Расчет и обоснование основных проектных параметров и технико-экономических показателей ВЭС в Приморском крае в г. Владивосток
Природно-климатические условия Приморского края. Характеристика ветрового режима территории. Вероятность скорости ветра по градациям. Тип и характеристика ветровой электростанции (ВЭС), ее технико-экономические показатели. Экологические факторы ВЭС.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.05.2014 |
| Размер файла | 1,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
"УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Курсовая работа
По дисциплине "Экономика установок нетрадиционной и возобновляемой энергетики"
Тема курсовой: "Расчет и обоснование основных проектных параметров и технико-экономических показателей ВЭС в Приморском крае в г. Владивосток. "
Проверил:
Тикунов Б.Г.
Выполнил:студент группы 54-41
Петров Н.В.
Ижевск 2013г.
Содержание
- 1. Краткая характеристика региона Природно-климатические условия Приморского края
- 1.1 Географическое положение
- 2. Характеристика ветрового режима территории
- 2.1 Среднемесячная и среднегодовая скорости ветра
- 2.2 Повторяемость направлений ветра и штилей
- 3. Вероятность скорости ветра по градациям
- 4. Тип и характеристика ВЭУ
- 4.1 Характеристика отдачи мощности
- 4.2 Описание устройства ВЭУ, оборудования, механизмов
- 4.3 Определение основных нагрузок, действующих на ВЭУ
- 4.4 Оценочный расчет фундамента ВЭУ
- 4.4 Проверка фундамента основания на опрокидывание и сдвиг
- 5. Ветроэнергетические расчеты
- 5.1 Расчет выработки ВЭУ
- 6. Компоновка ВЭС. Определение основных технико-экономических показателей ВЭС
- 6.1 Размещение ВЭУ в составе ВЭС на местности
- 6.2 Определение выработки ВЭС по месяцам и за год, годовой график отдачи мощности ВЭС
- 6.3 Оценка экономической эффективности ВЭС
- 7. ВЭС и окружающая среда. Экологические факторы ВЭС
- 8. Основные технико-экономические показатели ВЭС
- Список литературы
1. Краткая характеристика региона. Природно-климатические условия Приморского края
Климат Владивостока муссонный. Зима сухая и холодная с ясной погодой. Весна продолжительная, прохладная, с частыми колебаниями температуры. Лето тёплое и влажное, на летние месяцы приходится максимум количества осадков. Осень в городе быстрая, количество осадков к зиме постепенно уменьшается.
Владивосток находится на одной широте с Сочи, однако имеет среднегодовую температуру почти на 10 градусов ниже. Зима же во Владивостоке холоднее, чем в Сочи, более чем на 18 градусов.
Средняя за год температура воздуха составляет 4.50 тепла.
Самый холодный месяц январь со средней температурой 12.90 мороза, а самый теплый - август (19.50 тепла).
Абсолютный максимум температуры воздуха зарегистрирован на уровне 33.60 тепла в июле 1958 г., а абсолютный минимум 31.40 мороза в январе 1931 г.
Безморозный период длится около 190 дней.
Среднегодовое количество осадков составляет 848 мм. Наибольшее количество осадков за месяц выпадает в августе (164 мм), наименьшее в январе (15 мм). Максимальное суточное количество осадков 244 мм зарегистрировано в июле 1990 года.
Среднемесячная относительная влажность воздуха в течении года высока от 58% (феврале) и до 91% (июле).
Преобладающим направлением ветра за год является северное (37%) со средней скорость 6.3 м/с и южное (25%) со скоростью 5.9 м/с.
Максимальная скорость ветра 40 м/с в последний раз была зафиксирована во время шквала в сентябре 1969 г.
1.1 Географическое положение
Владивостокский городской округ занимает территорию полуострова Муравьёва-Амурского до посёлка Трудовое включительно, полуостров Песчаный, около 50 островов залива Петра Великого. Он протянулся на расстояние около 30 км с юга на север и почти 10 км с запада на восток (без полуострова Песчаного), омывается водами Амурского и Уссурийского заливов, входящих в акваторию залива Петра Великого Японского моря. В состав городского округа входит непосредственно город Владивосток, посёлок Трудовое, остров Русский, остров Попова, остров Рейнеке и село Береговое.
По данным из государственного земельного кадастра на 1 января 2005 общая площадь земель в границах Владивостокского городского округа составляет 56 154 га. Часть города, расположенная на полуострове Муравьёва-Амурского, включая посёлок Трудовое, имеет площадь 35 044 га, а расположенная на полуострове Песчаном (с прилегающей территорией) - 7525 га. Остров Русский, самый крупный из островов, входящий в городской округ, имеет площадь 9764 га. Площадь остальных островов в общей сложности составляет 2915 га.
ветровая электростанция режим показатель
2. Характеристика ветрового режима территории
Ветровой режим Владивостока определяется муссонной циркуляцией, выраженной в преобладании северо-западного ветра в холодное полугодие и юго-восточной - в теплое. Большое влияние на направление и скорость ветра оказывает горный рельеф и характер застройки Владивостока. Весной при переходе к летней циркуляции наблюдается постепенное уменьшение повторяемости ветров северных направлений и увеличение повторяемости южных. В летний период скорости ветра резко уменьшаются. Преобладающее направление ветра в городе юго-восточное. В суточном ходе наблюдается следующее изменение скорости ветра: утром повсеместно, за исключением района бухты Тихой, наблюдаются минимальные скорости, максимальное значение скорости ветра наступает либо днем, либо вечером.
