3.1 Thiết lập mơ hình mơ phỏng tốc độ gió
Gió là sự chuyển dịch tuần hồn của khơng khí trong khí quyển gây ra do sự nung nóng khơng đều trên bề mặt Trái đất bởi Mặt trời. Trong những điều kiện thuận lợi nhất định có thể sử dụng nguồn năng lượng này phục vụ nền kinh tế quốc dân nói chung và để phát điện nói riêng.
Đặc tính quan trọng nhất đánh giá động năng của gió là vận tốc, nên có thể coi tốc độ gió là nguồn lực của tua bin gió. Do các tuabin gió thường tiếp nhận năng lượng gió ở độ cao H (tốc độ gió trên cao lớn hơn nhiều dưới mặt đất) với vận tốc v khác nhiều so với vận tốc gió đo được ở độ cao (do các trạm quan trác đo được), nên trong tính tốn người ta thường dùng biểu thức sau để xác định tốc độ gió :
V = (3.1) Trong đó :
là vận tốc gió đo được ở độ cao gần với mặt đất v là vận tốc gió đo được ở độ cao H
là hệ số hiệu chỉnh vận tốc gió ở độ cao H so với vận tốc gió ở độ cao thông thường hệ số này được chọn là 1/7
Để mơ tả chính xác hơn đặc điểm ngẫu nhiên và liên tục của tốc độ gió. Đồ án dựa trên 4 mơ hình thường dùng để phân tích đánh giá tốc độ gió hiện nay , đó là : mơ hình gió cơ bản, mơ hình trận gió, mơ hình gió thay đổi từ từ và mơ hình gió ngâu nhiên.
3.1.1 Gió cơ bản
Gió cơ bản được biểu thị bằng tốc độ gió trung bình theo Weibull tốc độ gió cơ bản được xác định theo biểu thức :
Trong đó :
là vận tốc gió trung bình
tương ứng là hệ số kích thước và hình dạng Weibull cịn gọi là hàm Weibull
Trong thực tế tốc độ gió cơ bản có thể coi là hằng số và bằng với vận tốc gió trung bình đo được
3.1.2 Trận gió
Mơ tả đặc tính tốc độ gió thay đổi đột ngột ( gió giật), thơng thường trận gió được biểu hiện bằng biểu thức :
(3.3) Trong đó :
là tốc độ trận gió tại thời điểm t, nó được xác định theo biểu thức : (3.4) là tốc độ trận gió (m/s);
là thời gian bắt đầu có trận gió ( gió giật ) ( s);
là chu kỳ trận gió ( thời gian tồn tại của trận gió ) (s).
3.1.3 Gió có tốc độ thay đổi từ từ
Tốc độ gió của trận gió có tốc độ thay đổi từ từ được xác định từ tốc độ gió trung bình cộng thêm phần thay đổi của tốc độ gió trong trận gió ( cơn gió ). Trong đó được xác định theo biểu thức :
(3.5)
Trong đó:
phần tốc độ gió tăng thêm trong trận gió có tốc độ gió thay đổi từ từ, (m/s);
maxR tốc độ gió lớn nhất trong trận gió có tốc độ gió thay đổi từ từ, (m/s);
tương ứng thời gian bắt đầu, tồn tại kết thúc của trận gió ,(s); phần vận tốc gió tăng thêm trong thời gian tồn tại trận gió có tốc độ gió thay đổi từ từ được xác định theo biểu thức:
- ) ( 3.6)
3.1.4 Gió thay đổi ngẫu nhiên
Tính ngẫu nhiên của tốc độ gió thường được biểu thị bằng phân lượng tiếng gió ồn ,nó được xác định theo biểu thức:
(3.7) (3.8)
(3.9) Trong đó:
là tần số góc ở đoạn thứ i;
là biến lượng ngẫu nhiên của phân bố đều nó nằm trong khoảng 0~2 ; hệ số biểu thị tính nhấp nhơ;
F là phạm vi tồn tại nhiễu loạn
là tốc độ gió trung bình khảo sát (m/s); N là số điểm lấy mẫu phổ tần .
Mơ hình tốn học của tốc độ gió được xác định tổ hợp từ 4 công thức xác định vận tốc gió ở trên cụ thể là:
V = (3.10) Sử dụng phần mềm mơ phỏng Matlab/Simulinhk thiết lập mơ hình mơ phỏng tốc độ gió được thể hiện trên hình 3.1