Выбор модели вертикального профиля ветра по данным АМС, ВИК и модели вертикального профиля ветра для территории Дальневосточного ФО в целом
Выбор модели вертикального профиля ветра по данным АМС, ВИК и модели вертикального профиля ветра для территории Дальневосточного ФО в целом
4.1 Моделирование скорости ветра по высоте
Изменение скорости ветра по высоте зависит от множества факторов: шероховатости местности, рельефа, наличия искусственных препятствий, стратификации атмосферы и т.д. В курсовом проекте для моделирования вертикального профиля ветра применяется степенной закон, представляемый эмпирической зависимостью:
, (1)
где 
и 
– скорость ветра на высоте 
и 
соответственно; m – показатель степени, зависящий от скорости ветра, рельефа местности, стратификации атмосферы и т.д. Достоверность степенной зависимости определяется выбором методики расчета показателя степени m. В отечественных и зарубежных исследованиях отсутствует единая методика его определения. В данном курсовом проекте моделирование вертикального профиля ветра будем проводить по степенной зависимости с учетом внутригодового изменения показателя степенной зависимости - по методике, разработанной на кафедре ГВИЭ (см.рис.1), т.е. моделирование ряда скорости ветра по высоте на площадке ВЭС следует проводить по формуле:
, (2)
где h - высота от поверхности земли; i- порядковый номер скорости в ряду наблюдений, l-номер месяца, 
, 
- скорости ветра на площадке ВЭС на высоте h и 10 м; 
– эмпирическая зависимость (модель) среднемесячного показателя степени (коэффициента Хеллмана) от среднемесячной скорости ветра на высоте 10 м 
.
Модель может быть получена из следующих информационных источников:
- по данным ветроизмерительных комплексов (ВИК),
- по данным аэрологической метеостанции (АМС) аналога или группы АМС,
- по данным модели вертикального профиля ветра для региона (например, территории Дальневосточного ФО в целом).
Рис.1
Выбор информационного источника для получения модели вертикального профиля ветра (ВПВ) зависит от наличия исходной информации по ВИК:
- Если исходная информация по ВИК представлена за полный год, то она принимается в качестве основного информационного источника.
- Если исходная информация по ВИК представлена не за полный год, то она принимается в качестве основного информационного только для этого периода. Для остальных месяцев ВПВ строится по данным модели АМС-аналога или группы АМС, либо модели для ДФО.
- В случае отсутствия данных ВИК ВПВ строится по данным модели АМС-аналога или группы АМС, либо заданной модели для ДФО.
Внимание: В работе даже при наличии полных данных ВИК производится выбор АМС-аналога и оценка погрешности определения среднемесячных скоростей ветра с использованием модели АМС-аналога и заданной модели для ДФО.
4.2 Определение среднемесячных коэффициентов Хеллмана 
по данным ВИК. Получение модели ВПВ по данным ВИК
Исходные данные:
- типы измерительных датчиков (обогреваемые и необогреваемые) и высота их установки,
- среднемесячные скорости на высотах расположения измерительных датчиков (обогреваемых и необогреваемых).
Определение среднемесячных коэффициентов Хеллмана 
по данным ВИК производим по формуле:
(3)
где l – номер месяца; 
– среднемесячные скорости ветра на минимальной высоте установки измерительных датчиков 
(обычно 10 м, но для рассматриваемых ВИК это 11 м и есть 17 м); 
– среднемесячные скорости ветра на высотах измерительных датчиков 
(обогреваемых и необогреваемых). Расчет производим для одинаковых типов датчиков.
В качестве примера в таблице 1 представлены среднемесячные скорости ветра и среднемесячные показатели Хеллмана на площадке ВИК Чокурдах.
Таблица 1
Рис.2
Рассчитаем среднемесячные скорости ветра на высоте 40 м с применением полученной зависимости и оценим погрешность определения скорости ветра на высоте 40 м при применении зависимости = 0,706×Vl-0,7. Результаты расчета представлены в таблице 2.
