Министерство науки и высшего образования РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Братский государственный университет»

Факультет энергетики и автоматики

Кафедра энергетики
Практическая работа

по дисциплине

«Нетрадиционные и возобновляемые

источники энергии»


Практическая работа №2
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ В УСЛОВИЯХ РАБОТЫ ВДК В ИССЛЕДУЕМОЙ МЕСТНОСТИ»
13.03.01 ИЭ 13 КР 00000 ОТ
Выполнил:

обучающийся гр. ПТЭ-20 Бакламищева Ю.А.

Проверил:

к.т.н., доцент кафедры энергетики Артемьев А.Ю.


Братск 2023

Цель работы: определить выработку электроэнергии ветроэнергетической установкой в условиях работы ВДК в исследуемой местности и провести многокритериальный анализ размещения ВЭУ.

Условия

1. Ветроэнергетическая установка мощностью 2 МВ;

2. Исследуемая местность – город Тюмень;

3. Исследуемый промежуток времени – 7 марта 2020 года.

Решение

1. Выбираем ветроэнергетическую установку мощностью 2 МВт – Vestas V90 [1] (рисунок 1). Характеристики ВЭУ представлены в таблице 1 и на рисунке 2.



Рисунок 1 – Ветроэнергетическая установка Vestas V90 [1]
Таблица 1 – Характеристики ВЭУ Vestas V90

Параметр	Значение
Номинальная мощность	2 МВт
Номинальная скорость ветра	13 м/с
Рабочий диапазон	3,5-25 м/с
Максимальная скорость ветра	70 м/с
Диаметр ротора	90 м
Высота ротора	105 м
Стоимость	27,92 млн руб. [2] (курс Евро – 85,92 руб./EUR)

Рабочий диапазон температур из таблицы 1 выбирался на основании мощностной характеристики ВЭР [1] (рисунок 2), так как ее значения, по моему мнению, являются эмпирическими, то есть полученными опытным путем, а значит, их возможно использовать для прикладной задачи в данной работе.

---

Рисунок 2 – Графики мощностной характеристики ВЭУ Vestas V90
2. Составляем график скорости ветра на выбранную дату.

На основе данных о погоде в городе Тюмень на Март 2023 года [2], выбираем самый приятный для нас день, а именно 07.03.2020. Имея архив погоды в формате .xlsx [3] с данными о скорости ветра с периодичностью каждые 3 часа, можем методом интерполяции дополнить недостающие значения архива до почасового графика (рисунок 3) зависимости скорости ветра от времени. Метод интерполяции был выбран по причине невозможности сгладить график табличных значений до приемлемой по точности функции, что нивелирует главное преимущества функционального метода – точность промежуточных значений.


Рисунок 3 – График зависимости скорости ветра от времени в городе Тюмень 07.03.2020
3. Составляем график нагрузки потребителя в течение дня (рисунок 4).

Согласно нормативам потребления электроэнергии (ЭЭ) в г.Тюмень [4], норма кВт электрической энергии на одного человека в месяц зависит от типа жилого помещения, количества комнат, степени его оснащения электроприборами и числом людей проживающих в помещении. Мы выберем самый затратный тип жилплощади (п. 6.3 [4]), а также предположим, что число квартир с любым числом комнат из указанных в [4] равноразделено, как и число жителей проживающих в каждой из квартир. Это допущение позволяет не выполнять сложных вычислений. Потому, мы просто найдем среднее для множества нормативов в заданной категории жилья.

Таблица 2 – Нормативы потребления ЭЭ на человека в месяц в г.Тюмень

Мощность кВт∙ч в месяц на 1 человека, проживающего в жилом помещении		количество человек, проживающих в жилом помещении
		1	2	3	4	5 +
Число комнат	1	324	201	156	126	109
	2	384	237	183	150	130
	3	420	259	201	163	142
	4 +	445	276	213	174	151
Среднее значение потребляемой мощности, кВт∙ч		222,2

---

Вычислим, сколько средний Тюменец потребляет за один час.

(1)

Данное значение является средним. Следовательно, оно соответствует множителю «х1» на графике нагрузок в течение дня. Исходя из этого построим график нагрузок в расчете на одного Тюменьца (Рисунок 4)



Рисунок 4 – График нагрузки на одного жителя г.Тюмень в течение дня
Проверяем, способна ли наша ВЭУ стабильно обеспечить ЭЭ одного горожанина в течение дня. Для этого выясним, какую мощность каждый час будет вырабатывать ВЭР и построим график ее зависимости от времени:

Средняя скорость воздушного потока на высоте башни ВЭУ, м/c:

; (2)

– средняя скорость ветра на метеостанции, м/с; – высота башни, 105 м; – высота измерения , 10 м; – показатель, зависящий от скорости ветра и слоя атмосферы, принимаем .

Мощность, вырабатываемая ВЭУ, Вт:

; (3)

– плотность воздушного потока, кг/м³, для заданного города принимается = 1,09 кг/м³; – коэффициент использования энергии ветра, принимается равным 0,45; – радиус ротора, 45 м; , – соответственно КПД редуктора и генератора, , .