Ветровой режим региона определяется муссонным характером климата и частым прохождением циклонов. Особенности распределения атмосферного давления определяют общие характеристики ветрового режима над акваторией Японского моря. По ветровому режиму район прибрежной зоны можно поделить на три части: ЗПВ, и материковое побережье к югу и северу от мыса Золотого.
В период зимних муссонов на описываемом побережье преобладают северо-западные и северные ветры, повторяемость их колеблется от 40 до 73%, а в открытом море она составляет 21-30%. В отдельных местах района наблюдаются отклонения ветра от преобладающих направлений в зависимости от рельефа местности. Так, в заливе Посьета, в бухте Рудная зимой преобладают западные ветры (30-63%), а в заливе Находка - северо-восточные (37%).
Весной происходит перестройка барического поля и по сравнению с зимой увеличивается повторяемость ветров южных направлений. Ветры в это время малоустойчивы. Летом направление ветра менее устойчиво, чем зимой, и повторяемость преобладающих ветров выражена слабее. В заливе Петра Великого преобладают восточные, юго-восточные и южные ветры, в остальной части описываемого района - восточные и северо-восточные. Необходимо учитывать, что восточные ветры в открытом море при движении к берегу меняют свое направление и севернее мыса Поворотный становятся северо-восточными, в восточной части залива Петра Великого - юго-восточными, а в западной его части - северо-восточными.
Осенью характер циркуляции приближается к зимнему: увеличивается повторяемость северных ветров, а в заливе Посьета и бухте Рудная - западных. Необходимо учитывать, что направление ветра в открытом море и на побережье различно; так, если ветер на побережье северо-западный, то в открытом море следует ожидать северный. Еще большее различие в направлении ветра на побережье и в открытом море наблюдается в тех случаях, когда ветер направлен с моря на высокий гористый берег. В этом случае ветер принимает направление, параллельное берегу, а так как ориентация берега самая разнообразная, то и направление ветра будет различным даже в пределах одной бухты.
Наибольшие скорости ветра отмечаются зимой. Средняя месячная скорость в январе в открытом море составляет 10 м/с, а на побережье 5-8 м/с. В июле скорость ветра повсеместно уменьшается и не превышает 2-6 м/с. Особенностью северо-западного побережья Японского моря является усиление ветра, направленного вдоль берега. На участке побережья между мысами Белкина и Поворотный северо-восточные ветры усиливаются в два раза по сравнению с открытым морем.
В заливе Петра Великого вследствие его орографических особенностей преобладают ветры двух румбов. В период зимних муссонов, с октября-ноября по март преобладают ветры северных и северо-западных направлений. Штормы связаны в основном с циклонической деятельностью и наблюдаются преимущественно в холодный период года. Наибольшее число дней со штормовым ветром отмечается в декабре-январе и составляет 9-16 за месяц. В отдельные дни скорость ветра может достигать 40 м/с. Весной, при смене зимнего муссона на летний, ветры мало устойчивы. Летом в заливе преобладают юго-восточные ветры. Штиль чаще отмечается летом и вообще в летний период скорость ветра меньше. В южной части побережья в холодное время года преобладают сильные ветры северо-западных, а в северной - северо-восточных румбов. Повторяемость этих ветров в период с ноября по февраль составляет 60 - 70 %. В январе и феврале повторяемость преобладающих ветров в отдельных пунктах побережья доходит до 75 - 90%. В течение холодного сезона повторяемость штормовых ветров, вызываемых глубокими циклонами, резко возрастает. В теплый период года над морем преобладают южные и юго-восточные ветры. Повторяемость их составляет 40 - 60%, а скорости, как и зимой, в среднем убывают с севера на юг. В целом, скорость ветра в теплое время года значительно меньше, чем зимой. В вершинах Амурского и Уссурийского заливов средняя месячная скорость ветра равна 1 м/с, в бухтах и заливах - 3-5 м/с. Средняя годовая скорость ветра меняется от 1 м/с (в вершине Амурского залива) до 6-7 м/с в открытом море и на севере Татарского пролива. Во временном ходе среднемесячные значения скорости ветра достигают максимальных величин в конце осени, зимой и в начале весны. В переходные сезоны (весной и осенью) направление и скорость ветра очень изменчивы.
Повторяемость штилей, как и скорость ветра, имеет годовой ход. Наименьшая повторяемость штилей отмечается зимой; в открытом море она составляет 1-4%, на побережье 6-10%, а в защищенных бухтах может достигать 30-60%. Весной повторяемость штилей увеличивается на 5-15% по сравнению с зимой. Летом в открытом море она составляет 6-8%, а на побережье колеблется от 5 до 52%. Осенью повсеместно штили наблюдаются реже. Повторяемость скорости ветра 14 м/с и более зимой колеблется от 9 до 14%, а в закрытых бухтах не превышает 5%. Усиление ветра зимой обычно наблюдается в тыловой части проходящего циклона, а также при углублении циклона в районе Алеутских островов или усилении Азиатского антициклона. Летом повторяемость скорости ветра 14 м/с и более составляет 2-9%, а в закрытых бухтах эти ветры бывают не ежегодно. Усиление ветра летом чаще отмечается в передней части проходящего циклона. Иногда скорость ветра достигает 33 м/с и более. В районе мысов продолжительность этих ветров составляет 8-11 ч в месяц, наибольшая достигает 54 ч. В описываемом районе наблюдаются бризы и фены. Бризы - ветры суточной периодичности; чаще всего они наблюдаются на участке побережья от бухты Преображения до мыса Белкина. Бризы могут наблюдаться в течение всего года, но чаще они отмечаются весной и летом. Скорость этих ветров колеблется от 1 до 4 м/с, иногда может составлять 8-10 м/с. Скорость дневного бриза несколько больше скорости ночного. В защищенных бухтах бризы наблюдаются чаще. Фен - сильный, порывистый, теплый, сухой ветер, дующий с гор. При фене происходит резкая смена направления ветра, повышение температуры воздуха, уменьшение относительной влажности воздуха и облачности. Продолжительность фена невелика и, как правило, колеблется от 6 до 12 ч.