Таблица 2
| Месяц | ||||||||||||
 , м/с | 2,91 | 1,32 | 3,82 | 5,25 | 5,69 | 5,78 | 5,34 | 6,02 | 5,13 | 3,785 | 4,605 | 4,09 |
| ml | 0,90 | 0,60 | 0,77 | 0,33 | 0,26 | 0,23 | 0,20 | 0,27 | 0,31 | 0,28 | 0,58 | 0,97 |
| mlр | 0,80 | 1,04 | 0,58 | 0,30 | 0,27 | 0,26 | 0,27 | 0,26 | 0,30 | 0,37 | 0,43 | 0,68 |
| Dml, % | 10,80 | -73,62 | 24,09 | 7,75 | -3,36 | -12,36 | -33,09 | 3,35 | 2,07 | -30,47 | 26,56 | 30,36 |
 , м/с | 2,53 | 2,43 | 2,94 | 5,07 | 5,77 | 6,01 | 5,83 | 5,95 | 5,09 | 4,25 | 3,71 | 2,72 |
| DVl, % | 12,96 | -84,18 | 22,91 | 3,39 | -1,38 | -4,03 | -9,12 | 1,14 | 0,86 | -12,37 | 19,33 | 33,57 |
Вывод: Погрешность определения среднемесячной скорости ветра на высоте 40 м с применением эмпирической зависимости = 0,706×Vl-0,7 превышает 20% для трех месяцев, что свидетельствует о неприменимости полученной модели для этих месяцев.
4.3 Определение модели вертикального профиля по данным АМС аналога (СБД «Вертикальный профиль ветра»)
АМС - аналог выбирается из всех АМС, включенных в СБД «Вертикальный профиль ветра», в заданном радиусе от площадки ВЭС. Критериями выбора АМС- аналога являются: удаление АМС от площадки ВЭС и идентичность рельефа местности на площадках АМС и ВЭС. Определение идентичности рельефа на площадках АМС и ВЭС производится сравнением высотных отметок и общих закономерностей формирования скорости ветра при сопоставлении годового хода среднемесячных значений скорости ветра на высоте 10 м и многолетней розы ветров. Поскольку средний уровень скорости ветра на площадках АМС и ВЭС неодинаков, то сравнивать следует нормированные в соответствии с формулой (4) значения скорости ветра 
:
. (4)
где l – порядковый номер месяца; 
- среднемесячные значения скорости ветра на площадке (АМС и ВЭС); 
– среднемноголетняя скорость ветра на площадке. Годовой ход ветра на площадке АМС 
может быть получен из СБД «Вертикальный профиль ветра», а на площадке ВЭС 
определяется, как среднее арифметическое значение за период наблюдения модельных часовых значений 
в l-ом месяце.
Критерием соответствия годового хода скорости ветра на площадках АМС и в точке А является выполнение в течение года условия:
, (5)
где 
, % - относительная погрешность, которая не должна превышать точность измерительных приборов 
; 
и 
, о.е. – нормированные значения скорости ветра на высоте 10 м на площадках ВЭС и АМС соответственно.
В случае существенного расхождения ландшафта местности на площадках ВЭС и АМС, предпочтение следует отдавать АМС более отдаленной от ГЭК, но с более схожими условиями ландшафта.
Получение эмпирической зависимости показателя степени основано на расчетно-статистическом определении внутригодовой закономерности изменения среднемесячного значения показателя степени ml (l - номер месяца) от среднемесячной скорости ветра 
на высоте 10 м для отдельных АМС или групп АМС, расположенных в идентичных климатических, географических и топографических условиях. Данные зависимости могут быть получены по многолетним среднемесячным скоростям ветра на высотах 10 м и 100 м по формуле (3).
Пример: Определение модели ВПВ по данным АМС-аналога для ВИК Чокурдах.
В радиусе 700 км от ВИК Чокурдах функционируют три АМС (см.табл.3, рис.3).
