ВВЕДЕНИЕ 2
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ПАРАМЕТРОВ ВЕТРА В НОРИЛЬСКЕ 5
1.1 Исторический обзор ветровых данных в Норильске 5
1.2 Вариабельность параметров ветра в разные временные периоды 8
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПАРАМЕТРОВ ВЕТРА 26
2.1 Методы сбора и обработки данных о ветре 26
2.2 Моделирование экстремальных ветровых событий с использованием
численных методов 27
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ДИНАМИКИ ПАРАМЕТРОВ ВЕТРА НА РАБОТУ ВЕТРОВЫХ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРОВ 33
3.1 Анализ конструкций ветрогенераторов 33
3.2 Расчет потенциальной мощности ветрогенераторов разных типов 46
ГЛАВА 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОТРАСИ 64
4.1 Потенциальное воздействие на конструкцию ветроустановок 64
4.2 Ключевые характеристики важные для проектирования и эксплуатации
ветроустановок 66
4.3 Перспективы дальнейших исследований 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 70
В современном мире, вопросы экологии и энергии становятся все более актуальными, использование возобновляемых источников энергии становится неотъемлемой частью стратегии развития многих регионов. Ветровые электрогенераторы являются одним из наиболее перспективных источников возобновляемой энергии, и их эффективность зависит от параметров ветра.
Однако, при проектировании ветровых электрогенераторов, особенно для регионов с сложными климатическими условиями, необходимо учитывать особенности параметров ветра в данных регионах. Один из таких регионов является Норильск - город на севере Красноярского края, расположенный в условиях арктического климата. В связи с этим, в данной работе будет рассмотрен учет динамики параметров ветра для Норильска.
Целью данной работы является проведение детального анализа ветровых условий в районе Норильска для определения потенциала использования ветроэнергии и выявления экстремальных ветровых событий, которые могут повлиять на конструкцию и эксплуатацию ветроустановок. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
Сбор и обработка данных о скорости и направлении ветра:
- Использование данных ERA5, предоставленных Европейским центром среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF), для получения информации о ветровых условиях на высоте 100 метров над уровнем земли за период с 1992 по 2022 годы.
- Преобразование данных в удобный для анализа формат с использованием библиотек xarray, numpy и pandas.
Анализ временных и пространственных характеристик ветровых условий:
- Проведение временного анализа ветровых условий, включающего почасовой, дневной и сезонный анализ.
- Выполнение пространственного анализа для выявления распределения средней скорости и направления ветра в регионе Норильска.
Идентификация и анализ экстремальных ветровых событий:
- Определение порогового значения для экстремальных ветровых событий на основе 95-го процентиля скорости ветра.
- Идентификация экстремальных ветровых событий и анализ их продолжительности и интенсивности.
- Пространственное распределение экстремальных ветровых событий для выявления наиболее уязвимых зон.
Формулирование рекомендаций по проектированию ветроустановок для условий Норильска:
- Анализ потенциального воздействия экстремальных ветровых событий на конструкцию ветроустановок.
- Разработка рекомендаций по характеристикам ветроустановок, включая проектные скорости ветра, требования к прочности конструкции, системы торможения и мониторинга.
Таким образом, данная работа имеет целью изучить и проанализировать динамику параметров ветра в Норильске, а также разработать рекомендации по учету данной динамики при проектировании ветровых электрогенераторов для данного региона. Проведение данного исследования и разработка рекомендаций могут способствовать повышению эффективности использования ветровых электрогенераторов в Норильске и других регионах с аналогичными климатическими условиями.
В работе "Учет динамики параметров ветра при расчете ветровых электрогенераторов" объектом исследования является ветровой электрогенератор, который представляет собой устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в электрическую энергию. Предметом исследования являются параметры ветра, такие как скорость ветра, его направление и частота изменения, которые имеют важное значение при расчете эффективности работы ветрового электрогенератора. Также в работе будет проведен анализ данных о характеристиках ветра, взятых из открытых источников. В работе проводится анализ динамики этих параметров в Норильске, что позволяет определить оптимальные параметры для проектирования и эксплуатации ветровых электрогенераторов в данном регионе.
Таким образом, данная работа позволила рассмотреть важные аспекты учета динамики параметров ветра при расчете ветровых электрогенераторов для Норильска.
В ходе исследования был проведен анализ динамики параметров ветра в Норильске. Было выявлено, что ветровые условия в данном регионе характеризуются высокой вариабельностью. Изучены основные факторы, влияющие на динамику ветровых параметров, такие как рельеф местности, сезонные изменения и др.
Влияние динамики параметров ветра на работу ветровых электрогенераторов, было выявлено, что изменения скорости и направления ветра могут значительно влиять на эффективность работы ветровых электрогенераторов. Были рассмотрены различные технические решения, позволяющие учесть динамику ветровых параметров при проектировании и эксплуатации ветровых электрогенераторов.
В результате исследования были сформулированы рекомендации при использовании и проектировании ветровых электрогенераторов для Норильска. Они включают в себя необходимость учета особенностей ветровых условий в данном регионе, а также проведение экономического анализа для оценки эффективности использования технических решений.
Исследование показало, что учет динамики параметров ветра является необходимым для повышения эффективности работы ветровых электрогенераторов и может привести к экономическим выгодам. Рекомендации, сформулированные в данной работе, могут быть использованы при проектировании и эксплуатации ветровых электрогенераторов в данном регионе.
