К.т.н. Телегин В.В.

Липецкий государственный технический университет, Россия

Методика и программное решение для определения параметров возобновляемых энергетических ресурсов в заданной точке местности

Современная мировая промышленность всё более сильно развивает и осваивает ранее малоиспользуемые удаленные регионы. Необходимым становиться энергоснабжение, как производственных мощностей, так и жилых комплексов расположенных на значительном расстоянии от электросети. Решение этой проблемы - энергоснабжение на основе использования технологий возобновляемой или альтернативной энергетики.

Корректный расчёт структуры любого электрогенерирующего комплекса, построенного на базе таких возобновляемых источников как энергия ветра и солнечное излучение, возможен только на основе достаточно точной информации о следующих параметрах географической точки местности предполагаемого его расположения, полученных, как правило, в результате обработки статистических данных [1]:

- значения скорости ветра на заданной высоте в зависимости от времени суток и дня года;

- вероятностные диапазоны изменения значений скорости ветра в заданное время суток и день года;

- коэффициент, характеризующий свойства ландшафта местности, необходимый для расчёта изменения скорости ветра в зависимости от высоты;

- значения солнечной инсоляции на горизонтальную площадку и времени солнечного сияния в зависимости от времени суток и дня года;

- значения альбедо, характеризующие свойства поверхности ландшафта к отражению в зависимости от дня года, необходимые для расчёта суммарной мощности солнечного излучения (прямого, отражённого и рассеянного) в фокусирующей плоскости.

Данные многолетних измерений солнечной инсоляции говорят о незначительных различиях (менее 0.2%) между показателями солнечной энергии поступающей на поверхность земли на территории одного географического района. Вести расчеты для солнечных электростанций можно по данным районной метеостанции.

Параметры ветрового потока в различных точках местности, не значительно удаленных друг от друга (в пределах одного географического района), могут иметь сильное различие. Автором предложена методика в основе которой, лежит сравнение данных о характеристиках энергетических ресурсов с данными полученными на метеостанции, расположенной в окрестности исследуемой точки. В соответствии с этим положением введен корректирующий коэффициент К_V для значения скорости ветрового потока. Предлагается считать его на заданном временном интервале постоянным. Тогда для этого интервала К_V может быть найден по формуле:

.

Здесь β_ВЭУ. γ_ВЭУ и β_М. γ_М – параметры распределения для исследуемой точки и метеостанции, полученные на одинаковой высоте, для данного временного интервала. Наилучшие результаты дает проведение измерений по всем румбам.

Объём информации, включающий данные измерений параметров энергетических ресурсов исследуемой территории, необходимой для расчёта корректирующих коэффициентов K_V, в общем случае может содержать тысячи записей о значениях скоростей ветра, сделанных в течение суток на протяжении нескольких лет. Задача обработки этой информации процесс достаточно трудоёмкий. Методика и соответствующее программное решение [2], позволяющая его автоматизировать, включает следующие этапы:

- создание базы текущих измерений скоростей ветра. Данная задача может быть решена с помощью соответствующих измерительных комплексов;

- обработка собранной информации, заключающаяся в её дискретизации. Предлагается сохранять для дальнейшей обработки и использования данные, представляющие средние значения скоростей ветра в течение каждых трёх часов;

- ввод собранной информации в формы программного решения с целью её дальнейшей обработки (рисунок 1).

На рисунке 1 в поле графического отображения информации синим цветом показан график измерений на метеостанции, чёрным на исследуемой территории. Область, закрашенная голубым цветом, – среднестатистические данные скорости ветра на метеостанции, полученные в результате наблюдений с 2006 по 2014 годы.

Рисунок 1‒ Расчёт корректирующих коэффициентов для исследуемой территории

Литература:

1. Телегин, В. В. Оптимизация структуры и параметров автономных электрогенерирующих комплексов / В. В. Телегин // Научный журнал «Фундаментальные исследования» – Пенза: ИД «Академия Естествознания» – 2013. – № 8(2) – С. 312-317.

2. Телегин, В.В. Компьютерное моделирование эффективности использования систем альтернативной энергетики/ В.В. Телегин // Естественные и технические науки. 2012, №5(61). – С. 309 – 312.