Таблица 3
| Ближайшие АМС | Расстояние между ВИК и АМС, км | Высотная отметка, м | Характеристика рельефа | ||
| ВИК | АМС | ВИК | АМС | ||
| о. Четырехстолбовой | 44,8 | У взлетно-посадочной полосы за населенным пунктом у реки | На о-ве в Колымском заливе Сев.лед.океана | ||
| м.Салаурова | 44,8 | На мысе о-ва в Сев.лед.океана | |||
| Верхоянск | 44,8 | На поле рядом с населенным пунктом, 200 м от реки |
В таблице 4 приведены для высоты 10 м многолетние среднемесячные скорости ветра на площадках ВИК Чокурдах и трех ближайших АМС по данным СБД «Вертикальный профиль ветра».
Рис.3. Расположение ВИК Чокурдах и ближайших АМС
В таблице 4 и на рисунке 3 приведено сопоставление многолетних среднемесячных значений скорости ветра в о.е. (на высоте 10 м) на площадках ВИК Чокурдах и трех ближайших АМС.
Таблица 4
Среднемесячные (многолетние) скорости ветра на высоте 10 м
(в о.е.) на площадках ВИК Чокурдах и ближайших АМС
| Месяц | среднее | min | max | ||||||||||||
| ВИК Чокурдах | 0,50 | 0,27 | 0,71 | 1,22 | 1,37 | 1,42 | 1,32 | 1,45 | 1,21 | 0,90 | 0,94 | 0,69 | 1,00 | 0,27 | 1,45 |
| АМС Четырехст. | 1,05 | 1,01 | 1,01 | 0,99 | 0,99 | 1,01 | 0,98 | 0,94 | 0,97 | 1,01 | 1,08 | 0,97 | 1,00 | 0,94 | 1,08 |
| АМС м.Салаурова | 0,97 | 0,94 | 0,88 | 0,96 | 1,03 | 1,08 | 1,02 | 1,03 | 1,09 | 1,06 | 0,97 | 0,99 | 1,00 | 0,88 | 1,09 |
| АМС Верхоянск | 0,55 | 0,43 | 0,67 | 1,23 | 1,44 | 1,55 | 1,23 | 1,01 | 1,23 | 1,12 | 0,79 | 0,67 | 1,0 | 0,43 | 1,55 |
| σ(ВИК-Четырехст.), % | 51,9 | 73,4 | 29,5 | 22,1 | 38,2 | 40,8 | 34,3 | 54,3 | 23,8 | 10,2 | 13,1 | 29,6 | 35,2 | 10,2 | 73,4 |
| σ(ВИК-Салаурова), % | 47,9 | 71,7 | 19,3 | 27,9 | 32,9 | 31,6 | 29,5 | 39,8 | 10,7 | 15,0 | 2,75 | 31,0 | 30,0 | 2,75 | 71,70 |
| σ(ВИК-Верхоянск), % | 9,00 | 38,4 | 5,55 | 0,39 | 4,74 | 8,62 | 7,68 | 43,3 | 1,74 | 19,3 | 19,9 | 2,26 | 13,4 | 0,39 | 43,3 |
Рис. 4. Сравнение годового хода скоростей ветра по данным ВИК Чокурдах и ближайших АМС
Наименьшие отклонения годовой вариации скорости ветра на площадках трех ближайших АМС (о.Четырехстолбовой, м.Салаурова, Верхоянск) и ВИК Чокурдах (см.табл. 4 и рис. 4) получились на площадке АМС Верхоянск. Динамика изменения годовой вариации скорости ветра на АМС Верхоянск и ВИК идентична в течение 8-и месяцев, существенные отклонения среднемесячных скоростей ветра на ВИК и АМС наблюдаются во 2, 8, 10, 11 месяцах. Следовательно, из всех АМС Верхоянск можно рассматривать в качестве аналога для ВИК Чокурдах.
На площадке АМС Верхоянск построим эмпирическую зависимость в виде степенной зависимости по данным среднемноголетних среднемесячных скоростей на высотах 10 и 100 м (см.табл.5).
