Среднемноголетние скорости ветра и параметры распределения Вейбулла на разной высоте

Высота, м	10,00	30,00	50,00	70,00	90,00	110,00
mо	0,20	0,20	0,20	0,20	0,20	0,20
, м/с	3,94	4,88	5,39	5,76	6,05	6,29
g, о.е.	1,57	1,57	1,57	1,57	1,57	1,57
b, м/с	4,38	5,43	6,00	6,41	6,73	7,00

 

Рис.4 – Вертикальный профиль среднемноголетней скорости ветра

 

 

Определение экстремальной скорости ветра при g =1,57 производим по формуле (6), результаты расчета представлены в таблице 6.

Таблица 6

Экстремальные скорости ветра на разной высоте и за разные периоды времени

Период времени	5 лет	20 лет	50 лет
на высоте 10 м	20,9	22,5	23,5
на высоте 30 м	25,9	27,9	29,2
на высоте 50 м	28,6	30,8	32,2
на высоте 70 м	30,5	32,9	34,4
на высоте 90 м	32,0	34,6	36,1
на высоте 110 м	33,3	36,0	37,6

В соответствии со значением экстремальной скорости ветра на заданной площадке могут быть установлены ВЭУ всех трех классов безопасности с высотой башни до 100 м.

Пример 3

Укажите модели ВЭУ из таблицы 7, которые не могут быть установлены в соответствии с климатическим исполнением (УХЛ) и с классом безопасности на рассматриваемой площадке с ветровыми условиями: С_v =0,56; среднемноголетняя скорость на высоте 10 м - 5,4 м/с; модель вертикального профиля ветра: m=13,072×V^{-2, 492}; значения турбулентности на различных высотах представлены на рисунке 5.

Таблица 7

Технические параметры выбранных вариантов ВЭУ

№ в базе	Модель	Nуст, кВт	D, м	Класс	Vmin, м/с	VpN, м/с	Vmax, м/с	Тмах, гр.С	Тип регул.	Нб, М
	АОС15/50			II	4,0	12,5		-40	Stall
	E-3120			II-A	3,0	12,0		-40	Stall	30/40
	Northwind 100			II-A	3,0	14,0	ND	-40	Stall
	29-STALL-200 kW			I	3,0	14,0		-40	Stall	30/40
	200/30			II-A	4,0	14,0		-20	Stall	30-50
	A27/225			II	3,5	13,5		-20	Pitch
	29-STALL-225 kW			I	3,0	14,0		-40	Stall	30/40
	29-225			I-A	4,0	15,0		-20	Stall	30/40/50
	I-29/250			ND	3,5	15,5		-20	Stall
	250/28			II-A	4,0	14,5		-20	Stall

 

 

Рис.5 - Значения турбулентности на различных высотах

 

С учетом климатических условий на рассматриваемой площадке были оставлены только 5 моделей ВЭУ УХЛ исполнения с разной высотой башни, т.е. были исключены модели под номерами: 5, 6, 8, 9, 10, которые в таблице 7 выделены серой заливкой.

Интенсивность турбулентности при скорости 15 м/с на высотах более 20 м ниже, чем для класса С (см.рис.5), т.е. ВЭУ всех классов по интенсивности турбулентности проходят.

Для оценки экстремальной скорости ветра на высоте оси ветроколеса был произведен расчет параметра распределения Вейбулла по формуле Гарцмана: = 0,56^–1,069=1,859. Поскольку g > 1,77, то V_экс = 5× V_{о .} Если бы при данных ветровых условиях оценку экстремальной скорости ветра производили по распределению Гамбелла, то получили существенное занижение экстремальной скорости ветра, поскольку для этого случая .

Расчет среднемноголетней скорости ветра на высоту ВК (30 м и 40 м) производим по степенной зависимости вертикального профиля ветра, определив показатель степени по заданной модели
m=13,072×V^-2,492=13,072×5,4^-2,492=0,196. Среднемноголетние и экстремальные скорости ветра на разной высоте представлены в таблице 8.

Таблица 8

Среднемноголетние и экстремальные скорости ветра на разной высоте

Высота, м	Среднемноголетняя скорость, м/с	Экстремальная скорость ветра, м/с
	5,4
	6,7	33,5
	7,1	35,5

 

Проверка выбранных моделей ВЭУ на соответствие классам безопасности по ГОСТ Р54418.1-2012 (МЭК61400-1) приведена в таблице 9. Для всех классов безопасности ВЭУ экстремальная скорость ветра на высоте 30 и 40 м не превышает экстремально допустимую.

Таблица 9