2.1 Среднемесячная и среднегодовая скорости ветра
Данные о среднемесячной и годовой скоростях ветра представлены для выбранных станций в табл. 1.
Таблица 1.
|
Станция |
Высота флюгера hф, м |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
Uгод hф |
Uгод H=60м |
|
|
Скорость ветра на высоте флюгера |
16 |
7,5 |
6,5 |
5,9 |
5,0 |
4,7 |
4,9 |
5,1 |
5,7 |
6,2 |
6,8 |
6,8 |
7,6 |
6,1 |
||
|
Скорость ветра на высоте башни ВЭУ |
9,0 |
7,8 |
7,1 |
6,0 |
5,7 |
5,9 |
6,1 |
6,9 |
7,5 |
8,2 |
8,2 |
9,1 |
7,3 |
В табл. 1 представлены скорости ветра для высоты флюгера меньше расчетной установки ВЭУ. Поэтому для дальнейшего расчета нам понадобится поправочный коэффициент высоты и скорость ветра на высоте 60м U, которые определяются по формуле:
,
,
где - поправочный коэффициент высоты (экспонента Хельмана); H - высота, на которой необходимо знать скорость ветра U; - высота флюгера; m=0,14 - показатель степенной функции, меняющийся в зависимости от скорости ветра и от метеоусловий; - скорости ветра на высоте H=60м; - скорость ветра на высоте флюгера.
2.2 Повторяемость направлений ветра и штилей
Повторяемость направлений ветра и штилей представлена в табл.2.
Таблица 2.
|
№ |
Станция |
Румб |
С |
СВ |
В |
ЮВ |
Ю |
ЮЗ |
З |
СЗ |
Штиль |
|
|
1 |
Владивосток |
ДФ, % |
11 |
8 |
12 |
11 |
14 |
16 |
14 |
14 |
3 |
|
|
К |
10б |
9б |
9б |
9б |
9б |
10б |
10б |
10б |
Данные, представленные в табл.3, позволяют определить класс открытости метеостанций. Общий класс открытости станции определяется по формуле:
,
где - табличный класс открытости по каждому румбу направления ветра (в данном случае одинаковый для всех направлений); - табличное значение повторяемости ветра данного румба за год, %.
Следует иметь в виду, что , исключая штиль. Однако многие, а часто большинство метеостанций, не являются репрезентативными. Поэтому при ветроэнергетических расчетах обрабатывают данные всех метеостанций.
Поскольку ветроэнергетические ресурсы определяются для условий открытой местности, на которой может предполагаться строительство ВЭУ и ВЭС, то вводится поправочный коэффициент открытости , который можно определить по формуле:
,
где - максимальный коэффициент открытости, который принимают:
- для районов, находящихся на открытом побережье моря или океана, а также для островов;
- для районов, находящихся в прибрежной зоне;
- для районов, удаленных от береговой линии.
Если максимальное значение табличного коэффициента открытости больше, чем указанные выше значение , то следует принять: .
Класс открытости станции Владивосток Кобщ. =9,55.
3. Вероятность скорости ветра по градациям
Вероятность скорости ветра по градациям является важнейшей характеристикой ветрового кадастра. Это распределение характеризует повторяемость или вероятность значений заданных скоростей ветра (градацией) в % от общего числа случаев за рассматриваемый период времени (месяц, год).
Вероятность скорости ветра по градиентам для всех станций представлена в табл. 3.
Таблица 3. Вероятность скорости ветра по градациям (в % от общего числа случаев) для ст. Владивосток.
|
Градация скорости |
Uгр |
0-1 |
2-3 |
4-5 |
6-7 |
8-9 |
10-11 |
12-13 |
14-15 |
16-17 |
18-20 |
21-24 |
25-28 |
29-34 |
|
|
Среднее значение градации |
U |
0,5 |
2,5 |
4,5 |
6,5 |
8,5 |
10,5 |
12,5 |
14,5 |
16,5 |
19 |
22,5 |
26,5 |
31,5 |
|
|
Дифференциальная повторяемость |
dF=f (U) |
4,2 |
10,5 |
13,0 |
13,8 |
13,3 |
11,7 |
9,7 |
7,7 |
5,7 |
5,5 |
4,9 |
|||
|
Интегральная повторяемость |
F (U) |
4,2 |
14,7 |
27,7 |
41,5 |
54,8 |
66,5 |
76,2 |
83,9 |
89,6 |
95,1 |
100,0 |
В таблице 4 представлена дифференциальная повторяемость средней приведенной скорости ветра по месяцам по градациям в % от общего числа случаев. Значения дифференциальной повторяемости скорости ветра по месяцам определяются по известным значениям приведенной среднемесячной скорости ветра, рассчитанной в таблице 1, в соответствии с приложением [1, с. 46-50] для первого типа распределения скоростей.