Таблица 5
 , м/с | 0,40 | 0,30 | 0,50 | 1,00 | 1,20 | 1,30 | 1,00 | 0,80 | 1,00 | 0,90 | 0,60 | 0,50 |
 , м/с | 1,90 | 1,80 | 2,50 | 3,60 | 3,80 | 4,10 | 4,10 | 3,30 | 3,50 | 3,00 | 2,00 | 1,90 |
| ml | 0,68 | 0,78 | 0,70 | 0,56 | 0,50 | 0,50 | 0,61 | 0,62 | 0,54 | 0,52 | 0,52 | 0,58 |
По формуле (3) были рассчитаны показатели ml. Далее была построена точечная характеристика 
и линия тренда в виде степенной зависимости ml = 0,541×Vl-0,24 с коэффициентом корреляции 0,82 (см.рис.5).
Рис.5 Табулированная и эмпирическая зависимость 
на площадке АМС Верхоянск
Рассчитаем среднемесячные скорости ветра на высоте 40 м по данным ВИК на высоте 10 м с применением модели АМС аналога = 0,54×Vl-0,24 и оценим погрешность определения скорости ветра с применением этой модели сравнив с фактическими данными ВИК на высоте 40 м. Результаты расчета представлены в таблице 6.
Таблица 6
| Месяц | ||||||||||||
| , м/с | 2,91 | 1,32 | 3,82 | 5,25 | 5,69 | 5,78 | 5,34 | 6,02 | 5,13 | 3,785 | 4,605 | 4,09 |
| , м/с | 0,83 | 0,57 | 1,31 | 3,33 | 3,97 | 4,2 | 4,03 | 4,14 | 3,34 | 2,56 | 2,06 | 1,07 |
| ml | 0,90 | 0,60 | 0,77 | 0,33 | 0,26 | 0,23 | 0,20 | 0,27 | 0,31 | 0,28 | 0,58 | 0,97 |
| mlр | 0,57 | 0,62 | 0,51 | 0,41 | 0,39 | 0,38 | 0,39 | 0,38 | 0,41 | 0,43 | 0,45 | 0,53 |
| Dml, % | 37,14 | -3,19 | 34,15 | -22,83 | -49,46 | -66,68 | -93,59 | -42,48 | -30,66 | -54,19 | 21,58 | 45,13 |
| , м/с | 1,82 | 1,34 | 2,65 | 5,84 | 6,80 | 7,15 | 6,89 | 7,06 | 5,86 | 4,66 | 3,87 | 2,24 |
| DVl, % | -37,51 | 1,87 | -30,74 | 11,25 | 19,57 | 23,63 | 29,08 | 17,22 | 14,15 | 23,06 | -15,96 | -45,28 |
Вывод: Погрешность определения среднемесячной скорости ветра на высоте 40 м с применением модели АМС Верхоянск 
= 0,54×Vl-0,24 по данным АМС аналога превышает 20% для семи месяцев, что свидетельствует о ее неприменимости на площадке ВИК.
4.4 Оценка применимости модели для ДФО
Рассчитаем среднемесячные скорости ветра на высоте 40 м по данным ВИК на высоте 10 м с применением модели ДФО = 0,6827×Vl--0,914и оценим погрешность определения скорости ветра с применением этой модели сравнив с фактическими на высоте 40 м по данным ВИК. Результаты расчета представлены в таблице 7.
Таблица 7
| Месяц | ||||||||||||
| , м/с | 2,91 | 1,32 | 3,82 | 5,25 | 5,69 | 5,78 | 5,34 | 6,02 | 5,13 | 3,785 | 4,605 | 4,09 |
| , м/с | 0,83 | 0,57 | 1,31 | 3,33 | 3,97 | 4,2 | 4,03 | 4,14 | 3,34 | 2,56 | 2,06 | 1,07 |
| ml | 0,90 | 0,60 | 0,77 | 0,33 | 0,26 | 0,23 | 0,20 | 0,27 | 0,31 | 0,28 | 0,58 | 0,97 |
| mlр | 0,81 | 1,14 | 0,53 | 0,23 | 0,19 | 0,18 | 0,19 | 0,19 | 0,23 | 0,29 | 0,35 | 0,64 |
| Dml, % | 10,06 | -90,20 | 30,73 | 31,10 | 25,53 | 20,04 | 4,51 | 30,99 | 26,86 | -3,26 | 39,20 | 33,84 |
| , м/с | 2,55 | 2,77 | 2,74 | 4,56 | 5,19 | 5,42 | 5,25 | 5,36 | 4,57 | 3,82 | 3,36 | 2,60 |
| DVl, % | -12,40 | 110,07 | -28,16 | -13,07 | -8,75 | -6,24 | -1,66 | -10,96 | -10,85 | 0,98 | -27,06 | -36,31 |
Вывод: Погрешность определения среднемесячной скорости ветра на высоте 40 м с применением модели ДФО 
= 0,6827×Vl--0, превышает 20% для четырех месяцев, что свидетельствует о ее неприменимости на площадке ВИК.
