ИСТИНА

Была разработана математическая модель аэродинамических характеристик ветроколеса для исследования производительности ветроэнергетической установки, работающей в режиме постоянного числа оборотов ветроколеса. Путем решения дифференциального уравнения движения определено время разгона ветроколеса до рабочего числа оборотов при отсутствии полезной нагрузки. Основная цель дальнейших исследований состояла в отыскании новых технических решений, которые обеспечили бы конкурентоспособность отечественных ВЭУ нового поколения с лучшими современными и перспективными зарубежными рыночными образцами. Для этого была разработана математическая модель стоимости ВЭУ и её систем при вариациях проектных параметров. При этом получено решение вариационной задачи расчета оптимальных параметров ВЭУ. В качестве критерия оптимальности используется величина технической себестоимости электроэнергии, равная отношению себестоимости ВЭУ к производительности ВЭУ за срок окупаемости капиталовложений. Оптимизационная задача решалась при следующих концепциях проектирования: 1) Концепция ξmax. (Режим работы ВЭУ с максимальным значением коэффициента использования энергии ветра в некотором заданном диапазоне изменения скорости) 2) Концепция ωВК=const. (Режим работы ВЭУ с энергосистемой при постоянном числе оборотов ветроколеса). При разработке каждой концепции проектирования был создан метод расчета производительности ветроустановки и нагрузок на ее элементы при вариациях искомых проектных параметров (радиус ветроколеса и мощность генератора, высота башни и др.) и аэродинамических характеристик ветроколеса. При этом в рамках каждой стратегии были выявлены параметры, которые влияют на техническую себестоимость, и найдены их оптимальные значения из условия минимума технической себестоимости. Разработка подходов к оптимальному проектированию ВЭУ опиралась на проведенный ранее анализ свойств ветроэнергетического потенциала, а именно, на каноническую функцию плотности вероятности pk*(V), которая достоверно отражает характеристики ветра, и избавляет процесс выбора оптимальных параметров ВЭУ от случайной составляющей метеорологических данных. Полученные оптимальные решения, соответствующие минимуму технической себестоимости, были проанализированы с точки зрения полноты использования ветроэнергетического потенциала местности. Среди важнейших результатов работы – обоснование того, что для обоих вариантов стратегии возможна унификация параметров ветроэнергетической установки. Показано также, что для дальнейшего повышения энергетической и экономической эффективности ветроустановок необходимо найти новые технические решения, которые обеспечат работу ветроэнергетической установки в режиме ξ((V)=ξmax с большим значением расчетной скорости ветра вплоть до её значений Vр=18-20м/с. С точки зрения задач проекта в целом проведенное исследование позволило найти основной потенциал для дальнейшего уменьшения себестоимости электроэнергии ВЭУ: резерв развития составляет до 30-40% годовой производительности ветроэнергетической установки.