Таблица 4. Дифференциальная повторяемость скорости ветра по месяцам по градациям в % от общего числа случаев
|
месяц |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
|
|
Uпр, м/с |
|||||||||||||
|
0,5 |
0,8 |
1,1 |
1,3 |
1,6 |
1,8 |
1,7 |
1,6 |
1,3 |
1,2 |
1 |
1 |
0,8 |
|
|
1 |
4,15 |
5,1 |
5,9 |
7,5 |
8,1 |
7,7 |
7,3 |
6,2 |
5,4 |
4,7 |
4,8 |
4 |
|
|
2 |
5,7 |
7 |
8,1 |
10,1 |
10,8 |
10,3 |
9,8 |
8,4 |
7,4 |
6,5 |
6,6 |
5,6 |
|
|
3 |
6,75 |
8,2 |
9,3 |
11,4 |
12,1 |
11,6 |
11,1 |
9,7 |
8,6 |
7,7 |
7,8 |
6,6 |
|
|
4 |
7,35 |
8,8 |
9,9 |
11,7 |
12,3 |
11,9 |
11,5 |
10,2 |
9,2 |
8,3 |
8,4 |
7,2 |
|
|
5 |
7,7 |
9 |
9,9 |
11,2 |
11,6 |
11,3 |
11,1 |
10,1 |
9,4 |
8,5 |
8,6 |
7,5 |
|
|
6 |
7,75 |
8,8 |
9,5 |
10,2 |
10,3 |
10,2 |
10,1 |
9,6 |
9,1 |
8,4 |
8,5 |
7,7 |
|
|
7 |
7,6 |
8,4 |
8,7 |
8,8 |
8,7 |
8,8 |
8,9 |
8,8 |
8,5 |
8,1 |
8,2 |
7,5 |
|
|
8 |
7,3 |
7,7 |
7,8 |
7,3 |
7 |
7,3 |
7,4 |
7,7 |
7,7 |
7,6 |
7,6 |
7,2 |
|
|
9 |
6,8 |
6,9 |
6,7 |
5,9 |
5,4 |
5,7 |
6 |
6,6 |
6,8 |
6,9 |
6,9 |
6,8 |
|
|
10 |
6,2 |
6 |
5,6 |
4,5 |
4 |
4,3 |
4,6 |
5,4 |
5,9 |
6,1 |
6,1 |
6,2 |
|
|
11 |
5,6 |
5,1 |
4,5 |
3,3 |
2,8 |
3,1 |
3,4 |
4,3 |
4,9 |
5,3 |
5,3 |
5,6 |
|
|
12 |
4,9 |
4,2 |
3,6 |
2,3 |
1,9 |
2,2 |
2,5 |
3,4 |
4 |
4,5 |
4,5 |
4,9 |
|
|
13 |
4,25 |
3,4 |
2,7 |
1,6 |
1,3 |
1,5 |
1,7 |
2,5 |
3,2 |
3,8 |
3,7 |
4,3 |
|
|
14 |
3,6 |
2,7 |
2,1 |
1,1 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,9 |
2,5 |
3,1 |
3 |
3,7 |
|
|
15 |
3 |
2,1 |
1,5 |
0,7 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
1,3 |
1,8 |
2,4 |
2,4 |
3,1 |
|
|
16 |
2,45 |
1,6 |
1 |
0,4 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,9 |
1,4 |
1,9 |
1,8 |
2,5 |
|
|
17 |
1,95 |
1,2 |
0,7 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,3 |
0,6 |
1 |
1,5 |
1,4 |
2,1 |
|
|
18 |
1,55 |
0,9 |
0,5 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,7 |
1,1 |
1 |
1,7 |
|
|
19 |
1,2 |
0,6 |
0,3 |
0,1 |
- |
0,1 |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,8 |
0,8 |
1,3 |
|
|
20 |
0,95 |
0,4 |
0,2 |
- |
- |
- |
- |
0,2 |
0,3 |
0,6 |
0,5 |
1 |
|
|
21 |
2,45 |
0,8 |
0,2 |
- |
- |
- |
- |
0,2 |
0,5 |
1,2 |
1,1 |
2,7 |
1. 4. Тип и характеристика ВЭУ
В состав ВЭС предполагается включить ВЭУ датской фирмы NEG MICON типа NM 1500/64 мощностью 1500 кВт. Данная установка относится к ВЭУ больших мощностей.
Основные технические характеристики данных установки MICON NM 1500/64:
установленная (номинальная) мощность - 1500 кВт;
диаметр ветроколеса - D=64м;
высота башни - Н=60 м (башня коническая);
ометаемая площадь - S=3217м2;
минимальная скорость ветра - u=4 м/с;
номинальная скорость ветра - u=16м/с;
максимальная скорость ветра - u=25м/с;
количество лопастей - 3 шт.
Частота вращения ветроколеса 17об/мин.
Генератор асинхронный с двумя парами полюсов. Номинальная частота электрического тока 50 Гц. Номинальное напряжение 690 В.
Вес трех лопастей - 16.5 т. Масса одной лопасти, соответственно, 5.5т.
Вес втулки ветроколеса 14т.
Вес башни - 83 т.
Вес гондолы с ротором и валом - 55 т.
Общий вес конструкции (суммарный): 170т.