Рис.6
Положение места установки ветродизельных комплексов (ВДЭК) следует выбирать в радиусе 5 км от площадки МС и проводится на следующих принципах:
– ВДЭК устанавливается в точке с наиболее высоким ветропотенциалом;
– ВДЭК должна быть сосредоточена недалеко от заданного населенного пункта, рассматриваемого как местоположение потребителя, к которой необходимо подключиться для передачи электроэнергии, и вблизи существующих дорог;
– шумовое воздействие ВЭУ должно быть минимальным: расстояние от ВЭУ до потребителя с нормируемыми показателями шума должно составлять не менее 300 м.
Пример: Выбрать площадку под размещение ВЭС в радиусе 5 км от населенного пункта Новиково (там же и МС Новиково), энергоснабжение которого осуществляется от ДЭС, расположенной на окраине с.Новиково (см.рис.7-8).
Выбор площадок для размещения ВДЭК производился в радиусе 5 км от населенного пункта Новиково с учетом: большего ветрового потенциала выбираемых площадок по сравнению с площадкой МС Новиково, транспортной доступностью для завоза оборудования, наличия земли не менее 1 км2 под размещение ВЭС требуемой мощности при минимальной затененности от соседних ВЭУ и естественных возвышенностей (холмов).
Выбор площадки под размещение ВЭС возможен по топографическим картам, позволяющим оценить наличие дорог и изменение рельефа местности (см.рис.7-8). Ландшафт местности и условия открытости на площадке МС Новиково и в различных точках отличаются в сторону увеличения высотных отметок, местность холмистая, холмы расположены перпендикулярно преобладающему направлению ветра. Поэтому моделирование скорости ветра в разных точках следует производить по скорости ветра МС Новиково с учетом мезоклиматических и микроклиматических поправочные коэффициенты на рельеф местности kм (см.табл.8) .
Таблица 8
Таблица 9
Таблица 10
| Модель | Производитель | Nуст, кВт | D, м |
| Northwind 100 | Northernpower | ||
| 29-225 | AeronauticaWindpower | ||
| 33-225 | AeronauticaWindpower | ||
| GEV MP R | Vergnet | ||
| KWT 300 | Komai | ||
| 47-750 kW | Norwin | ||
| G52-850 | Made (Gamesa) | ||
| G58-850 | Made (Gamesa) |
Пример:Оценить максимально доступную площадь под размещение ВЭС.
Дано: максимальная мощность графика нагрузки - 40 МВт; параметры выбранных моделей ВЭУ для установки на площадке представлены в таблице 11.
Таблица 11
| Вар |  , МВт | D, м |  шт | S1, км2 при к=10 | Fдос, км2 |
| 0,72 | 14,4 | ||||
| 2,5 | 0,81 | 12,96 | |||
| 0,90 | 11,7 |
Ответ: максимально доступная площадь под размещение ВЭС - 14,4
5.3 Моделирование годового ряда скорости ветра для выбранного расчетного года на площадке ВЭС на разной высоте по данным МС-аналога и АМС-аналога
Годовой ряд скорости ветра на площадке МС аналога с интервалом Dt (по данным СБД «Расписание погоды») для выбранного расчетного года приводим к ряду среднечасовых значений скорости 
(i=1,…, 8760). Значения скорости ветра внутри расчетного интервала времени Dt принимаются либо постоянными (ступенчатая зависимость), либо линейно интерполируются между значениями на начало и конец рассматриваемого интервала времени Dt.