Рассчитаем выработку электроэнергии в первый час измерений:

---

;



;

Аналогично рассчитываем остальные значения, результаты расчетов представлены в таблице 7.

Сравним расчетную и реальную мощностные характеристики на графике (рисунок 5).


Рисунок 5 – Сравнение расчетной и реальной мощностных характеристик Vestas V90

Исходя из скорости ветра на заданную дату, рассчитаем нагрузку и количество n потребителей таким образом, чтобы ВЭУ была способна бесперебойно снабжать их электроэнергией в течении дня при соблюдении режимного графика электрической нагрузки ( = max).



Графическим методом доведем число горожан-потребителей до максимально возможного уровня, тогда n = 1150 человек. Результат можно видеть на графике рисунок 6. При желании или необходимости, изменяя число потребителей, можно изменить нагрузку и полезную мощность.

Таблица 3 – Выработки электроэнергии ВЭУ в течение дня

Час	, м/с	, м/с	, кВт	, кВт		, кВт
1	4	8,10	725,33	177,45		177,45
2	4	8,10	725,33	177,45		177,45
3	3,67	7,42	558,69	177,45		177,45
4	3,33	6,75	419,75	177,45		177,45
5	3	6,07	306,00	177,45		177,45
6	3,33	6,75	419,75	354,90		354,90
7	3,67	7,42	558,69	532,35		532,35
8	4	8,10	725,33	532,35		532,35
9	5	10,12	1416,66	354,90		354,90
10	6	12,15	2447,99	354,90		354,90
11	7	14,17	3887,32	532,35		532,35
12	6,67	13,50	3358,01	532,35		532,35
13	6,33	12,82	2879,07	354,90		354,90
14	6	12,15	2447,99	354,90		354,90
15	6	12,15	2447,99	354,90		354,90
16	6	12,15	2447,99	354,90		354,90
17	6	12,15	2447,99	354,90		354,90
18	5,67	11,47	2062,24	532,35		532,35
19	5,33	10,80	1719,30	709,81		709,81
20	5	10,12	1416,66	709,81		709,81
21	4,33	8,77	922,19	354,90		354,90
22	3,67	7,42	558,69	177,45		177,45
23	3	6,07	306,00	177,45		177,45
24	3,67	7,42	558,69	177,45		177,45
Суммарная выработка полезной ВЭУ электроэнергии за день					8695,12

---

Рисунок 6 – Подбор мощностной характеристики под возможности ВЭУ на заданной территории

4. Выбираем дизельную электростанцию (ДЭС) мощностью достаточной для покрытия текущей потребности в электроэнергии. При правильном выборе ДЭС под текущую нагрузку надо помнить, что общая нагрузка на станцию, работающую от дизеля, должна составлять не менее 40%, но не более 80% от максимальной мощности устройства [5]. Таким образом, имея минимальную нагрузку 177,45 кВт и пиковую 709,81 кВт, что отражено на рисунке 6 и в таблице 3, можно сказать, что оптимальным вариантом будет выбор ДЭС:

Исходя из минимальной мощности:



Исходя из максимальной:



Тогда, ДЭС должны удовлетворять условиям и . Одной установкой этого условия не добиться. Выбираем z = 3 ДЭС мощностью 364 КВт KOHLER-SDMO V500C2 [6, 7] (рисунок 7). Характеристики выбранной ДЭС представлены в таблице 4 и на рисунке 8.



Рисунок 7 – Дизельная электростанция KOHLER-SDMO V500C2 [6]
Таблица 4 – Характеристики ДЭС KOHLER-SDMO V5000C2

Параметр	Значение
Номинальная мощность	0,364 МВт
Максимальная мощность	0,400 МВт
Топливный бак	470 л
Расход топлива при 110% нагрузке	101,7 л/ч
Расход топлива при 100% нагрузке	91,8 л/ч
Расход топлива при 75% нагрузке	69,2 л/ч 66
Расход топлива при 50% нагрузке	46,6 л/ч
Стоимость	3,796 млн руб. (курс доллара – 79,97 руб./USD)

Рисунок 8 – График расхода топлива от загрузки ДЭС
4. Рассчитываем затраты на дизельную электростанцию при выработке того же количества электроэнергии в течение дня (таблица 4). Стоимость одного литра дизельного топлива в городе Тюмень составляет 51,49 руб. [8]. Значение требуемой мощности

---

Смотрите также файлы

• Проанализируйте и напишите, сможете ли Вы, по вашему мнению, сохранять внутреннюю устойчивость при работе с кризисными состояниями Что именно поддерживает Вас (или может поддержать).docx

• Практикум по постановке голоса и выразительности речи. 2 часть.docx

• 2. 2 Колледжге абылдау жйесі.docx

• Отель Sheraton в Нижнем Новгороде Презентацию Студентка группы г21 Логинова Ангелина.pptx

• Задание Дайте ответы на следующие вопросы Функции государственного управления.pdf