4.1 Характеристика отдачи мощности
Характеристика отдачи мощности в зависимости от скорости ветра данной ВЭУ "Micon NM 1500/64" представлена на графике (рис.1):
На характеристике ВЭУ указаны следующие характерные значения скорости ветра:
4 м/с. - минимальная скорость ветра, при которой ВЭУ начинает отдавать мощность;
16 м/с. - расчетная скорость ветра, при которой мощность ВЭУ достигает значения, равного ее установленной мощности;
25 м/с. - максимальная скорость ветра, выше которой ВЭУ автоматически останавливается.
Приведем таблицу отдаваемой мощности ВЭУ от скорости ветра (табл.5).
Таблица 5.
|
u, |
м/с |
4 |
5 |
6 |
7 |
13,5 |
14 |
15 |
16 |
17 |
17,5 |
25 |
25 |
30 |
|
|
N, |
кВт |
0 |
50 |
125 |
250 |
1390 |
1450 |
1490 |
1500 |
1475 |
1450 |
1250 |
0 |
0 |
Рис. 1. Характеристика отдачи мощности ВЭУ MICON NM 1500/64
4.2 Описание устройства ВЭУ, оборудования, механизмов
Рассмотрим продольный разрез по ветроголовке (рис. 2).
Рис. 2. Продольный разрез гондолы
1 - Лопасть.
2 - Главный вал.
3 - Главный Подшипник.
4 - Ступица.
5 - Воздушная вставка.
6 - Двигатель отклонения от курса (поворотное устройство гондолы).
7 - Основная конструкция гондолы.
8 - Редуктор.
9 - Коллекторные кольца.
10 - Кабели генератора.
11 - Решетка.
12 - Генератор.
13 - Анемометр.
14 - Подъемный кран (вспомогательное оборудование).
15 - Тормозной диск.
16 - Окошки.
17 - Пульт управления.
У ВЭУ имеются три лопасти, выполненные из металла. Место, где сходятся эти лопасти, называется ступицей (4). В ступице спрятаны устройства, которые поворачивают лопасти вокруг своей оси. Ступица жестко соединена с валом (2).
Ротор генератора соединен с главным валом. Вал опирается через главный подшипник (3) и редуктор (8) на основную конструкцию гондолы (7). Редуктор необходим для преобразования частоты вращения вала генератора (18). Редуктор с передаточным числом 1: 87,8. Генератор (12) работает в режиме с постоянной частотой вращения лопастей и переменной быстроходностью. Асинхронный генератор с двумя парами полюсов расположен в хвостовой части гондолы. Генераторные кабели (10) через токосъёмник соединены с коллекторными кольцами. Коллекторные кольца исполняют роль неподвижных шин.
Рабочее пространство, заключенное в гондоле, позволяет свободно работать двум специалистам.
На верху гондолы установлен анемометр (13) и уловитель направления ветра. При изменении направления ветра поворотное устройство (6) разворачивает ротор по ветру. Если же скорость ветра превышает максимальную скорость ветра, то сигнал от анемометра передается в поворотное устройство лопасти и разворачивает лопасть (остановка ветроколеса).
4.3 Определение основных нагрузок, действующих на ВЭУ
1. Лобовое давление Рл
,
где В - коэффициент лобового давления, примем В=0.9;
,
- площадь ветроколеса
, ,
Определим изгибающий момент, действующий на лопасть.
- расстояние от центра ветроагрегата, на котором на лопасть действует изгибающая сила.
Опрокидывающий момент:
2. Вращающий момент
3. Масса ветроагрегата и башни
Складываются в одну вертикальную силу .
4.4 Оценочный расчет фундамента ВЭУ
Для определения глубины промерзания фундамента необходимо учесть глубину промерзания и прочностные деформационные свойства грунта.
df=Kh•dfn;
где Kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых помещений Kh принимается равным 1,1; dfn - нормативная глубина сезонного промерзания грунта (для широт определяется по карте, dfn=1,88м).
4.4 Проверка фундамента основания на опрокидывание и сдвиг
Конструктивно принимаем квадратный фундамент со стороной 10 м и рассчитываем его на действие опрокидывающего момента и сдвиг.
,
где: - момент сопротивления квадратного фундамента,
;
N - суммарная нагрузка, N=Nверт+Gфунд;
- осредненное значение удельного веса грунта и бетона;
- площадь квадратного фундамента,
т,
- момент от действия ветровой нагрузки; т·м
,
.
Должны выполняться 2 условия:
,
где: и - коэффициенты условий работы:
, ;
; ;
,, ;
и - характеристики грунта над подошвой: глина , МПа;
d - глубина заложения фундамента, d = 2.1м;
b =10 м - ширина фундамента;
- глубина подвала, .
Условия и не выполняются.
фундамент не устойчив к ветровой нагрузке, требуется увеличение размеров фундамента.
Увеличим размер стороны квадратного фундамента до 20 м:
т
N=Nверт+Gфунд=170+1932=2102т
Условие выполняется (3.13>0).
Условие = 36.84выполняется.
Т.о. размеры фундамента 20м х 20м.
5. Ветроэнергетические расчеты
5.1 Расчет выработки ВЭУ
Выработка ВЭУ по месяцам:
где Тисп - число часов использования установленной мощности ВЭУ, определяемое при помощи следующего выражения:
где 30,5 - среднее число дней в месяце; 24 - число часов в сутках - коэффициент использования установленной мощности ВЭУ:
Годовая выработка ВЭУ определяется суммой выработки по месяцам.
Указанные вычисления для каждого месяца представим в табличном виде (табл. 6).