Если ландшафт местности на предполагаемой площадке ВЭС будет существенно меняться по сравнению с местоположением МС, то целесообразно провести моделирование ряда скорости ветра выбранного расчетного года с учетом поправочного коэффициента на ландшафт местности 
. Определить поправочный коэффициент на ландшафт местности в точке ВЭС по сравнению с площадкой МС допускается для двух типов рельефа:
1 тип - плоский рельеф с естественными и искусственными препятствиями высотой до 100 м (равнинная местность),
2 тип –неплоский равнинно–холмистой и низкогорной местности с высотой до 750 м над уровнем моря. В предгорных и горных районах использование данных ближайших МС для пересчета скорости ветра не рекомендуется.
Для 1 типа учитываются изменения рельефа на площадках ВЭС и МС-аналога по восьми основным румбам в виде поправочных коэффициентов по каждому румбу 
. Тогда среднечасовая скорость ветра на площадке ВЭС (на высоте 10 м) 
определяется:
, (9)
где i - порядковый номер наблюдения; j - порядковый номер румба; 
- поправочный коэффициент на рельеф определяется по формуле:
. (10)
Информация о классах открытости МС в курсовом задана, но также может быть получена из СБД «Флюгер» (разработка кафедры ГВИЭ НИУ «МЭИ»), либо Справочников по климату. Определение классов открытости площадки ВЭС, как правило производится по топографическим картам местности с использованием классификации В.Ю. Милевского (см.табл.П1.1)
Пример: Определите на площадке ВЭС средние скорости ветра по восьми румбам по данным МС аналога: классы открытости и средние скорости по 8 румбам .
По топографическим картам составляем описание местности по восьми румбам от площадки ВЭС. Поскольку форма рельефа ровная, то при определении поправочных коэффициентов на рельеф используем классификацию Милевского. Результаты расчета представлены в таблице 12.
Таблица 12
Румб  | С | СЗ | З | ЮЗ | Ю | ЮВ | В | СВ | |||
| Описание местности от площадки ВЭС | Форма рельефа плоская, побережье залива | Форма рельефа плоская, Сельскохозяйственные земли | Форма рельефа плоская, поселок 2-х этажные дома | Форма рельефа плоская, побережье залива | |||||||
 , м/с | |||||||||||
 | |||||||||||
 | |||||||||||
 | 1,1 | 1,1 | 1,3 | 1,4 | 1,4 | 1,4 | 0,9 | 1,1 | |||
 , м/с | 6,9 | 6,9 | 6,7 | 5,6 | 5,6 | 5,6 | 5,1 | 6,9 | |||
Для 2 типа рельефа определяется средневзвешенный поправочный коэффициент на ландшафт местности . Для этого выделяют элементы рельефа различной горизонтальной и вертикальной протяженности (макро– , мезо– и микрорельеф) и определяют эмпирические мезоклиматические и микроклиматические поправочные коэффициенты на рельеф местности kм (см.табл.П1.2-П1.3). Поправочный коэффициент на ландшафт для неплоского рельефа принимается равным 
. Далее все значения скорости ветра выбранного расчетного года на площадке МС необходимо пересчитать на площадку ВЭС по формуле:
. (11)
Пересчет модельного ряда среднечасовых значений скорости ветра на площадке ВЭС с высоты флюгера 10 м 
на высоту h ( 
) производится по формуле:
, (12)
где l- порядковый номер месяца; ml– среднемесячный показатель степенной функции вертикального профиля ветраопределяется по принятой модели .
