научная статья по теме АНАЛИЗ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ТЕРРИТОРИИ ОСТРОВА АМБОН, ИНДОНЕЗИЯ Комплексное изучение отдельных стран и регионов

Текст научной статьи на тему «АНАЛИЗ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ТЕРРИТОРИИ ОСТРОВА АМБОН, ИНДОНЕЗИЯ»

Статья поступила в редакцию 15.01.15. Ред. per. № 2169

The article has entered in publishing office 15.01.15. Ed. reg. No. 2169

УДК 621.311.24

АНАЛИЗ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ТЕРРИТОРИИ

ОСТРОВА АМБОН, ИНДОНЕЗИЯ

P.A. Нунумете

Национальный исследовательский Томский Политехнический Университет Россия 634034, Томск, ул. Вершинина, 37 тел.: +7 983-235-79-78; е-mail: ricardo.nunumete@yahoo.com

doi:10.15518/isjaee. 2015.01.002 Заключение совета рецензентов: 19.01.15 Заключение совета экспертов: 23.01.15 Принято к публикации: 29.01.15

В статье представлены результаты анализа ветроэнергетического потенциала территории острова Амбон на основе фактических данных о среднечасовых скоростях ветра за период с 2008 по 2013 гг. Выполнена оценка ветрового режима территории, включающая определение среднегодовой скорости ветра, повторяемость ветров различных направлений, распределение скоростей ветра в течение года. Статистическая обработка и анализ метеорологической информации показали, что продолжительность ветров с полезной скоростью превышает полгода, а средняя мощность ветрового потока на высоте 50 м составляет 128 Вт/м2, что предопределяет неплохие условия для использования ветроэнергетических установок в рассматриваемом регионе.

Ключевые слова: средняя скорость ветра, повторяемость скоростей ветра, распределение Вейбулла, мощность ветрового потока, остров Амбон.

ANALYSIS OF WIND POWER POTENTIAL IN AMBON ISLAND, INDONESIA

R.A. Nunumete

National Research Tomsk Polytechnic University 37 Vershinina Str., Tomsk, 634034 Russian Federation ph.: +7 983-235-79-78, e-mail: ricardo.nunumete@yahoo.com

Referred 19 January 2015 Received in revised form 23 January 2015 Accepted 29 January 2015

The article presents the analysis results of the wind energy potential of Ambon Island based on actual hourly average wind speeds data during the period from 2008 to 2013. Wind regime assessment of the territory includes the determination of annual average wind speed, wind frequency occurrence of different wind directions, the distribution of wind speeds during the year. Statistical calculation and analysis of meteorological data showed that the useful wind speed blowing more than 50% of the time in a year, and the average of wind power density at the height of 50 m is 128 W/m2, which determines good conditions for the use of wind turbines in the region.

Keywords: average wind speed, wind speed frequency, Weibull distribution, Wind Power Density, Ambon Island.

Рикардо А. Нунумете Ricardo A. Nunumete

Сведения об авторе: аспирант Энергетического института Национального исследовательского Томского политехнического Университета (ЭНИН НИ ТПУ) по специальности «Электрические станции и электрические системы».

Образование:

- 2000-2006 гг. инженерный факультет университета Паттимура (бакалавр «Машиностроение»), Индонезия.

- 2010-2011 гг. подготовительный факультет НИ ТПУ.

- 2011-2013 гг. ЭНИН НИ ТПУ (магистр «Возобновляемые источники энергии»).

Область научных интересов: возобновляемые источники энергии, ветровая энергетика, солнечная энергетика.

Публикации: 5.

Information about the author:

Tomsk Polytechnic University (PhD Student in Electrical Stations and Electrical Systems). Education:

- 2000-2006 Engineering Faculty, Pattimura University (Bachelor in Mechanical Engineering), Indonesia.

- 2011-2013 Tomsk Polytechnic University (Master in Renewable Energies Sources).

Area of researches: renewable energies sources, wind energy, solar energy. Publications: 5.

Введение

Современные тенденции развития энергетики предполагают активное использование в энергетическом балансе регионов новых и возобновляемых источников энергии. Применение технологий возобновляемой энергетики особенно актуально для электроснабжения небольших объектов, удаленных от энергосистем, газо- и нефтепроводов.

Отличительной особенностью энергетики Индонезии является наличие большого числа автономных, изолированных друг от друга энергосистем относительно небольшой мощности, обеспечивающих электроснабжение потребителей в пределах одного отдельного острова.

Страна Индонезия расположена вдоль линии экватора, и обладает относительно небольшим ветроэнергетическим потенциалом. Однако, по данным Национального института аэронавтики и космоса (ЬАРАК), на части островных территорий страны

среднегодовая скорость ветра составляет более 5 м/с, что позволяет рассматривать их в качестве потенциально возможных мест для применения ветроэнергетических установок [1].

Целью настоящей работы является анализ и оценка ветроэнергетического потенциала территории острова Амбон на предмет использования в регионе ветроэнергетических установок.

Характеристика района исследований

Остров Амбон расположен в северной части кольца вулканических островов, окружающего море Банда, территориально относится к провинции Мо-лукку (Индонезия), рис.1. Площадь острова 775 км2, население более 360 тыс человек. Рельеф острова преимущественно горный, большая часть острова покрыта тропическими лесами. Климат тропический, среднегодовая температура 27 °С.