Таблица 6.
|
Месяц |
Кисп |
Тисп, ч |
Эвэу, кВтч |
|
|
Январь |
0,355 |
259,9 |
389790 |
|
|
Февраль |
0,299 |
218,9 |
328302 |
|
|
Март |
0,256 |
187,4 |
281088 |
|
|
Апрель |
0,182 |
133,2 |
199836 |
|
|
Май |
0,16 |
117,1 |
175680 |
|
|
Июнь |
0,175 |
128,1 |
192150 |
|
|
Июль |
0, 19 |
139,1 |
208620 |
|
|
Август |
0,24 |
175,7 |
263520 |
|
|
Сентябрь |
0,281 |
205,7 |
308538 |
|
|
Октябрь |
0,321 |
235,0 |
352458 |
|
|
Ноябрь |
0,302 |
221,1 |
331596 |
|
|
Декабрь |
0,361 |
264,3 |
396378 |
6. Компоновка ВЭС. Определение основных технико-экономических показателей ВЭС
6.1 Размещение ВЭУ в составе ВЭС на местности
Размещение ВЭУ в составе ветрового парка ВЭС на местности выполняется в соответствии с розой ветров и рельефом местности заданной карты.
Необходимо учитывать, что расстояние между ветровыми установками должно составлять не менее (5-10) диаметров ВК.
В данном проекте предполагается установка 16 ветровых установок на расстоянии равном 7 диаметрам ВК, т.е.450 м, вдоль преобладающего направления ветра, и на расстоянии равном 5 диаметрам ВК, т.е.350 м, в перпендикулярном направлении. Таким образом, общая мощность ВЭС будет составлять 24 МВт.
Для обеспечения проезда к установкам необходимо предусмотреть подъездные пути шириной не менее 6м и, кроме того, общую дорогу, ведущую от города Владивосток к ветровой станции.
6.2 Электрическая схема выдачи мощности ВЭС
Проектируемая ВЭС состоит из 16 ветроагрегатов. Мощность каждого ветроагрегата составляет 1500кВт. Полная мощность проектируемой ВЭС составляет 24 МВт.
Разделим ВЭС на четыре блока по 2-3 ВЭУ в каждом. Мощность каждого блока выдается на систему шин (Uнн=0,69 кВ) и через трансформатор на КТП. От КТП по кабельной линии (Uвн=10 кВ) на ОРУ. С ОРУ к потребителям.
Выбор трансформаторов для блоков:
· Для блока из трех ВЭУ. Так как мощность блока составляет 4500кВА, то выбираем тр-р ТМ-6300/10 (с.128)
Sном=6300кВА, Uвн=10,5 кВ, Uнн=0,69 кВ
· Для блока из двух ВЭУ. Так как мощность блока составляет 3000кВА, то выбираем тр-р ТМ-4000/10 (с.128)
Sном=4000кВА
Uвн=10,5 кВ
Uнн=0,69 кВ
6.2 Определение выработки ВЭС по месяцам и за год, годовой график отдачи мощности ВЭС
Установленная мощность ВЭС определяется количеством ВЭУ () в составе ветрового парка:
Годовая выработка ВЭС:
где - коэффициент, учитывающий простои ВЭУ по техническим причинам (ремонты, непредвиденные отказы), в среднем принимается . Годовое число часов использования установленной мощности ВЭС:
Для построения годового графика отдачи мощности ВЭС определяется среднемесячная мощность ВЭС, например, за январь:
(5.4)
где - коэффициент использования установленной мощности ВЭУ в январе месяце, определяемый по январскому распределению скоростей ветра по градациям.
|
Кисп |
NВЭС, кВт |
||
|
Январь |
0,355 |
7668 |
|
|
Февраль |
0,299 |
6458,4 |
|
|
Март |
0,256 |
5529,6 |
|
|
Апрель |
0,182 |
3931,2 |
|
|
Май |
0,16 |
3456 |
|
|
Июнь |
0,175 |
3780 |
|
|
Июль |
0, 19 |
4104 |
|
|
Август |
0,24 |
5184 |
|
|
Сентябрь |
0,281 |
6069,6 |
|
|
Октябрь |
0,321 |
6933,6 |
|
|
Ноябрь |
0,302 |
6523,2 |
|
|
Декабрь |
0,361 |
7797,6 |
Рис. 3. Годовой график отдачи мощности ВЭС
6.3 Оценка экономической эффективности ВЭС
Экспертная оценка экологической эффективности ВЭС выполняется по относительному сроку окупаемости и вытеснению органического топлива.
Основную долю затрат в общих капвложениях ВЭС () чаще всего составляет стоимость основного оборудования (), т.е. стоимость всех ВЭУ ветрового парка ВЭС, поставляемых фирмами - изготовителями.
В настоящее время удельная стоимость (стоимость на 1 кВт номинальной мощности ВЭУ) основного оборудования в зависимости от мощности ВЭУ составляет:
Общие капиталовложения (проектная сметная стоимость) ВЭС могут быть оценены косвенно через коэффициент строительных работ, учитывающий затраты по доставке основного оборудования, стоимость дополнительного и вспомогательного оборудования, строительно-монтажные работы, в т. ч. фундаменты ВЭУ, подъездные пути и др., в т. ч. непредвиденные расходы.
Строительный коэффициент может меняться в широких пределах в зависимости от района строительства ВЭС, местных условий, типа грунтов и т.д.
Ежегодные издержки ВЭС () по опыту проектных организаций принимаются в % от (от 5 до 10 %).
Издержки составляют 7% от К.
Себестоимость 1 (кВт·ч) электроэнергии ВЭС:
Относительный срок окупаемости капиталовложений ВЭС:
где - цена (тариф) отпускаемой электроэнергии ВЭС.
