19	271	2,2339	0,27	0,0601	16,2962
20	267	2,4566	0,23	0,0512	13,6771
21	263	2,6793	0,19	0,0423	11,1292
22	259	2,902	0,16	0,0356	9,2294
23	253	3,1247	0,13	0,029	7,3252
24	248	3,3474	0,10	0,0223	5,5234
25	245	3,5702	0,09	0,02	4,9109

где:

• – отклонение центрированной функции;

• – функция распределения от скорости;

• – закон распределения скорости в относительных единицах;

• – мощность ветроустановки по закону распределения скорости в относительных единицах.

Для определения воспользуемся Рис. 1:

Рис. 1. Распределение скорости ветра в безразмерных координатах

Рис. 2. Распределение скорости ветра для ВЭУ-17-250

Определим годовую выработку электроэнергии для ВЭУ-17-250:

• ;

• .

Таблица 6

Определение годовой выработки электроэнергии ВЭУ-06-300 (Bonus Combi 300)
м/с	кВт				кВт
3	0	-1,2568	0,07	0,0173	0
4	4	-1,0099	0,12	0,0296	0,1185
5	21,7	-0,763	0,19	0,0469	1,018
6	45,8	-0,516	0,26	0,0642	2,9402
7	75,6	-0,2691	0,30	0,0741	5,6
8	109,7	-0,0222	0,32	0,079	8,6677
9	146,9	0,2247	0,35	0,0864	12,6951
10	183,5	0,4716	0,36	0,0889	16,3111
11	218	0,7185	0,38	0,0938	20,4543
12	246	0,9654	0,38	0,0938	23,0815
13	276	1,2123	0,38	0,0938	25,8963
14	292,1	1,4593	0,38	0,0938	27,4069
15	298,9	1,7062	0,37	0,0914	27,3069
16	302,3	1,9531	0,35	0,0864	26,1247
17	306,2	2,2	0,32	0,079	24,1936
18	305,1	2,4469	0,29	0,0716	21,8467
19	300	2,6938	0,27	0,0667	20,01
20	290	2,9407	0,23	0,0568	16,4691
21	275	3,1877	0,19	0,0469	12,9012
22	260	3,4346	0,16	0,0395	10,2716
23	250	3,6815	0,13	0,0321	8,0247
24	245	3,9284	0,10	0,0247	6,0494
25	245	4,1753	0,09	0,0222	5,4444

Определим годовую выработку электроэнергии для ВЭУ-06-300:

• ;

• .

Рис. 3. Распределение скорости ветра для ВЭУ-06-300

Зная график нагрузки (в процентном соотношении) и суммарную мощность поселка, определим потребляемую мощность в зимний и летний периоды.

Таблица 7

График нагрузки (в процентах)
Часы	Время года
	Зима	Лето
1-2	25	0
3-4	25	0
5-6	25	0
7-8	25	0
9-10	100	75
11-12	100	75
13-14	100	75
15-16	100	75
17-18	50	25
19-20	50	25
21-22	50	25
23-24	50	25

Рис. 4. Суточный график нагрузки (в зимнее время)

Рис. 4. Суточный график нагрузки (в летнее время)

Энергия, потребляемая посёлком рассчитывается по следующей формуле:

где:

• – часовая нагрузка зимой в процентах;

• – часовая нагрузка летом в процентах;

• количество зимних дней (215);

• количество летних дней (150);

• длительность нагрузки в сутки.