Рис. 1. Карта района исследования Fig. 1. Map of the studied area

Основными потребителями электрической энергии острова являются частные домохозяйства (92,9 %); доля промышленности (0,03 %), коммерческих (4 %) и общественных (3 %) организаций невысока.

Потребители обеспечиваются электроэнергией от двух дизельных электростанций (ДЭС), объединенных в общую энергосистему. По данным годового отчета национальной электрической компании (РЬ№) за 2013 г суммарная установленная мощность двух станций составляет 50,8 МВт, в то время как пиковая нагрузка достигает 49 МВт [2].

Недостаток резерва мощности и высокий износ основного генерирующего оборудования ДЭС приводят к частым нарушениям электроснабжения потребителей - средняя продолжительность отключений электроэнергии составляет более двух часов в сутки.

Значительным резервом повышения надежности и эффективности существующей системы электроснабжения острова является использование для генерации возобновляемых источников энергии, в частности энергии ветра. Достоинствами данной технологии производства электрической энергии являются экологическая чистота и низкие эксплуатационные расходы. В то же время практическое внедрение ветроэнергетических технологий в рассматриваемом регионе соответствует государственной энергетической политике Индонезии по развитию возобновляемых источников энергии.

Методология

где - плотность распределения скорости ветра v, с - параметр масштаба, k - параметр формы.

Функция интегральной повторяемости скорости ветра F(v), которая характеризует долю времени (вероятности) того, что скорость ветра равна или ниже v, определяется выражением:

F (v) = 1 - exp

(2)

Для определения неизвестных коэффициентов c и k использовалась известная методика [8], заключающаяся в двойном логарифмировании выражения (1), построения полученной эмпирической зависимости и последующая линейная аппроксимация по методу наименьших квадратов.

Ветроэнергетический потенциал территории определялся по удельной мощности ветрового потока Р (Вт/м2), которая вычисляется по выражению:

P =

N 1

X 2 pv>:

1=1 2

N

(3)

где р- плотность воздуха кг/м ; у,- - текущее значение измеренной среднечасовой скорости ветра у; N -общее число измерений скорости ветра в выборке за 6 лет с 2008 по 2013 гг.

Для учета изменения скорости ветра с увеличением высоты использовался степенной закон [3]:

В качестве исходных данных для проведения исследований использовались фактические данные о среднечасовых скоростях ветра за период с 2008 по 2013 гг, полученные на единственной метеостанции острова Амбон, расположенной в точке с координатами 3° 41' ю.ш. и 128° 06' в.д., с высотой флюгера 10 метров над уровнем моря. Для прогноза энергетической эффективности ветрового потока в настоящей работе применялась стандартная функция распределения Вейбулла, которая получила преимущественное распространение в ветроэнергетике [5-10]:

чk-1

f (v) =

exp-

(1)

vh = v0

r hЛ V h0 J

(4)

где vh- скорость ветра на заданной высоте; Vф - скорость ветра на высоте флюгера; а - показатель степени, зависящий от типа местности. Для открытой местности с низкой шероховатостью в расчетах приняты значения а = 1/7.

Обсуждение результатов

Результаты статистической обработки метеорологических данных о скорости ветра показывают, что преобладающими для острова Амбон являются ветра юго-восточного направления (около 60 %), доля штилей составляет 4 %, продолжительность энергетических затиший со скоростью ветра ниже 3 м/с -28 % (рис. 2).

Рис. 2. Роза ветров острова Амбон Fig. 2.Wind rose of Ambon island

Среднегодовая скорость ветра на территории острова составляет 3,6 м/с и изменяется в диапазоне от 3,1 до 4,2 м/с за период 2008-2013 гг., величина среднеквадратичного отклонения составляет 0,49 м/с. Минимальные среднемесячные скорости ветра наблюдаются в ноябре (2,3 м/с), максимальные - в

июле и августе (5,2 м/с). Годовой ход средних скоростей ветра острова представлен на рисунке 3. Суточный ход средних скоростей ветра на территории острова Амбон выражен слабо.

6,0

г- /л

И 5,0

4,0

л &

(D «

Л

н о о

а

§

О

3,0 2,0 1,0 0,0

5,2 5,2

6 7 Месяц

10

11 12

Рис. 3. Годовой ход средних скоростей ветра Fig. 3. Annual course of average wind speeds

Сводные данные о распределении скоростей ветра на высоте 10 м представлены в таблице 1. Из нее видно, что преобладающими ветрами на острове яв-

ляются ветры со скоростью от 3 до 4 м/с, общая продолжительность которых составляет 49 %.

№ 01 (165) 2015

Основные характеристики ветрового режима территории острова Амбон Basic characteristics of wind regime of Ambon Island

Таблица 1 Table 1

у,м/с 2008 2009 2010 2011 2012 2013 6 лет

n % n % n % n % n % n % n %

0 277 3,2 150 1,7 476 5,4 358 4,1 249 2,8 343 3,9 1 853 3,5

1 896 10,2 801 9,1 1 834 20,9 1 391 15,9 960 10,9 1 400 16,0 7 282 13,8

2 629 7,2 680 7,8 1 180 13,5 964 11,0 759 8,6 975 11,1 5 187 9,9

3 1 473 16,8 1 824 20,8 1 910 21,8 2 136 24,4 1 964 22,4

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Комплексное изучение отдельных стран и регионов»