Таблица П1.1
Таблица П1.2
Мезоклиматические коэффициенты изменения скорости ветра kм
| Тип мезорельефа | kм | |
| наименьший | наибольший | |
| Равнины, широкие долины (>4 км) Узкие долины продольные* поперечные* Перевалы, седловины, ветропроводящие коридоры Котловины, впадины Склоны наветренные* подветренные* Плато, вершины Острова, побережья Мысы, косы | 1,0 1,5 £ 0,6 1,8 0,4 1,2 0,7 2,0 1,5 2,0 | 1,0 1,8 0,6 2,5 0,9 2,0 0,9 4,0 2,0 3,0 |
*Местоположение по отношению к преобладающему направлению ветра
Таблица П1.3
Микроклиматические коэффициенты изменения скорости ветра kмк при неустойчивой (1–я строка) и устойчивой (2– я строка) стратификации атмосферы
| Тип микро- рельефа | Скорость ветра на открытом ровном месте, м/с | |
| 3 – 5 | 6 – 20 | |
| Открытое ровное место Вершины с относительным превышением, м: < 50 50 – 100 100 – 200 200 – 300 300 – 400 400 – 500 Склоны крутизной 10 – 20° наветренные: верхняя часть средняя часть нижняя часть подветренные: верхняя часть средняя часть нижняя часть параллельные ветру: верхняя часть средняя часть нижняя часть | 1,0 1,3 – 1,4 1,6 – 1,7 1,4 – 1,5 1,2 – 1,8 1,5 – 1,7 1,8 – 2,0 1,7 – 1,9 2,0 – 2,2 1,9 – 2,1 2,2 – 2,4 2,1 – 2,3 2,4 – 2,6 1,4 – 1,5 1,6 – 1,7 1,2 – 1,3 1,4 – 1,6 1,0 – 1,1 0,8 – 0,9 0,9 – 1,2 1,0 – 1,3 0,7 – 0,8 0,7 – 0,8 0,6 – 0,7 0,7 – 0,8 1,4 – 1,5 1,6 – 1,7 1,2 – 1,3 1,4 – 1,6 1,0 – 1,1 0,8 – 0,9 | 1,0 1,1 – 1,2 1,3 – 1,4 1,2 – 1,3 1,4 – 1,5 1,3 – 1,4 1,5 – 1,7 1,4 – 1,5 1,7 – 1,9 1,5 – 1,8 1,9 – 2,1 1,8 – 2,0 2,1 – 2,3 1,3 – 1,4 1,5 – 1,6 1,1 – 1,2 1,3 – 1,4 0,9 – 1,0 0,7 – 0,8 0,8 – 1,1 0,9 – 1,2 0,7 0,7 0,6 0,7 1,3 – 1,4 1,5 – 1,6 1,1 – 1,2 1,3 – 1,4 0,9 – 1,0 0,7 – 0,8 |
| Продолжение табл.7.6 | ||
| Склоны крутизной 4 – 10° наветренные: верхняя часть средняя часть нижняя часть подветренные: верхняя часть средняя часть нижняя часть параллельные ветру: верхняя часть средняя часть нижняя часть Возвышения с плоскими вершинами и пологими в верхней части склонами: – вершины, верхние части наветренных и параллельных ветру склонов крутизной 1 – 3° – средние и нижние части наветренных и параллельных ветру склонов крутизной 4 – 10° – средние и нижние части подветренных склонов крутизной 4 – 10° Долины, лощины, овраги: – дно и нижние части склонов долин, лощин, оврагов продуваемых ветром непродуваемых ветром замкнутых | 1,2 – 1,3 1,4 – 1,6 1,0 – 1,1 1,0 – 1,1 0,9 0,8 – 0,9 0,8 – 0,9 0,8 – 0,9 0,8 – 0,9 0,9 – 1,0 0,7 – 0,8 0,8 – 0,9 1,1 – 1,2 1,3 – 1,4 0,9 – 1,0 1,0 – 1,1 0,8 – 0,9 0,9 – 1,0 1,2 – 1,4 1,4 – 1,6 1,1 – 1,2 1,1 – 1,3 0,7 – 0,9 0,9 – 1,0 1,1 – 1,2 1,3 – 1,5 0,7 – 0,8 £ 0,6 | 1,1 – 1,2 1,3 – 1,5 1,0 – 1,1 1,0 – 1,2 0,9 – 1,0 1,0 0,7 – 0,8 0,7 – 0,8 0,8 – 0,9 0,9 – 1,0 0,7 – 0,8 0,8 – 0,9 1,0 – 1,1 1,2 – 1,3 0,8 – 0,9 0,9 – 1,0 0,7 – 0,8 0,8 – 0,9 1,1 – 1,3 1,4 – 1,5 1,1 – 1,2 1,2 – 1,3 0,8 – 0,9 0,9 – 1,0 1,2 – 1,3 1,4 – 1,5 0,7 – 0,8 £ 0,6 |
| – средние и верхние склоны долин, лощин, оврагов продуваемых ветром непродуваемых ветром замкнутых | 1,2 – 1,3 1,4 – 1,5 0,8 – 0,9 0,6 – 0,7 £ 0,6 | 1,1 – 1,2 1,3 – 1,5 0,8 – 0,9 0,6 – 0,7 £ 0,6 |
Выбор модели вертикального профиля ветра по данным АМС, ВИК и модели вертикального профиля ветра для территории Дальневосточного ФО в целом
4.1 Моделирование скорости ветра по высоте
