ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА
WIND ENERGY
Статья поступила в редакцию 21.05.14. Ред. рег. № 2006 The article has entered in publishing office 21.05.14. Ed. reg. No. 2006
УДК 621.383; 621.472(575.4)
ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНО-ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК В ТУРИСТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ «АВАЗА» ПОБЕРЕЖЬЯ КАСПИЙСКОГО МОРЯ
А.М. Пенджиев, Х.М. Сапарлиев, Ч. Шукуров
Туркменский государственный архитектурно-строительный институт Туркменистан, 744032, Ашхабат, ул. Б.Аннанова, д. 1 Тел.: +(99312) 41-18-00, e-mail: ampenjiev@rambler.ru
Заключение совета рецензентов: 24.05.14 Заключение совета экспертов: 27.05.14 Принято к публикации: 30.05.14
В статье рассмотрена разработанная авторами комбинированная солнечно-ветровая станция с горизонтальной ориентацией ветроэнергетической установки и возможности ее использования в туристической зоне «Аваза» на побережье Каспийского моря, изучена ветровая обстановка региона, приведен анализ, расчетные и графические данные для возможности использования традиционных и предлагаемых вертикальных ветроагрегатов. Представлены сравнительные характеристики традиционной ветроустановки и ветроустановок с горизонтальными лопастями типа «Банан» и «Колокольчик». Мощность энергии, которую вырабатывает предлагаемая установка, превышает в 2,8 раза мощность традиционной установки, что подтверждается расчетами, приведенными гистограммами и уравнениями регрессии.
Ключевые слова: комбинированная солнечно-ветроэнергетическая станция, мощность, туристическая зона «Аваза», ветровой кадастр.
POSSIBLE TO USE SOLAR-WIND POWER PLANTS IN THE TOURIST ZONE "AVAZA" ON THE CASPIAN SEA COAST
A.M. Penjiyev, H.M. Saparliev, C. Shukurov
Turkmen State Institute of Architecture and Engineering 1, B.Annanova str., Ashkhabad, 744025, Turkmenistan Тел.: +(99312) 41-18-00, e-mail: ampenjiev@rambler.ru
Referred: 24.05.14 Expertise: 27.05.14 Accepted: 30.05.14
The paper describes a combined solar-wind station, which has horizontal orientation of a wind-power facility, developed by the authors. Possibilities of its application in a tourist area "Avaza" on Caspian See coast are considered. Wind situation of the region is studied; analysis, calculation, and graphical data to use traditional and proposed wind facilities are presented. Comparative characteristics of the traditional wind facility and facilities with horizontal blades of "Banana" and "Bell" types are presented. Output energy of the proposed facility exceeds the power of the traditional facility in 2.8 times. This is confirmed by the calculations, presented histograms and regression equations.
Keywords: combined solar-wind power station, power, tourist zone "Avaza", wind cadastre.
Актуальность проблемы. Формирование в стране современной инфраструктуры отдыха и туризма является одним из приоритетных направлений стратегии социально-экономического развития Туркменистана, в частности, это нашло отражение в Национальной программе «Аваза». Создаваемый на экологически чистом побережье Каспийского моря курорт мирового класса «Аваза» - это принципиально но-
вый и комплексный подход к решению задач по реализации колоссального природного и экологического потенциала страны.
Обеспечение экологической безопасности этого райского уголка - главная задача, которую частично можно решить с помощью использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в частности, солнечной, ветровой энергии [1-4].
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 09 (149) 2014
© Scientific Technical Centre «TATA», 2014
Климатологические характеристики ветровой обстановки в регионах Туркменистана. Ветер на различных высотах в атмосфере Земли и для каждой точки ее поверхности характеризуется скоростью, которая, строго говоря, является случайной переменной в пространстве и времени, зависящей от многих факторов местности, сезона года и погодных условий. Все процессы, напрямую связанные с использованием текущего значения скорости ветра, в частности, производство электроэнергии в ветроэлектрических установках, имеют сложный характер, так что их характеристики обладают статистическим разбросом и неопределенностью средних ожидаемых значений. Поэтому на современном уровне исследований задача их оценки формируется как создание вероятностного описания случайного процесса посредством разбиения всего временного процесса на отдельные временные интервалы, в пределах каждого из которых можно использовать приближение стационарности, т.е. независимости всех определяемых параметров от времени. В качестве периода стационарности могут быть приняты различные временные интервалы с соответствующей точностью описания в зависимости от реальных условий случайного процесса. В частности, в некотором приближении можно считать процесс стационарным во всем рассматриваемом промежутке времени, например, в течение года.
