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;
Jp - расчетная скорость ветра в м/с;
cp=0,3¸0,4- коэффициент использования энергии ветра;
hГ=0,9¸0,95 - КПД генератора.
Значения D и Jp выбираются из таблицы 1.
Меньшие значение cp и hГ 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 NВЭА, заполняется таблица 3 и строится (на миллиметровке) график расчетной мощностной характеристики вида NВЭА=f(J) (рис.2).
Таблица 3.Значения NВЭА в зависимости от скорости ветра.
| J, м/с | ||||||||
| NВЭА, кВт | ||||||||
| J, м/с | ||||||||
| NВЭА, кВт |
 |
Рис.2. Вид мощностной характеристики ВЭА.