Климатологическая оценка ветроэнергетического потенциала на различных высотах : на примере Юго-Востока Европейской территории России

• Автор: Рыхлов, Александр Богданович
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 255 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

1.1. Краткий очерк развития ветроэнергетики

1.2. Основы теории утилизации энергии ветра

1.3. Развитие требований ветроэнергетики к

климатологическому обеспечению

1.4. Учет местных климатологических особенностей в ветроэнергетике

1.5. Анализ качества исходных данных

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВЫРАВНИВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ВЕТРА

2.1. Развитие учения о выравнивании распределения скоростей ветра

2.2. Принципы выбора оптимального теоретического закона распределения скоростей ветра
2.3. Оценка параметров оптимального закона распределения
2.4. Совмещение и обобщение законов распределения
2.5. Обобщение законов распределения по территории и высоте
3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ
ВЕТРА С ВЫСОТОЙ
3.1 Методы построения вертикальных профилей ветра
3.2. Вертикальные профили климатических параметров ветра
4. КЛИМАТО-ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РЕШЕНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
4.1. Метод оценки средней скорости ветра на различных
уровнях

4.2. Метод оценки производительности ВЭУ
4.3. Методы оценки эксплуатационных характеристик ВЭУ
5. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СИЛЫ И ИЗМЕНЧИВОСТИ ВЕТРА
ВБЛИЗИ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
5.1. Особенности циркуляции атмосферы в регионе
5.2. Характеристика подстилающей поверхности
5.3. Ветер вблизи земной поверхности
5.4. Мощность ветрового потока
5.5. Длительность энергоактивных и слабых ветров
6. ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ЮГО-ВОСТОКА ЕТР
НА РАЗЛИЧНЫХ ВЫСОТАХ
6.1. Общие закономерности географического распределения характеристик ветроэнергетического потенциала
6.2. Изменение ветроэнергетического потенциала во времени
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

введенні;
Актуальность работы. Важным условием экономического развития общества является рациональное использование и экономия топливно-энергетических ресурсов. В достижении этой цели может помочь вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии. Их внедрение не только снизит все возрастающие темпы истощения топливносырьевой базы, но и окажет благоприятное влияние на состояние окружающей среды. В последние годы при разработке новых технологий получения энергии очень большое внимание уделяют освоению ветроэнергоресурсов. Современный опыт эксплуатации ветроэнергетических установок (ВЭУ), преимущественно в странах с ограниченными углеводородными ресурсами, показывает, что в ряде мест себестоимость производимой ими электроэнергии успешно конкурирует с традиционной энергетикой. Это открывает новые перспективы в решении энергетических проблем регионов и государств. Однако проблема поиска перспективных площадок для размещения ВЭУ окончательно не решена и требует целенаправленных исследований ветрового режима различных территорий не только вблизи земной поверхности, но и на различных высотах приземного слоя атмосферы.
Метеорологические аспекты проблемы ветроэнергетики активно дебатируются в рамках Всемирной метеорологической организации. В нашей стране также отмечается повышение интереса к этой проблеме, однако метеорологи еще в недостаточной степени привлечены к ее решению. Анализ литературы, посвященной как изучению ветрового режима вообще и ветроэнергетике в особенности, свидетельствует, что Юго-Восточная территория России (ЮВ ЕТР) в этом отношении является менее изученной по сравнению с другими регионами, например, северо-запада России [М.М. Борисенко, 2007], Кольского полуострова [В.А. Минин, 2001], Татарстана [P.C. Адрахманов, Ю.П.

В третью часть включены климатические характеристики для расчета конструкций ВЭУ на прочность и устойчивость. Они включают в себя: расчетное ветровое давление (ветровой напор) и его изменение по высоте сооружения, интенсивность турбулентности и коэффициент порывистости ветра, ускорение ветра в порыве, расчетные экстремальные значения голо-ледно-изморозевых отложений на поверхности опор и лопастей ВЭУ.
В РД 52.04.275-89, на наш взгляд, справедливо отмечается, что о перспективности участка территории для размещения ВЭУ нельзя судить лишь по одной какой-либо приоритетной характеристике ветрового режима. В качестве таковой часто используют средние значения скорости ветра или рассчитанные по ним значения удельной мощности [162]. Как будет показано ниже, такие расчеты занижают фактический энергопотенциал в 3-4 раза, а это влечет за собой ошибочные хозяйственные решения и снижает привлекательность инвестиций в ветроэнергетику.
Большинство рассмотренных работ ориентировано на оценку ветроэнергетического потенциала вблизи земной поверхности. Можно сказать, что они обеспечивают «малую» ветроэнергетику, призванную использовать энергию ветра в качестве энергосберегающих технологий. У небольших ВЭУ ось ветроколеса располагается на высотах около 20 м. Для ВЭУ, высота башни которых составляет 100-120 м, необходим учет изменения удельной мощности и выработки энергии, которые весьма существенны. Однако до настоящего времени вопрос о восстановлении режима ветра на требуемой высоте окончательно не решен. Поэтому одной из важнейших задач настоящего исследования является разработка методики оценки ветроэнергетического потенциала на любой высоте установки оси ветроколеса ВЭУ в приземном слое атмосферы. Это важно и потому, что до настоящего времени очень часто ветроэнергетический потенциал оценивался по средней скорости ветра на высоте флюгера. Так к наиболее перспективным в плане запасов ветроресурсов относят районы со скоростями ветра 5 и более м/с на