Ветры в основном определяются общими циркуляционными процессами, наличием горных систем на юге Туркменистана и Каспийского моря на западе. На побережье Каспийского моря в среднем в течение года преобладают восточные и северозападные ветры (20-25%), в Центральных и Восточных Каракумах - северные потоки воздуха (25-35%), в восточной части предгорий Копет-Дага - северозападные (20-30%), а в западных предгорьях преобладают восточные ветры (35-50%).
В Туркменистане до настоящего времени оценка возможности использования энергии ветра основывалась на исследованиях крупномасштабного территориального распределения скорости и удельной мощности ветрового потока [1, 5-24] по данным наблюдений за скоростью ветра на сети метеостанций (МС) [25]. На основе полученных данных были выделены районы МС, наиболее перспективные с точки зрения практического использования энергии ветра.
Ветроэнергетический кадастр. Для систематизации характеристик ветровой обстановки в конкретном регионе с целью ее эффективного энергетического использования, как правило, разрабатывается ветроэнергетический кадастр, представляющий собой совокупность аэрологических и энергетических характеристик ветра, позволяющих определить его энергетическую ценность, а также целесообразные параметры и режимы работы ветроэнергетических установок.
Основными характеристиками ветроэнергетического кадастра являются:
- среднегодовая скорость ветра, годовой и суточный ход ветра;
- повторяемость скоростей, типы и параметры функций распределения скоростей;
- максимальная скорость ветра;
- распределение ветровых периодов и периодов энергетических затиший по длительности;
- удельная мощность и удельная энергия ветра;
- ветроэнергетические ресурсы региона.
Начиная с 50-х гг. ХХ века в бывшем СССР, в
том числе и в Туркменистане, были развернуты широкие работы по созданию ветроэнергетических кадастров [5-14, 25-27], хотя при этом северные и восточные районы страны фактически не рассматривались. Основным источником исходных данных для разработки ветроэнергетического кадастра являются наблюдения за ветровыми характеристиками по единой методике с фиксированной классификацией мест наблюдения по степени их открытости и охватывают периоды в десятки лет.
За последние 20-30 лет произошло качественное изменение уровня этих наблюдений. Благодаря изменению уровня наблюдений на высотных метеорологических и тепловизорных мачтах получены сведения о вертикальном профиле скоростей в приземном слое высотой до 500 метров, увеличилась частота регулярного получения информации о скорости и направлении ветра на опорной сети метеорологических станций (с 4 до 8 раз в сутки), а некоторыми метеостанциями и отдельными заинтересованными организациями ведутся непрерывные наблюдения в автоматическом режиме. Эти измерения по длительности, как правило, уступают многолетним наблюдениям гидрометеослужбы, но они особенно важны при измерении быстропеременных процессов, включая порывы ветра и его максимальные пульсации, а также при оценке рабочих периодов и периодов простоя ветроустановок. Годовой ход скорости ветра на территории Туркменистана зависит от местных условий. На открытых равнинных местах годовые значения скорости ветра изменяются в пределах 3,2-4,2 м/с. В оазисах, в защищенных условиях среднегодовая скорость ветра не превышает 3,1 м/с и может составить даже 1,6 м/с (пос. Ача-бил) [2, 6-11, 25].
Средние скорости ветра. Основной характеристикой ветра, определяющей его интенсивность и эффективность использования ветровой энергии, является его средняя скорость за определенный период времени, например, за сутки, месяц, год или несколько лет. Средняя скорость ветра представляется как среднеарифметическое значение, полученное из ряда замеров скорости, сделанных через равные интервалы времени в течение заданного периода.
Классы открытости местности и приведенная средняя скорость. При использовании данных метеонаблюдений и средних скоростей ветра следует учитывать, что они соответствуют конкретным рельефным и ландшафтным условиям в районе метео-
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 09 (149) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014
станции и определенной высоте над поверхностью земли (высоте флюгера). Для разных станций эти условия могут значительно отличаться. Поэтому представляется целесообразным приведение средней многолетней скорости ветра к сравнимым условиям по открытости и ровности местности.
Вопрос об учете условий местности рассматривался во многих работах [2, 3, 6-14, 26, 27], что привело к появлению различных классификаций открытости местности, наиболее известными из которых являются классификации по Милевскому, Подтягину и Гриневичу.
Временная зависимость средней скорости ветра. Помимо представленного выше закономерного изменения параметра случайной величины - средней скорости ветра в зависимости от открытости местности и высоты над поверхностью Земли существует также закономерное временное изменение средней скорости ветра, обусловленное определенным и довольно устойчивым характером изменения погодных и климатических условий в течение года.
Годовой ход скорости ветра на территории Балканского велаята (побережье Каспийского моря), гд
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.