a. Hai máy đo gió đặt cách nhau 20m; b diễn biến vận tốc gió theo ngày tại các điểm cách nhau một vài km.
2.1.2.Đặc trưng năng lượng gió
Đặc trưng năng lượng gió – đó là tập hợp các dữ liệu cần thiết và đủ độ tin cậy đặc trưng cho gió như là một nguồn năng lượng và cho phép làm rõ giá trị năng lượng của nó. Đó cũng là một hệ thống các dữ liệu đặc trưng cho chế độ gió ở cỏc vựng khác nhau, trên cơ sở đó có thể tính toán các chế độ và thời gian làm việc của tổ máy với công suất này hoặc khác, và năng lượng tổng cộng có thể khai thác được.
Đặc tính quan trọng nhất là mật độ phân bố các vận tốc gió khác nhau, diễn biến các chu kỳ làm việc và sự lặng gió, các chế độ vận tốc cực đại (bóo). Cỏc giá trị vận tốc gió trung bình năm và trung bình mùa cũng là những đặc trưng quan trọng và thuận lợi để đánh giá tiềm năng năng lượng gió.
Đặc tính quan trọng hơn cần phải kể đến là hàm của quy luật thụng kờ tần số biến đổi vận tốc gió trong khoảng thời gian xác định. Khi biết quy luật xác định và thông số của hàm này và khi cú cỏc đặc tính của các tổ máy năng lượng gió, có thể đánh giá được năng lượng sản ra, thời gian dừng làm việc, hệ số sử dụng, công suất lắp đặt, hiệu quả kinh tế…
G.A. Grinhevich đã đưa ra phương trình đường cong phân bố các đại lượng đặc trưng đối với nhiều vùng như sau:
y= (2.10)
trong đó y, x – các biến số;
, p, k, n – các hệ số phụ thuộc vào loại đường cong.
Loan
Trên cơ sở phương trình này khi chuyển sang các giá trị tuyệt đối của vận tốc gió và độ lặp của chúng tính theo tỷ lệ thời gian của chu kỳ, ta nhận được:
(2.11) Với: f- tần số hay độ lặp của vận tốc V; f- tần số hay độ lặp của vận tốc V;
- vận tốc trung bình trong chu kỳ tính toán;
V- vận tốc mà độ lặp tương đối của nó xác định trong khoảng từ
tới ;
- khoảng gradient vận tốc được chọn.
Đối với một số vùng với giá trị vận tốc trung bình và tương đối cao (6-7m/s) các kết quả định hình hóa cỏc chế độ làm việc của gió thỏa mãn các yêu cầu thực tế được xác định bằng các quan hệ rút ra từ phương trình của R.D.Gudrich dưới dạng vi phân sau:
. (2.12)
N.V.Kolodinưi đó dựng phương trình này để làm đều phân bố vận tốc theo kinh nghiệm. Khi biết các thông số a và k của phương trình
Ta dễ dàng tính được, bao nhiêu giờ trong một năm (trong mùa) sẽ lăp lại gió với vận tốc cần tìm.
Các số liệu này thường được cho dưới dạng bảng và đồ thị. Trong đó theo nguyên tắc, độ lặp ứng với chiều cao tại đó đặt máy đo gió (thường là 12 – 15m).
Chiều cao đặt tõm bỏnh công tác gió hbct so với mặt đất có thể là bất kỳ. Để xác định độ lặp của vận tốc trên độ cao hbct cần sử dụng công thức tính chuyển đổi:
Loan
, giờ, (2.13)
Trong đó:
Fv15 – độ lặp vận tốc V trên độ cao 15m;
- hệ số tính chuyển đổi độ lặp vận tốc gió phụ thuộc vào chiều cao tính toán có giá trị như sau:
hbct,m 15 10 7 5 4
1,0 0,933 0,875 0,82 0,785
Các số liệu về đặc tính gió thường mang đặc tính tích phân và vì thực tế ngày càng đòi hỏi thiết lập quy luật biến đổi niên đại chế độ giú nờn xuất hiện nhiệm vụ mô hình hóa cỏc chế độ như vậy.
Trong lĩnh vực năng lượng gió, mô hình toán có ý nghĩa quan trọng để đánh giá dung lượng thiết bị ỏcquy, dự trữ công suất và đồng thời các biểu đồ cung cấp năng lượng của tổ máy vì rằng không thể tích trữ năng lượng gió cho tới khi nó thực hiện được công hữu ích. Nói cách khác động cơ gió không có ỏcquy chỉ có thể làm việc theo biểu đồ không điều khiển.
Chế độ gió biến đổi theo niên đại – đó là quá trình ngẫu nhiên có quy luật phức tạp. Do lý thuyết toán học các quá trình như vậy chưa được xây dựng hoàn thiện nên phải có hang loạt các giả thiết đơn giản hóa. Điều này càng cần thiết do quá trình biến đổi V(t) trong thời gian dài không thể coi là ổn định. Trong khi đó trong thời gian ngẵn vài phút có thể xem nó như ổn định.
Theo các số liệu của Garman, để đánh giá Vmax có thể sử dụng hàm: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
, (2.14)
Trong đó: p- độ đảm bảo;p- độ đảm bảo;
, k2, n – đặc tính thống kê của quá trình; M(V)- hàm giá trị trung bình cua vận tốc.
Loan
Có thể diễn giải quá trình V(t) như là tập hopựn của một số quá trình, một trong số đú cú đặc tính chu kỳ. Giá trị trung bình của vận tốc được xác định bằng:
, (2.15)
Sai số vận tốc ứng với giá trị trung bình:
, (2.16)
Từ việc khảo sát mối quan hệ giữa các giá trị vận tốc trước và sau phân bố lien tục theo khoảng thời gian tăng lên của một trạm khí tường cho thấy hệ số tương quan bằng:
(2.17) r=0,6 0,65 với t=6 giờ và r=0,22 với t=18 giờ; mi – hệ số lặp.
đối với cỏc thỏng riêng biệt giá trị r’ đạt lớn nhất (tới 0,76) vào các giờ ban ngày. Sự tương quan hầu như tắt dần hoàn toàn trong thời gian một ngày (t=24 giờ).
Các số liệu tương tự có thể sử dụng để xây dựng sự tiệm cận hình học và toán học quá trình biến đổi V(t) tính tới việc chồng chất các biến đổi ngẫu nhiên lên khuynh hướng có quy luật của diễn biến niên đại của vận tốc.
Trong năm hoặc mùa quá trình biến đổi V(t) không ổn định, nhưng sai lệch của nó so với giá trị trung bình có thể ổn định và khi đó có thể khảo sát nó như là quá trình để thay đổi.
Khi đó trong một chu kỳ dài so sánh với chu kỳ sản sinh năng lượng có thể viết:
(2.18) Trong đó:
f(t)-diễn biến khí hậu của vận tốc V, gây nên bởi sự quay hàng năm của Quả Đất xung quanh Mặt Trời và sự biến đổi theo mùa của sự tuần hoàn khí quyển;
Loan
q(t)- diễn biến ngày của vận tốc, gây nên bởi sự thay đổi điều kiện rối của khí quyển;
V(t)- sự thăng giáng diễn biến ngày của vận tốc gây nên bởi cấu trúc rối của dũng khớ.