Разработка имитационных моделей ветроэнергетических установок малой и средней мощности

РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК МАЛОЙ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ

Девиз: Тот, кто почуял ветер перемен, должен строить не щит от ветра, а ветряную мельницу.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 ОБЗОР ВЕТРЯНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

2 РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ВЕТРОЭНЕРГЕ-

ТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ВЕРТИКАЛЬНО-ОСЕВОГО ТИПА 7

2.1 Постановка задачи и структура имитационной модели 7

2.2 Программное обеспечение имитационной модели ветроэнергети-ческих установок малой и средней мощности вертикально-осевого типа 12

2.2.1 Описание этапов алгоритма имитационной модели ветроэнергети-ческих установок вертикально-осевого типа 12

2.2.2 Выходные данные и фрагменты имитационной модели 15

2.2.3 Пример расчета без имитационной модели 17

3 РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ВЕТРОЭНЕРГЕ-ТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ГОРИЗОНТАЛЬНО-ОСЕВОГО ТИПА 19

3.1 Математическое обеспечение имитационной модели 19

3.2 Работа имитационной модели 20

3.3 Программное обеспечение имитационной модели ветроэнергети-ческих установок малой и средней мощности горизонтально-осевого типа 21

3.3.1 Описание этапов алгоритма 21

3.3.2 Выходные данные имитационной модели 23

3.3.3 Пример расчета без имитационной модели 24

3.3.4 Анализ результатов 25

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 27

ПРИЛОЖЕНИЯ 29

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Ветровая энергетика – отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в различных отраслях экономики [1].

Человек испокон веков использовал энергию передвижения воздушных масс для различных целей. С помощью ветра перемалывали зерно, передвигались по морям на парусных судах, поднимали воду на нужную высоту. Наиболее технологичное использование энергии ветра – выработка электричества. Первыми получать электроэнергию из ветра научились в Дании в 1890 году [2]. С тех пор ветроэнергетика стала применяться на практике и к 1908 году в Дании уже насчитывалось 72 ветрогенератора. Сегодня Дания вырабатывает 25 процентов всей потребляемой энергии с помощью ВЭС.

Анализ данных, приводимых в ежегодных отчетах Мировой ассоциации ветровой энергии (WWEA, World Wind Energy Association) [3-4], показывает, что страны, передовые в части разработки ветроэнергетики, постоянно наращивают объем генерируемой с помощью ветра электроэнергии.

Лидером в производстве электричества с помощью ветрогенераторов является Китайская Народная Республика. Установленная мощность ветровых генераторов в Китае составляет более 98 тысяч МВт, что более чем на 30 тысяч МВт больше показателя США и более чем в 2,5 раза превышает показатель Германии.

В зависимости от мощности ветроустановки подразделяют на четыре группы:

 большой мощности — свыше 1 МВт;

 средней мощности — от 100 кВт до 1 МВт;

 малой мощности — от 20 до 99 кВт;

 очень малой мощности — менее 20 кВт.

Данные, представленные в отчете [5] WWEA, показывают количество малых ветроустановок по состоянию на конец 2016 года. Стоит отметить, что эти данные являются оценочными, так как провести точный учет количества применяемых малых ветроэнергетических установок (ВЭУ) является трудной задачей в силу того, что малые ВЭУ не подключаются к