устанавливается в зависимости от существующего (действующего) тарифа на электроэнергию в регионе и перспективы развития электроэнергетики.
Предполагается, что .
Вытеснение органического топлива.
Годовая экономия органического топлива ():
где - средний удельный расход топлива в килограммах условного топлива на киловатт-час [кг у. т. / (кВт·ч)] в энергосистеме для сетевых ВЭС;
удельный расход натурального топлива в [кг н. т. / (кВт·ч)] для автономных ВЭС, работающих совместно с дизельными электростанциями (ДЭС).
для сетевых ВЭС [кг у. т. / (кВт·ч)]
По результатам ветроэнергетических расчетов и оценки экономической эффективности ВЭС составляется итоговая таблица основных технико-экономических показателей ВЭС.
Расчет дисконтированного дохода.
Чистый дисконтированный доход - сумма ожидаемого потока платежей, приведенная к стоимости на настоящий момент времени. Чаще всего ЧДД рассчитывается при оценке экономической эффективности инвестиций для потоков будущих платежей. Приведение к текущей стоимости приводится по заданной ставке дисконтирования.
Формула расчета чистого дисконтированного дохода:
ЧДД (Эд) определяется, как сумма дисконтированных чистых потоков платежей:
E - норматив дисконтирования (ставка дисконтирования). Равна 10 %.
ЧП - чистая прибыль
Зз - затраты за соответствующий год.
|
год |
ЧДД, у. е. |
|
|
1 |
-57600000 |
|
|
2 |
-43771451 |
|
|
3 |
-31200043 |
|
|
4 |
-19771491 |
|
|
5 |
-9381897 |
|
|
6 |
63187,649 |
|
|
7 |
8649628,4 |
|
|
8 |
16455484 |
|
|
9 |
23551716 |
7. ВЭС и окружающая среда. Экологические факторы ВЭС
Мировой опыт строительства ВЭС показывает, что по сравнению с другими типами электростанций, ВЭС являются наиболее экологически "чистыми", но оказывают некоторое негативное влияние на окружающую среду, которое во многом зависит от правильности выбора площадки для её размещения. При правильном выборе площадки влияние ВЭС на окружающую среду незначительно.
Рассмотрим основные виды влияния ВЭС на окружающую среду.
· Отчуждение земель
Компоновка ВЭУ в составе ВЭС показана на схеме. Площадь отчуждения под отдельные ВЭУ, производственные строения и сооружения составляет 20% от общей площади изъятия (км2). На остальной территории ВЭС может вестись, с определёнными ограничениями, традиционная хозяйственная деятельность.
· Аварийные ситуации
При работе ВЭУ существует опасность разрушения и отлетания подвижных частей ВК. В зависимости от Nвэу, Dвк, материала, силы ветра, опасная зона при разрушении ветроколеса может быть разной:
при U<25 м/с Lотл=9 • Dвк = 576 м;
при U>25 м/с Lотл =25 • Dвк = 1600 м.
Положительные факторы использования энергии ветра: снижение эмиссии углекислого газа; незначительное отчуждение земель.
8. Основные технико-экономические показатели ВЭС
|
№ п/п |
Показатель |
Обозна-чение |
Ед. изм. |
Значение |
|
|
I. Энергетические показатели. |
|||||
|
1 |
Установленная мощность ВЭС |
кВт |
24000 |
||
|
2 |
Единичная установленная мощность ВЭУ, тип ВЭУ |
кВт |
1500 |
||
|
3 |
Количество ВЭУ в составе ветрового парка ВЭС |
ед. |
16 |
||
|
4 |
Годовая выработка ВЭС |
кВт·ч |
3427956 |
||
|
5 |
Годовое число часов использования установленной мощности ВЭС |
час |
2057 |
||
|
II. Стоимостные показатели. |
|||||
|
6 |
Оценочная проектная сметная стоимость (капиталовложения) ВЭС |
млн. у. е. |
57.6 |
||
|
7 |
Стоимость основного оборудования ВЭС |
млн. у. е. |
1200 |
||
|
8 |
Удельные капиталовложения ВЭС |
у. е. /кВт |
2400 |
||
|
9 |
Ежегодные издержки ВЭС |
млн. у. е. |
4 |
||
|
10 |
Себестоимость электроэнергии ВЭС |
у. е. / (кВт·ч) |
0.08 |
||
|
11 |
Оценочный относительный срок окупаемости при цене (тарифе) на эл. энергию ВЭС |
лет |
3 |
||
|
12 |
Годовая экономия органического топлива |
тыс. т. у. т. |
1979 |
Список литературы
1. В. В. Елистратов, М.В. Кузнецов, Теоретические основы нетрадиционной и возобновляемой энергетики, часть 1, Учебное пособие, С-Петербург, издательство СПбГПУ, 2004г.
2. М.В. Кузнецов о методике ветроэнергетических расчетов, Электрические станции, 1992, №7.
3. В. В. Елистратов, И.А. Константинов, А.А. Панфилов, расчет фундаментов ВЭУ, нагрузки на элементы ВЭУ, на ее фундамент и основание, Учебное пособие, СПбГПУ, 2001г.
4. Методические указания по выполнению курсовой работы "Расчёт и обоснование основных проектных параметров и технико-экономических показателей ВЭС", 2007, СПбГПУ (рукопись).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчёт абсолютных вложений капитала в строительство блочных электростанций. Расчет энергетических показателей работы электростанции, себестоимости электроэнергии, отпущенной с ее шин. Определение технико-экономических показателей работы электростанции.
