Расчёт характеристик мощности ветряных турбогенераторов с применением программного модуля Windpowerlib



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Проблема использования альтернативных источников энергии с каждым годом приобретает всё большую актуальность. Одним из видов наиболее перспективных установок альтернативной энергетики являются ветряные турбогенераторы. Статья посвящена созданию и апробации расчётной программы для определения основных показателей ветряных генераторов - зависимости коэффициента мощности (КПД) и вырабатываемой мощности от скорости ветра, кривой изменения мощности по временным интервалам, средней мощности за год. В начале работы приводятся основные сведения об установках альтернативной энергетики и в частности, о ветрогенераторах, рассматриваются их достоинства, недостатки и способы технико-экономического обоснования целесообразности применения в данной местности по статистическим данным о погодных условиях. Далее упоминаются модули, используемые в программе, основным из которых является специальная библиотека команд для расчёта ветряных турбоустановок Windpowerlib. Описывается последовательность реализации этапов алгоритма расчёта: способов ввода погодных данных и основных характеристик турбины, процедуры расчёта мощности турбогенератора, вывода результатов в виде качественно оформленных графиков. Для апробации разработанной программы произведён расчёт энергетических характеристик одного из наиболее распространённых и широко применяемых в мире ветрогенераторов - модели Siemens SWT 3.6-120, произведено сравнение результатов расчёта с эксплуатационными данными, опубликованными фирмой-изготовителем данной установки. С помощью графиков доказана высокая степень соответствия рассчитанных и фактических характеристик. Определено изменение мощности установки в течение года по часовым временным промежуткам, а также средняя вырабатываемая за год мощность. Полученный программный продукт позволяет конечному пользователю легко загрузить исходные данные и осуществить автоматический расчёт всех вышеуказанных характеристик любой ветряной турбоустановки. В заключении сделаны выводы о проделанной работе, приведены рекомендации для расширения сфер применения рассмотренной методики к определению характеристик прочих энергетических установок. Указано планируемое направление дальнейших исследований по данному направлению с использованием разработанного программного продукта.

Об авторах

В. Ю Ильичев

Калужский филиал ФГОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»

Email: patrol8@yandex.ru
к.т.н. Калуга, Россия

Д. В Шевелев

Калужский филиал ФГОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»

к.т.н. Калуга, Россия

Список литературы

  1. Бухарицин П.И. Альтернативные источники энергии // Международный журнал экспериментального образования. 2015. № 8-2. 189 с.
  2. Бухтияров В.В., Рябыкин А.А., Рындин Р.А., Золкин Д.О., Лютиков М.П. Сравнительный анализ альтернативных источников энергии // В сборнике: Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении. Сборник научных статей 3-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. Ответственный редактор А.А. Горохов. 2018. С. 50-53.
  3. Плюсы и минусы ветроэнергетики. URL: https://alternativenergy.ru/vetroenergetika/581-plyusy-minusy-vetroenergetiki.html (дата обращения: 29.07.2020).
  4. Мощные ветрогенераторы: сравнительная характеристика. URL: https://mirenergii.ru/energiyavetra/moshhnye-vetrogeneratory-sravnitelnaya-xarakteristika.html (дата обращения: 29.07.2020).
  5. Квитко А.В., Хицкова А.О. Характеристики ветра, особенности расчёта ресурса и экономической эффективности ветровой энергетики // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2014. № 97. С. 359-374.
  6. Что определяет мощность ветрогенератора. URL: http://e-veterok.ru/otvety_na_voprosy/3.php (дата обращения: 29.07.2020).
  7. Windpowerlib documentation. URL: https://windpowerlib.readthedocs.io/en/stable/ (дата обращения: 29.07.2020).
  8. Feedinglib. Project description. URL: https://pypi.org/project/feedinlib/0.1.0rc2/ (дата обращения: 29.07.2020).
  9. Чернов Д.А., Тягунов М.Г., Дерюгина Г.В. Обоснование моделей вертикального профиля ветра на территории дальневосточного федерального округа России // Инновации в сельском хозяйстве. 2015. № 3(13). С. 222-225.
  10. Siemens SWT-3.6-120 Offshore. Техническое описание. URL: https://ru.wind-turbine-models.com/turbines/669-siemens-swt-3.6-120-offshore (дата обращения: 29.07.2020).
  11. Пушкарёв А.Э., Морозов Д.А., Пушкарёва Л.А. Синтез структурной схемы и параметров ветроустановки малой мощности. // Вестник Ижевского государственного технического университета. 2010. № 4. С. 25-29.
  12. Дерюгина Г.В., Карпов Н.Д., Чернов Д.А. Исследование влияния различных факторов на энергоэффективность ветроэлектрической станции, внедряемой в локальную энергосистему. // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2016. № 10. С. 20-29.
  13. Ильичев В.Ю., Юрик Е.А. Исследование и оптимизация термодинамического цикла газотурбинного двигателя // Научное обозрение. Физико-математические науки. 2020. № 1. URL: https://physics-mathematics.ru/article/view?id=90 (дата обращения: 29.07.2020).
  14. Ильичев В.Ю., Юрик Е.А. Разработка программы для исследования термодинамического цикла Ренкина. // Научное обозрение. Технические науки. 2020. № 2. С. 32-36.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Ильичев В.Ю., Шевелев Д.В., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».