Мощностная характеристика ВЭА

Методические указания по выполнению 1-горазделакурсовой работы.

Гибридная ветро– солнечнаяэлектрогенерирующая установка, структурная схема которой представлена на рис. 1, предназначена для электроснабжения потребителей локальной системы электроснабжения.

Величина солнечной радиации и потенциал ветровой энергии сильно зависят от местных климатических характеристик и имеют ярко выраженный сезонный характер. Использование в одной установке двух энергоисточников (солнце и ветер) существенно повышает обеспеченность электроснабжения потребителей локальной системы электроснабжения.

Основными показателями, по которым оценивается эффективность СВЭУ, является установленная мощность и возможная максимальная выработка электроэнергии за год.

Исходные данные, необходимые для выполнения курсовой работы, приведены в таблицах 1 и 2.

Другая необходимая информация дается в приложении, а значения коэффициентов и некоторых физических параметров – непосредственно в пояснениях к расчетным формулам.

 

Рис. 1. Структурная схема гибридной СВЭУ для автономного электроснабжения.

 

ВЭА – ветроэлектрический агрегат,

ФЭБ – фотоэлектрическая батарея,

БЦ – блок управления,

АБ – аккумуляторная батарея,

И – инвертор.

 

Таблица 1. Варианты исходных данных по ветроэлектрическому агрегату (ВЭА) и фотоэлектрической батареи (ФЭБ).

Показатели

Обозначение

Размерность

Последняя цифра шифра

Диаметр ветроколеса

D

м

2,5

Расчетная скорость ветра

Jp

м/с

Рабочий диапазон скоростей ветра

JнJmax

м/с

3¸20

3,5¸22

3,5¸25

4¸25

4¸25

4,5¸25

4,5¸25

5¸30

5¸30

5¸30

Высота оси ветроколеса

H

м

Пиковая мощность фотомодуля

P

Вт

Число фотомодулей

n

шт

 

 

 

Таблица 2.Климатические характеристики для места расположения гибридной установки.

№ вар-таПредпоследняя цифра шифра	Место расположения установки и параметр «g»	Климатические характеристики	Размерность	Месяц	Год	Высота флюгера h, м.
	г. Астрахань g=1,5	Vcp	м/с	5,2	5,4	5,7	5,6	5,5	4,9	4,2	4,1	4,3	4,5	5,0	5,0	5,0	11,0
Ec	кВт*ч/м2	56,1	77,9	122,5	161,6	187,8	197,7	184,5	189,9	164,0	124,7	80,2	46,9	1593,6	-
	п. Джубги g=1,25	Vcp	м/с	7,0	6,5	6,4	4,1	3,7	3,6	3,8	3,8	4,4	5,2	5,8	7,2	5,1	11,0
Ec	кВт*ч/м2	62,0	80,2	103,5	125,0	163,0	184,9	198,1	197,0	161,6	141,7	92,8	61,7	1571,4	-
	г. Кашира g=1,75	Vcp	м/с	5,2	5,3	5,0	4,6	4,2	3,7	3,5	3,4	3,9	4,5	5,2	5,3	4,5	11,0
Ec	кВт*ч/м2	20,6	53,0	108,4	127,6	166,3	163,0	167,7	145,0	104,6	60,7	34,8	22,0	1173,7	-
	г. Цимлянск g=1,25	Vcp	м/с	5,9	6,3	5,7	5,5	5,0	4,5	4,1	4,4	4,4	5,0	6,5	5,5	5,2	10,0
Ec	кВт*ч/м2	31,4	46,5	96,5	132,6	186,1	197,7	187,3	172,2	117,4	69,8			1294,5	-
	г. Холмск g=1,5	Vcp	м/с	6,8	6,1	6,2	6,9	6,3	4,6	4,3	4,4	5,8	6,8	6,7	5,5	6,0	16,0
Ec	кВт*ч/м2	102,2	132,7	175,4	149,1	153,7	142,2	136,6	131,5	130,4	124,2	94,8	87,2	1560,2	-
	г. Махачкала g=1,5	Vcp	м/с	6,2	6,5	6,6	6,7	6,0	5,4	5,1	5,6	5,6	5,8	6,6	6,2	6,0	12,0
Ec	кВт*ч/м2	32,1	45,1	67,5	86,0	100,1	106,1	100,1	87,1	68,5	52,0	37,0	27,7	809,3	-
	г. Петрозаводск g=1,25	Vcp	м/с	4,0,	3,8	4,0	3,7	3,6	3,5	3,2	3,1	3,5	4,0	4,1	4,1	3,7	11,0
Ec	кВт*ч/м2	16,8	36,9	116,4	127,7	148,1	166,3	163,7	128,6	77,3	36,7	13,5	2,8	1034,6	-
	п. Преображение g=1,5	Vcp	м/с	5,0	4,6	4,3	3,9	3,7	3,5	3,0	3,0	3,8	4,1	4,3	4,7	4,0	10,8
Ec	кВт*ч/м2	169,0	171,8	173,0	138,1	127,7	109,6	109,1	121,7	144,1	147,5	130,3	139,5	1681,3	-
	г. Петропавловск g=1,25	Vcp	м/с	9,1	8,4	9,1	7,6	5,7	4,6	4,7	4,2	5,5	7,6	8,2	9,4	7,0	10,0
Ec	кВт*ч/м2	70,6	95,9	142,3	148,1	147,4	142,5	137,6	140,9	120,2	118,0	81,6	69,8	1414,9	-
	г. Ростов-на-Дону g=1,5	Vcp	м/с	6,5	7,0	6,8	6,4	5,6	4,6	4,3	4,2	4,4	5,4	7,0	7,0	5,8	13,0
Ec	кВт*ч/м2	31,8	47,2	98,0	134,6	189,0	200,8	190,2	174,9	119,2	70,8	36,5	21,4	1314,4

 

Мощностная характеристика ВЭА.

1.1.1. Расчетная мощность ВЭА.

Расчетная мощность определяется из выражения:

 

(1)

 

где r=1,226 кг/м³ – плотность воздуха;
F=pD²/4 - ометаемая площадь ветроколеса в м2;
J_p - расчетная скорость ветра в м/с;
c_p=0,3¸0,4- коэффициент использования энергии ветра;
h_Г=0,9¸0,95 - КПД генератора.

Значения D и J_p выбираются из таблицы 1.

Меньшие значение c_p и h_Г принимаются для ВЭА с D£8м, а большие – для D>8 м.

1.1.2. Построение мощностной характеристики ВЭА.

Мощностная характеристика ВЭА определяется расчетом:

 

(2)

 

где J - скорость ветра.

Причем необходимо учитывать специфику работы ВЭУ, которая заключается в том, что при:

 

 

По выражению (2) проводится вычисление N_ВЭА, заполняется таблица 3 и строится (на миллиметровке) график расчетной мощностной характеристики вида N_ВЭА=f(J) (рис.2).

Таблица 3.Значения N_ВЭА в зависимости от скорости ветра.

J, м/с
NВЭА, кВт
J, м/с
NВЭА, кВт

 

 

 

Рис.2. Вид мощностной характеристики ВЭА.