Закон мощности профиля ветра

Закон мощности профиля ветра - это соотношение между скоростью ветра на одной высоте и скоростью ветра на другой.

Определение [ править ]

Соотношение силового закона профиля ветра

{\ displaystyle {\ frac {u} {u_ {r}}} = {\ bigg (} {\ frac {z} {z_ {r}}} {\ bigg)} ^ {\ alpha}}

где - скорость ветра (в метрах в секунду) на высоте (в метрах), а - известная скорость ветра на исходной высоте . Показатель ( ) - это коэффициент, полученный эмпирическим путем, который изменяется в зависимости от стабильности атмосферы. Для условий нейтральной стабильности составляет примерно 1/7 или 0,143. ${\ displaystyle u}$ ${\ displaystyle z}$ ${\ displaystyle u_ {r}}$ ${\ displaystyle z_ {r}}$ ${\ displaystyle \ alpha}$ ${\ displaystyle \ alpha}$

Чтобы оценить скорость ветра на определенной высоте z , соотношение будет преобразовано в

{\ displaystyle u = u_ {r} {\ bigg (} {\ frac {z} {z_ {r}}} {\ bigg)} ^ {\ alpha}}

Значение 1/7 для α обычно считается постоянным при оценке ветровых ресурсов, потому что различия между двумя уровнями обычно не настолько велики, чтобы вносить существенные ошибки в оценки (обычно <50 м). Однако, когда используется постоянный показатель степени, он не учитывает шероховатость поверхности, смещение штилевого ветра от поверхности из-за наличия препятствий (т. Е. Смещение в нулевой плоскости) или стабильность атмосферы. ^[1]^[2] В местах, где деревья или сооружения препятствуют приповерхностному ветру, использование постоянной экспоненты 1/7 может привести к весьма ошибочным оценкам, а профиль бревенчатого ветраявляется предпочтительным. Даже в условиях нейтральной стабильности показатель 0,11 более подходит для открытой воды (например, для морских ветряных электростанций), чем 0,143 ^[3], который более применим для открытых поверхностей суши.

Лимиты [ править ]

Профиль ветра в пограничном слое атмосферы (от поверхности до около 2000 метров), как правило, имеет логарифмический характер и лучше всего аппроксимируется с помощью уравнения профиля логарифмического ветра, которое учитывает шероховатость поверхности и стабильность атмосферы . Взаимосвязь между мощностью поверхности и ветром часто используется в качестве альтернативы логарифмическим характеристикам ветра, когда информация о шероховатости или стабильности поверхности недоступна.

Приложения [ править ]

Степенной закон часто используется в оценках энергии ветра ^[4]^[5], где скорость ветра на высоте турбины ( 50 метров) должна оцениваться на основе наблюдений за приземным ветром (~ 10 метров) или когда данные о скорости ветра при различных перед использованием необходимо установить стандартную высоту ^[6] . Профили ветра генерируются и используются в ряде моделей рассеивания атмосферных загрязнений . ^[7] ${\ displaystyle \ geq}$

Плотность энергии ветра [ править ]

Оценки плотности энергии ветра представлены в виде класса ветра в диапазоне от 1 до 7. Скорости - это средние скорости ветра в течение года ^[8], хотя частотное распределение скорости ветра может обеспечивать разные плотности мощности для одного и того же среднего ветра. скорость. ^[9]

Учебный класс	10 м (33 футов)		30 м (98 футов)		50 м (164 футов)
Учебный класс	Плотность энергии ветра (Вт / м ² )	Скорость м / с (миль / ч)	Плотность энергии ветра (Вт / м ² )	Скорость м / с (миль / ч)	Плотность энергии ветра (Вт / м ² )	Скорость м / с (миль / ч)
1	0–100	0 - 4,4 (0 - 9,8)	0–160	0 - 5,1 (0 - 11,4)	0–200	0 - 5,6 (0 - 12,5)
2	100–150	4,4 - 5,1 (9,8 - 11,5)	160 - 240	5,1 - 5,9 (11,4 - 13,2)	200–300	5,6 - 6,4 (12,5 - 14,3)
3	150–200	5,1 - 5,6 (11,5 - 12,5)	240–320	5,9 - 6,5 (13,2 - 14,6)	300–400	6,4 - 7,0 (14,3 - 15,7)
4	200 - 250	5,6 - 6,0 (12,5 - 13,4)	320–400	6,5 - 7,0 (14,6 - 15,7)	400–500	7,0 - 7,5 (15,7 - 16,8)
5	250–300	6,0 - 6,4 (13,4 - 14,3)	400–480	7,0 - 7,4 (15,7 - 16,6)	500–600	7,5 - 8,0 (16,8 - 17,9)
6	300–400	6,4 - 7,0 (14,3 - 15,7)	480–640	7,4 - 8,2 (16,6 - 18,3)	600–800	8,0 - 8,8 (17,9 - 19,7)
7	400–1000	7,0 - 9,4 (15,7 - 21,1)	640–1600	8,2 - 11,0 (18,3 - 24,7)	800–2000	8,8 - 11,9 (19,7 - 26,6)

