|
DOI: 10.14489/vkit.2025.09.pp.031-040
Третьяков А. В., Пискунова О. И., Кружков К. К.
МЕТОДИКА СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
(с. 31-40)
Аннотация. Предложена методика и программа расчета геометрических и аэродинамических характеристик горизонтально-осевой ветроэлектроустановки (ВЭУ) путем статистической оценки ее основных эксплуатационных параметров: среднегодовой выработки электроэнергии (СГВЭ) и коэффициента использования энергии ветра (КИЭВ). Методика позволяет осуществлять подбор профилей лопастей по их аэродинамическим свойствам, оптимизировать законы управления и геометрические параметры. Методика применима для расчета горизонтально-осевых ВЭУ любой мощности, позволяет задавать значения допусков на входные параметры. Получены результаты расчета основных эксплуатационных и геометрических параметров ВЭУ среднего класса мощности.
Ключевые слова: горизонтально-осевой ветрогенератор; постоянная Арнольда; быстроходность ветроколеса; коэффициент использования энергии ветра; среднегодовая выработка электроэнергии; моделирование работы ветрогенератора.
Tretyakov A. V., Piskunova O. I., Kruzhkov K. K.
THE METHOD OF STATISTICAL EVALUATION OF OPERATIONAL AND GEOMETRIC PARAMETERS OF A WIND POWER
(pp. 31-40)
Abstract. A methodology and program for calculating the geometric and aerodynamic characteristics of a horizontal-axial wind turbine are proposed by statistically evaluating its main operational parameters: average annual electricity generation and wind energy utilization coefficient. Confidence intervals of changes in the studied parameters are obtained. Confidence intervals using stochastic modelling are determined. The calculations varied the values of the aerodynamic torque coefficient of the blade profile, the wind energy utilization coefficient and the estimated wind speed. The values of the coefficients and velocities varied within the limits of their permissible deviations distributed according to the normal law. A number of aerodynamic profiles with maximum aerodynamic efficiency have been studied. As a result, the mathematical expectation, variance and standard deviation (RMS) of the studied parameters were determined. The range of parameter changes in the confidence interval widely used in engineering calculations was estimated equal to ±3RMS. The technique makes it possible to select blade profiles according to their aerodynamic properties, optimize control laws and geometric parameters. The methodology is applicable to the calculation of horizontal-axial wind turbines of any power, allows to set a statistical description of the tolerances for the main source data. The results of the calculation of the main operational and geometric parameters of a wind turbine of medium power class are obtained.
Keywords: Horizontal-axial wind generator; Arnold constant; Speed of the wind wheel; Wind utilization factor; Average annual electricity generation; Stochastic modelling of the wind generator.
А. В. Третьяков О. И. Пискунова, К. К. Кружков (Университет «Дубна», Дубна, Московская обл., Россия) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
A. V. Tretyakov, O. I. Piskunova, K. K. Kruzhkov (Dubna State University, Dubna, Moscow Region, Russia) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
1. Гольдберг О. Д., Свириденко И. С. Инженерное проектирование и САПР электрических машин. М.: Академия, 2008. 560 с.
2. Кацман М. М. Справочник по электрическим машинам. М.: Академия, 2005. 480 с.
3. Lagerwey Wind. Manufacturer of High Quality Windturbines. URL: www.lagerwey.com (дата обращения: 15.04.2025).
4. ENERCON Onshore Wind Turbines. Service for Your Wind Farm. URL: enercon.de (дата обращения: 15.04.2025).
5. SIEMENS Gamesa. URL: www.siemens-gamesa.com (дата обращения: 01.06.2025).
6. ГОСТ Р 54418.1–2012. Установки ветроэнергетические. Ч. 1. Технические требования. М.: Стандартинформ, 2016. 88 с.
7. Третьяков А. В., Пискунова О. И. Проектирование системы автоматического управления ветроэнергетической установкой. Дубна: Гос. ун-т «Дубна», 2021. 150 с.
8. Елистратов В. В., Кузнецов М. В. Теоретические основы нетрадиционной и возобновляемой энергетики. Ч.1. Определение ветроэнергетических ресурсов региона. СПб.: СПбГПУ, 2003. 55 c.
9. Третьяков А. В. Моделирование системы автоматического управления горизонтально-осевой ветроэнергетической установки // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2023. № 11. С. 16–25.
10. Свидетельство о гос. регистрации прогр. для ЭВМ № RU2024690554 Российская Федерация. Программа стохастического моделирования конструкционных параметров горизонтально-осевого ветрогенератора / А. В. Третьяков, О. И. Пискунова, К. К. Кружков; правообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Университет «Дубна»; заявлено: 29.11.2024; опубл. 16.12.24, бюл. № 12.
11. Кривцов В. С., Олейников А. М., Яковлев А. И. Неисчерпаемая энергия. Кн. 2. Ветроэнергетика. Учебное пособие. Харьков: ХАИ, 2004. 519 с.
12. Airfoil Tools [Электронный ресурс]. URL: www.airfoiltools.com (дата обращения: 04.08.2024).
13. Справочник авиационных профилей [Электронный ресурс]. URL: http://kipla.kai.ru/liter/Spravochnic_avia_profiley.pdf (дата обращения: 04.08.2024).
14. Ширманов П. М. Атлас аэродинамических характеристик авиационных профилей. М.: Книга по требованию, 2023. 404 с.
15. Буяльский В. И. Ветроагрегаты с оптимальным управлением выработки электроэнергии. М: Инфра-М, 2023. 182 с.
16. Абрамова Т. С., Бобронников В. Т., Кадочникова А. Р. Векторная модель ветра для анализа эффективности автономных ветроэнергетических систем // Известия РАН. Теория и системы управления. 2016. № 3. С. 76–83.
17. Бобронников В. Т. Математическая модель автономной ветроэнергетической системы с учетом характеристик ветра как коррелированного случайного процесса // Известия РАН. Теория и системы управления. 2013. № 5. С.114–125.
18. Bobronnikov V., Trifonov M. Technique of a Wind-Diesel Power System Formation for a Stand-Alone Consumer Using a Cost-Efficiency Criterion: System Approach // International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research. 2022. V. 11(5).
19. Третьяков А. В. Использование экстремальной системы управления для увеличения выработки электроэнергии ветрогенератором. «Инновации в альтернативной энергетике: производство и накопление»: II Всероссийская конференция с международным участием: сб. тез. докл. Дубна: Гос. ун-т. «Дубна», 2024. С. 9–1.
1. Goldberg, O. D., & Sviridenko, I. S. (2008). Engineering design and CAD of electrical machines. Akademiya. [in Russian language]
2. Katsman, M. M. (2005). Handbook of electrical machines. Akademiya. [in Russian language]
3. Lagerwey Wind. (n.d.). Manufacturer of high quality windturbines. Retrieved April 15, 2025, from https://www.lagerwey.com
4. ENERCON. (n.d.). Onshore wind turbines. Service for your wind farm. Retrieved April 15, 2025, from https://www.enercon.de
5. SIEMENS Gamesa. (n.d.). Wind energy solutions. Retrieved June 1, 2025, from https://www.siemens-gamesa.com
6. GOST R 54418.1-2012. Wind power installations. Part 1. Technical requirements. (2016). Standartinform. [in Russian language]
7. Tretyakov, A. V., & Piskunova, O. I. (2021). Design of an automatic control system for a wind power installation. Dubna State University. [in Russian language]
8. Elistratov, V. V., & Kuznetsov, M. V. (2003). Theoretical foundations of non-traditional and renewable energy. Part 1. Determination of wind energy resources of the region. SPbGPU. [in Russian language]
9. Tretyakov, A. V. (2023). Modeling of the automatic control system of a horizontal-axis wind power installation. Vestnik Kompiuternykh i Informatsionnykh Tekhnologii, (11), 16–25. [in Russian language]
10. Tretyakov, A. V., Piskunova, O. I., & Kruzhkov, K. K. (2024). Program for stochastic modeling of structural parameters of a horizontal-axis wind generator (Certificate of State Registration of Computer Program No. RU2024690554) [in Russian language].
11. Krivtsov, V. S., Oleinikov, A. M., & Yakovlev, A. I. (2004). Inexhaustible energy. Book 2. Wind energy. Textbook. KHAI. [in Russian language]
12. Airfoil Tools. (n.d.). Aerodynamic characteristics of airfoils. Retrieved August 4, 2024, from https://www.airfoiltools.com
13. Handbook of aviation profiles. (n.d.). Retrieved August 4, 2024, from http://kipla.kai.ru/liter/Spravochnic_avia_profiley.pdf [in Russian language]
14. Shirmanov, P. M. (2023). Atlas of aerodynamic characteristics of aviation profiles. Kniga po Trebovaniyu. [in Russian language]
15. Buyalsky, V. I. (2023). Wind turbines with optimal control of electricity generation. Infra-M. [in Russian language]
16. Abramova, T. S., Bobronnikov, V. T., & Kadochnikova, A. R. (2016). Vector wind model for analyzing the efficiency of autonomous wind power systems. Izvestiya RAN. Teoriya i Sistemy Upravleniya, (3), 76–83. [in Russian language]
17. Bobronnikov, V. T. (2013). Mathematical model of an autonomous wind power system taking into account wind characteristics as a correlated random process. Izvestiya RAN. Teoriya i Sistemy Upravleniya, (5), 114–125. [in Russian language]
18. Bobronnikov, V., & Trifonov, M. (2022). Technique of a wind-diesel power system formation for a stand-alone consumer using a cost-efficiency criterion: System approach. International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, 11(5).
19. Tretyakov, A. V. (2024). Use of an extreme control system to increase electricity generation by a wind generator. In Innovations in alternative energy: Production and accumulation: II All-Russian Conference with International Participation (pp. 9–1). Dubna State University. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/vkit.2025.09.pp.031-040
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/vkit.2025.09.pp.031-040
and fill out the form
.
|
Текущий номер
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»