курсовая работа [37,9 K], добавлен 04.05.2014Сметно-финансовый расчет стоимости строительства проектируемой КЭС. Режим работы и технико-экономических показатели работы. Расчет потребности КЭС в топливе, расхода электроэнергии на собственные нужды. Таблица основных технико-экономических показателей.
курсовая работа [104,5 K], добавлен 05.10.2008Климатическая информация и её роль в энергетике. Метеорологические факторы, характеризующие местоположение ветроустановок. Расчет кадастровых характеристик ветра. Физико-географические климатические особенности Ногинского района Московской области.
реферат [687,4 K], добавлен 20.11.2012Расчет основных технико-экономических показателей конденсационной электростанции. Описание тепловой схемы, выбор основного и вспомогательного оборудования. Требования к компоновке зданий и сооружений электростанции, разработка генерального плана.
курсовая работа [184,1 K], добавлен 26.02.2014Абсолютные и удельные вложения капитала в строительство электростанции. Энергетические показатели работы электростанции. Проектная себестоимость производства энергетической продукции. Калькуляция проектной себестоимости электрической и тепловой энергии.
курсовая работа [131,9 K], добавлен 11.02.2011Характеристика парогазовых установок. Выбор схемы и описание. Термодинамический расчет цикла газотурбинной установки. Технико-экономические показатели паротурбинной установки. Анализ результатов расчета по трем видам энергогенерирующих установок.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 27.04.2015Расчёт основных технико-экономических показателей проектируемой конденсационной парогазовой электростанции. Срок окупаемости капитальных вложений. Расчет котла-утилизатора. Определение мощности и коэффициента полезного действия ПГУ. Безопасность объекта.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 07.08.2012Выбор района проектирования электростанции и привязка к месту строительства. Расчёт среднегодовых технико-экономических показателей. График рабочей и ремонтной мощности. Оценка выработки электроэнергии. Экономическое обоснование строительства объекта.
курсовая работа [1012,6 K], добавлен 13.12.2011Основные технико-экономические показатели энергоблока атомной электростанции. Разработка типового оптимизированного и информатизированного проекта двухблочной электростанции с водо-водяным энергетическим реактором ВВЭР-1300. Управление тяжелыми авариями.
реферат [20,6 K], добавлен 29.05.2015Анализ схемы электроснабжения, техническое обоснование выбора ее варианта. Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории надежности электроснабжения. Разработка структурной схемы подстанции. Расчет экономических показателей.
дипломная работа [629,3 K], добавлен 01.04.2015История развития электростанции. Структура установленной электрической мощности на территории Республики Хакасия. Состав генерирующего оборудования станции. Основные технико-экономические показатели инвестиционного проекта "Новый блок Абаканской ТЭЦ".
реферат [507,8 K], добавлен 10.01.2014История использования энергии ветра; современные методы генерации электроэнергии. Малая ветроэнергетика в России: экономические и экологические аспекты. Ветряные электростанции Германии; поставщики ветрогенераторов. Потенциал ветроэнергетики Китая.
реферат [1,4 M], добавлен 15.06.2013Выбор и обоснование двух вариантов схем проектируемой атомной электростанции по технико-экономическим показателям. Выбор силовых трансформаторов, обоснование упрощенных схем РУ разных напряжений. Расчет токов короткого замыкания, релейной защиты.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 04.08.2012Технико-экономическое обоснование строительства атомной электростанции, расчет показателей эффективности инвестиционного проекта. Характеристика электрических нагрузок района. Параметры тепловой схемы станции. Автоматическое регулирование мощности блока.
дипломная работа [924,9 K], добавлен 16.06.2013Определение сметной стоимости строительства КЭС. Определение режима работы КЭС. Расчет потребности КЭС в топливе. Расчет расхода электроэнергии на собственные нужды. Таблица основных технико-экономических показателей проектируемой КЭС. Тип турбины.
методичка [95,1 K], добавлен 05.10.2008Планирование эксплуатационной деятельности ЖКХ. Краткая характеристика основных показателей плана по эксплуатации ЖКХ. Расчет эксплуатационных расходов на производство тепловой энергии. Технико-экономические показатели по котельной установке.
курсовая работа [82,8 K], добавлен 01.12.2007Расчет технологической нагрузки теплоэлектроцентрали и годового расхода топлива на ТЭЦ. Расчет конденсационной электростанции и технико-экономических показателей котельной. Сравнение вариантов энергоснабжения по чистому дисконтированному доходу.
курсовая работа [139,5 K], добавлен 09.03.2012Системы преобразования энергии ветра, экологические и экономические аспекты ее использования. Характеристика и особенности применения волновых энергетических установок. Разница температур воды и воздуха как энергоресурс. Приливные электростанции.
реферат [1,6 M], добавлен 03.01.2011Виды ветровых электростанций. Техническая характеристика генераторов и лопастей ветроустановок. Альтернативная энергетика на мировом и российском рынках. Оценка потенциала ветра в РФ, его место в топливно-энергетическом балансе и экологическое значение.
реферат [827,1 K], добавлен 18.10.2015Выбор генераторов исходя из установленной мощности гидроэлектростанции. Два варианта схем проектируемой электростанции. Выбор трансформаторов. Технико-экономические параметры электростанции. Расчет токов короткого замыкания. Выбор схемы собственных нужд.
курсовая работа [339,3 K], добавлен 09.04.2011