См. Также [ править ]

Профиль ветра журнала

Ссылки [ править ]

^ Touma, JS, 1977, Зависимость закона мощности профиля ветра от стабильности для различных мест , J. Air Pollution Control Association, Vol. 27, стр. 863-866.
^ Каунихан, Дж., 1975, Адиабатические атмосферные пограничные слои: обзор и анализ данных за период 1880-1972 годов , Атмосферная среда, Том 79, стр. 871-905
^ Хсу, С.А., Э.А. Майндл и Д.Б. Гилхаус, 1994, Определение степенного показателя профиля ветра в условиях почти нейтральной устойчивости на море , J. Appl. Meteorol., Vol. 33, стр. 757-765.
^ Elliott, DL, CG Холладей, WR Barchet, HP Фут и WF Sandusky, 1986, Pacific Northwest Laboratory, Richland, WA. Атлас ресурсов ветровой энергии США
^ Петерсон, EW и JP Hennessey, мл., 1978, Об использовании степенных законов для оценки потенциала энергии ветра , J. Appl. Метеорология, Vol. 17. С. 390-394.
^ Робсон, С.М., и Шейн, К.А., 1997, Пространственная согласованность и распад скорости и мощности ветра в северо-центральной части США , Physical Geography, Vol. 18. С. 479-495.
^ Beychok, Milton R. (2005). Основы диспергирования дымовых газов (4-е изд.). авторское издание. ISBN 0-9644588-0-2.
^ Классы плотности энергии ветра на 10 м и 50 м
^ Сравнение среднегодовой мощности ветра на трех участках с одинаковой скоростью ветра.

[1] Touma, JS, 1977, Зависимость закона мощности профиля ветра от стабильности для различных мест , J. Air Pollution Control Association, Vol. 27, стр. 863-866.

[2] Каунихан, Дж., 1975, Адиабатические атмосферные пограничные слои: обзор и анализ данных за период 1880-1972 годов , Атмосферная среда, Том 79, стр. 871-905

[3] Хсу, С.А., Э.А. Майндл и Д.Б. Гилхаус, 1994, Определение степенного показателя профиля ветра в условиях почти нейтральной устойчивости на море , J. Appl. Meteorol., Vol. 33, стр. 757-765.

[4] Elliott, DL, CG Холладей, WR Barchet, HP Фут и WF Sandusky, 1986, Pacific Northwest Laboratory, Richland, WA. Атлас ресурсов ветровой энергии США

[5] Петерсон, EW и JP Hennessey, мл., 1978, Об использовании степенных законов для оценки потенциала энергии ветра , J. Appl. Метеорология, Vol. 17. С. 390-394.

[6] Робсон, С.М., и Шейн, К.А., 1997, Пространственная согласованность и распад скорости и мощности ветра в северо-центральной части США , Physical Geography, Vol. 18. С. 479-495.

[7] Beychok, Milton R. (2005). Основы диспергирования дымовых газов (4-е изд.). авторское издание. ISBN 0-9644588-0-2.

[8] Классы плотности энергии ветра на 10 м и 50 м

[9] Сравнение среднегодовой мощности ветра на трех участках с одинаковой скоростью ветра.

[1]

vтеВетровая энергия
Ветровая энергия	Большая высота История По стране Наземный транспорт Офшор Турбины на всеобщее обозрение Мельница
Ветряные фермы	Принадлежащий сообществу Фермы по странам Оффшорные фермы по стране Береговые фермы
Ветряные турбины	Аэродинамика В воздухе Воздушный змей при боковом ветре Дизайн Плавающий Гондола Подшипник тангажа QBlade Маленький Нетрадиционный Вертикальная ось Савониус Дарье Система рыскания Подшипник рыскания Рыскание
Ветроэнергетика	Консалтинговые компании Управление фермой Производители Программного обеспечения Windmade
Производители	Enercon GE Wind Energy включая GE Wind offshore Goldwind Nordex Сенвион Siemens Gamesa Сузлон Весты
Концепции	Закон Беца Теория импульса элемента лезвия Коэффициент мощности Возврат энергии на инвестиции Прогнозирование энергии ветра Хранение энергии в сети HVDC Прерывистость Изменчивость Лестница Чистый прирост энергии Оценка ресурсов Место хранения Субсидии Соотношение наконечников и скоростей Виртуальная электростанция Гибридные ветроэнергетические системы Закон мощности профиля ветра
Категория Commons Порталы: Энергия ветра Энергия Возобновляемая энергия