Электроснабжение от ветроэнергетических установок




 

Основным типом ветродвигателя в настоящее время является двигатель крыльчатой конструкции, в котором вращающий момент создается за счет аэродинамических сил, возникающих на лопастях рабочего ветроколеса. В большинстве стран выпускают и применяют только крыльчатые ветродвигатели. Они отличаются большими коэффициентами использования энергии ветра и значительно большей быстроходностью.

Для оценки эффективности применения ВЭУ из кадастра ветроэнергетических ресурсов должны быть определены следующие основные показатели для предполагаемого места установки станции:

- среднегодовая и среднемесячная скорость ветра, на уровне ступицы ветроколеса (м/с);

- время энергозатиший и отключения ВЭУ из-за сильного ветра на уровне ступицы ветроколеса, , (час).

Техническая выполнимость проекта

Основными техническими характеристиками любой ВЭУ являются три критические скорости ветра, которые определяют ее рабочий режим:

- – минимальная или пусковая скорость – это скорость ветра при которой происходит пуск ветроколеса;

- – рабочая скорость, т.е. скорость ветра, при которой ВЭУ вырабатывает номинальную мощность;

- – буревая скорость, т.е. скорость ветра, при превышении которой выработка электроэнергии невозможна, так как ВЭУ должна быть остановлена во избежание механических повреждений.

Для наиболее распространенных в настоящее время ветродвигателей крыльчатой конструкции с горизонтальной осью вращения =2,0-4,0 м/с. На сегодняшний день, проект электроснабжения автономного объекта от ВЭУ технически возможен при выполнении условия: >2,0 м/с. В таблице 10 приведена шкала силы ветра по Бофорту у земной поверхности (на высоте 10-и метров над открытой ровной поверхностью).

Определение установленной мощност и ВЭУ

Принцип действия всех ветродвигателей заключается во вращении ветроколеса с лопастями под напором ветра. Вращающий момент ветроколеса через систему передач передается на вал генератора, вырабатывающего электроэнергию.

Кинетическая энергия воздушного потока с площадью поперечного сечения , имеющего плотность и скорость равна:

.

Для упрощения расчетов и, учитывая малую изменчивость значений плотности, используют величину плотности для стандартной атмосферы: =1,226 кг/м.

Механическая энергия ветродвигателя определяется коэффициентом использования энергии ветра , зависящего от типа ветродвигателя и режима его работы. Максимальное значение для быстроходных колес достигает 0,45-0,48.

Таблица 10 – Сила ветра по Ботфорту

Примечания:

1. Шкала Бофорта – условная шкала для визуальной оценки силы ветра в баллах по его действию на наземные предметы и по волнению на море.

2. Серым цветом выделен диапазон нормальной работы большинства стандартных ветрогенераторов.

 

 

Электрическая мощность генератора ветроэнергетической установки может быть определена по формуле:

,

где – радиус ветроколеса; – КПД электромеханического преобразователя энергии.

Так как величина электрической мощности, вырабатываемой ВЭУ, пропорциональна кубу скорости ветра, суммарная установленная мощность ветроэлектростанций должна определяться в соответствии со среднемесячной скоростью ветра в месте установки станций, минимальной в течение года, и рабочей скорости ВЭУ , при которой она вырабатывает номинальную мощность.

При < ,

при > ,

где – установленная мощность автономного объекта электроснабжения, кВт.

Для современных конструкций ВЭУ величина составляет:

=7,0-12,0 м/с.

 

Расчет экономических показателей

Для определения критериев экономической эффективности ВЭУ использованы технико-экономические показатели оборудования для ветроэнергетики, выпускаемого отечественными производителями [3].

Проведенный сравнительный анализ стоимостных показателей ветроустановок показал, что удельная стоимость 1 кВт установленной мощности ВЭУ мало зависит от ее полной мощности, и составляет:

=40000-60000 р./кВт.

В состав полнокомплектной ВЭУ входят электрический генератор, мачта ВЭУ и ветроколесо, система контроля напряжения, инвертор, аккумуляторная батарея. Полная стоимость комплектного оборудования ВЭУ определяется из выражения:

.

К капитальным затратам на ВЭУ следует также отнести стоимость проектных и строительных работ по определению месторасположения и установки станции на местности. Значения этих сатьей расходов могут быть приняты, например такими:

; ,

где – коэффициент затрат на установку станции, (о.е.).

Затраты на установку станции включают в себя подготовку площадки и фундамента под ВЭУ и ее монтаж. Величина коэффициента в расчетах принималась постоянной и равной 0,04.

К эксплутационным расходам следует отнести затраты на обслуживание и ремонт :

; ,

где – коэффициент затрат на ремонт (о.е.), принимаемый равным 0,2.

Количество кВ тч электроэнергии, которое способно выработать ВЭУ в год, определяется из выражения:

, кВтч,

где – время энергозатиший и отключения ВЭУ из-за сильного ветра на уровне ступицы ветроколеса, (час).

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-03-31 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: