Многофакторная математическая модель оценки энергетического потенциала ветроэнергетической установки
В.Ю. Васильев, Б.С. Компанеец, Е.М. Антонова
Вестник ИГЭУ, 2026 г. выпуск 2, сс. 43—48
Скачать PDF
Состояние вопроса. Высокие темпы роста технического развития общества способствуют повышению уровня потребления электроэнергии, что является одной из причин снижения качества электроэнергии в энергетической системе. Повышение потребляемой мощности приводит к росту пиковых нагрузок и усилению суточных колебаний потребления электроэнергии. В таких условиях возникают колебания напряжений, вызывающие рост тока и падения напряжения в электрической сети, тем самым ухудшая качество поставляемой электроэнергии. Децентрализованная энергетика позволяет приблизить источник генерируемой мощности к потребителю, тем самым снижая сопротивление линий электроснабжения и, как следствие, величину падения напряжения на данном участке, что приводит к повышению качества электроэнергии. Одним из возможных способов реализации децентрализованной энергетики является использование альтернативных источников энергии, в том числе ветроэнергетических установок. Эффективность работы ветрогенераторов зависит от точности оценки их энергетического потенциала. Однако известные подходы к расчетам электроэнергии, вырабатываемой ветроэнергетическими установками, могут быть неточными из-за отсутствия учета влияния расширенной группы метеорологических параметров на мощность ветрового потока, что и обусловливает актуальность развития методов моделирования энергетического потенциала ветроэнергетических установок. Целью настоящего исследования является разработка многофакторной математической модели оценки энергетического потенциала ветроэнергетических установок, позволяющей повысить точность прогнозирования вырабатываемой электроэнергии при исследовании работы ветроэнергетических установок с учетом динамики атмосферного давления, температуры и относительной влажности воздуха в процессе генерации электроэнергии.
Материалы и методы. Для разработки многофакторной математической модели оценки энергетического потенциала ветроэнергетических установок проведено теоретическое исследование зависимости количества электроэнергии, вырабатываемой ветрогенератором, от динамики расширенной группы метеорологических параметров. Для подтверждения адекватности предлагаемой математической модели проведены экспериментальные исследования зависимости количества электроэнергии, вырабатываемой ветрогенератором, от изменения атмосферного давления, температуры и относительной влажности воздуха. Путем сравнительного анализа проведена оценка целесообразности применения полученных результатов. Для сбора и обработки полученных данных использован пакет программ «Р-7 Оффис».
Результаты. Разработана многофакторная математическая модель оценки энергетического потенциала ветроэнергетической установки. Проведено исследование зависимости количества электроэнергии от изменения атмосферного давления, температуры и относительной влажности воздуха. Проведена оценка целесообразности применения результатов исследования при проведении расчетов электроэнергии, вырабатываемой ветроэнергетическими установками. Установлено, что предложенная модель позволяет повысить точность расчетов электроэнергии, вырабатываемой ветрогенератором, на величину до 2 %.
Выводы. Предложенная математическая модель позволит повысить точность прогнозирования вырабатываемой электроэнергии при исследовании работы ветроэнергетической установки с учетом динамики расширенной группы метеорологических параметров. Результаты исследования могут быть использованы для создания более точных прогнозов генерации электроэнергии при помощи ветроэнергетических установок.
1. Нефедова Л.В., Соловьев Д.А., Дегтярев К.С. Солнечная и ветровая энергетика в стратегии низкоуглеродного развития России: состояние и перспективы // Электрические станции. – 2024. – № 6(1115). – С. 30–37.
2. Гайнуллина Л.Р., Хассан Алхадж Ф. О влиянии неопределенностей на прогнозы ветрового ресурса и выработки электроэнергии // Вестник ИГЭУ. – 2024. – Вып. 3. – С. 55–63. DOI: 10.17588/2072-2672.2024.3.055-063.
3. Vasilev V.Yu., Kompaneets B.S. Assessment of Meteorological Parameters Group Impact on the Wind Energy Resources of an Area // 2023 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). – Sochi, Russian Federation, 2023. – P. 136–140. DOI: 10.1109/ICIEAM57311.2023.10139031.
4. Нефедова Л.В., Киселева С.В. Ветроэнергетический потенциал изолированных районов Камчатки // Энергетическая политика. – 2022. – № 7(173). – С. 80–89. DOI: 10.46920/2409-5516_2022_7173_80.
5. Манусов В.З., Хасанзода Н. Оценка мощности ветроэнергетических установок на основе нечеткой модели ветрового потока и его вероятностных характеристик // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. – 2019. – № 1(42). – С. 73–82. – DOI: 10.17212/1727-2769-2019-1-73-82.
6. Assessment Method of Offshore Wind Resource Based on Multi-dimensional Indexes System / Ma Xiaomei, Liu Yongqian, Jie Yan, et al. // CSEE Journal of Power and Energy Systems. – January 2024. – Vol. 10, No. 1. – P. 76–87. DOI: 10.17775/CSEEJPES.2021.09260.
7. Intelligent IoT Wind Emulation System Based on Real-Time Data Fetching Approach / R.R. Singh, S. Banerjee, R. Manikandan, et al. // IEEE Access. – 2022. – Vol. 10. – P. 78253–78267. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3193774.
8. A Parametric Approach to Compare the Wind Potential of Sanghar and Gwadar Wind Sites // G. Abbas, B. Ali, K. Chandni, et al. // IEEE Access. – 2022. –Vol. 10. – P. 110889–110904. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3215261.
9. Юсупов К.И., Тожибоев С.Т. Обзор методов прогнозирования в ветроэнергетике // Сантехника, отопление, кондиционирование. – 2022. – № 12(252). – С. 70–73.
10. Васильев В.Ю., Титов Е.В. Принципы расширенного микроклиматического прогнозирования состояния ветровых энергоресурсов в АПК // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2024. – № 7(237). – С. 103–107. – DOI: 10.53083/1996-4277-2024-237-7-103-107.