Изменение скорости ветра по высоте зависит от множества факторов: шероховатости местности, рельефа, наличия искусственных препятствий, стратификации атмосферы и т.д. В курсовом проекте для моделирования вертикального профиля ветра применяется степенной закон, представляемый эмпирической зависимостью:
, (1)
где и – скорость ветра на высоте и соответственно; m – показатель степени, зависящий от скорости ветра, рельефа местности, стратификации атмосферы и т.д. Достоверность степенной зависимости определяется выбором методики расчета показателя степени m. В отечественных и зарубежных исследованиях отсутствует единая методика его определения. В данном курсовом проекте моделирование вертикального профиля ветра будем проводить по степенной зависимости с учетом внутригодового изменения показателя степенной зависимости - по методике, разработанной на кафедре ГВИЭ (см.рис.1), т.е. моделирование ряда скорости ветра по высоте на площадке ВЭС следует проводить по формуле:
, (2)
где h - высота от поверхности земли; i- порядковый номер скорости в ряду наблюдений, l-номер месяца, , - скорости ветра на площадке ВЭС на высоте h и 10 м; – эмпирическая зависимость (модель) среднемесячного показателя степени (коэффициента Хеллмана) от среднемесячной скорости ветра на высоте 10 м .
Модель может быть получена из следующих информационных источников:
- по данным ветроизмерительных комплексов (ВИК),
- по данным аэрологической метеостанции (АМС) аналога или группы АМС,
- по данным модели вертикального профиля ветра для региона (например, территории Дальневосточного ФО в целом).
Рис.1
Выбор информационного источника для получения модели вертикального профиля ветра (ВПВ) зависит от наличия исходной информации по ВИК:
- Если исходная информация по ВИК представлена за полный год, то она принимается в качестве основного информационного источника.
- Если исходная информация по ВИК представлена не за полный год, то она принимается в качестве основного информационного только для этого периода. Для остальных месяцев ВПВ строится по данным модели АМС-аналога или группы АМС, либо модели для ДФО.
- В случае отсутствия данных ВИК ВПВ строится по данным модели АМС-аналога или группы АМС, либо заданной модели для ДФО.
Внимание: В работе даже при наличии полных данных ВИК производится выбор АМС-аналога и оценка погрешности определения среднемесячных скоростей ветра с использованием модели АМС-аналога и заданной модели для ДФО.
4.2 Определение среднемесячных коэффициентов Хеллмана по данным ВИК. Получение модели ВПВ по данным ВИК
Исходные данные:
- типы измерительных датчиков (обогреваемые и необогреваемые) и высота их установки,
- среднемесячные скорости на высотах расположения измерительных датчиков (обогреваемых и необогреваемых).
Определение среднемесячных коэффициентов Хеллмана по данным ВИК производим по формуле:
(3)
где l – номер месяца; – среднемесячные скорости ветра на минимальной высоте установки измерительных датчиков (обычно 10 м, но для рассматриваемых ВИК это 11 м и есть 17 м); – среднемесячные скорости ветра на высотах измерительных датчиков (обогреваемых и необогреваемых). Расчет производим для одинаковых типов датчиков.
В качестве примера в таблице 1 представлены среднемесячные скорости ветра и среднемесячные показатели Хеллмана на площадке ВИК Чокурдах.
Таблица 1