VJETROELEKTRANE eljko urii 2020 Statistika obrada mjernih podataka
VJETROELEKTRANE Željko Đurišić 2020.
Statistička obrada mjernih podataka Period mjerenja brzine vjetra na nekoj lokaciji u cilju istraživanja vjetroenergetskog potencijala je minimalno jednu godinu. Za svaki senzor (anemometar, pokazivač smjera vjetra) u svakom desetominutnom intervalu memorišu se 4 podatka i to: • srednja desetominutna vrijednost mjerene veličine, • maksimalna vrijednost (srednja trosekundna vrijednost), • minimalna vrijednost (srednja trosekundna vrijednost), • standardna devijacija. Nakon završetka kampanje mjerenja potrebno je mjerne podatke filtrirati, odnosno evidentirati i izbaciti podatke koji nisu validni (npr. zbog zaleđivanja opreme).
Dio zaglavlja i “sirovih” mjernih podataka sa mjernog stuba Bavanište Srednja desetominutna vrijednost Standardna devijacija Maksimalna vrijednost Minimalna vrijednost
Srednja brzina i gustina snage vjetra
N RUŽA VJETROVA 12 segmentna ruža vjetrova za lokaciju Bavanistansko polje u južnom Banatu W E Dominantni smjer vjetra 1200( 150) Vjetar iz ovog smjera je duvao 23, 8 % vremena ili oko 2100 sati u godini S
Diskretni i kontinualni histogram brzina vjetra Weibullova funkcija Faktor oblika Faktor skaliranja
Oblik funkcije raspodele gustine vjerovatnoće brzine vjetra za različite faktore oblika
Numeričke metode za određivanje parametara Vejbulove raspodjele vjerovatnoće Metoda maksimuma vjerovatnoće (maximum likelihood method): Metode energije uzoraka (energy pattern factor method):
Proračun osnovnih statističkih parametara na osnovu Vejbulove statistike Srednja brzina vjetra: Srednja gustina snage vjetra:
Proračun osnovnih statističkih parametara na osnovu Rayleigheve statistike Za k=2 Weibullova funkcija raspodele gustine vjerovatnoće brzine vjetra naziva se Rayleigheva funkcija raspodele vjerovatnoće brzine vjetra
Proračun osnovnih statističkih parametara na osnovu Rejlijeve statistike Srednja brzina vjetra: Srednja gustina snage vjetra:
Analiza dugoročnog potencijala vjetra na ciljnoj lokaciji Nesigurnosti u procjeni dugoročnog potencijala vjetra u zavisnosti od trajanja mjerenja
Procentualno odstupanja jednogodišnjih srednjih brzina vjetra na visini 100 m u odnosu na višegodišnju prosječnu brzinu vjetra za različite regione u Evropi.
Varijacije srednjih godišnjih brzina vjetra za lokaciju аероdrom Surčin na visini 10 m
Određivanje dugoročne prosječne brzina vjetra na ciljnoj lokaciji pomoću metode minimuma sume kvadrata Potrebno je prikupiti tri seta podataka i to: • mjerne podatke o brzini i smjeru vjetra na ciljnoj lokaciji za određeni vremenski period (npr. godinu dana) • mjerne podatke o brzini i smjeru vjetra u referentnoj mjernoj stanici za isti vremenski period • istorijske mjerne podatke o brzini i smjeru vjetra za referentnu mjernu stanicu za period od najmanje 10 godina.
• Provjera korelisanosti mjernih podataka • Proračun koeficijenata linearne korelacije • Procjena srednje višegodišnje brzine vjetra po sektorima
Korelacija mjernih podataka VE La Piccolina – met. stanica Vršac za jugoistočne i sjeverozapdne vjetrove
Extremni vjetrovi Za sertifikovanje vjetroturbina prema IEC 61400 – 1 mjerodavna je maksimalna srednja desetomintna brzina vjetra i maksimalni udar vjetra koji se javljaju u prosjeku jednom u 50 god. Kako procijeniti ekstremnu brzinu vjetra? Modeli na bazi Gumbelove statistike
Matematički model za procjenu ekstremnih brzina vjetra
Metoda za identifikaciju reprezentativnih odbiraka ekstremnih vrijednosti brzina vjetra • Metoda godišnjih maksimuma Ova metoda zahtijeva posjedovanja mjernih podataka o brzini vjetra za period od najmanje deset godina. Iz seta podataka za svaku godinu (blok), koji su dostupni za 365 dana, izdvoji se onaj desetominutni interval u kojem se javila maksimalna brzina vjetra u toj godini. Taj podatak se proglašava ekstremnom brzinom u toj godini. Takav postupak se uradi za sve godine u raspoloživom setu mjernih podataka koji pokriva N godina • Metoda prekoračenja praga Može se primijeniti na setove podataka koji pokrivaju manji broj godina, minimalno jednu. Iz seta mjernih podataka o brzini vjetra odaberu one brzine koje su veće od prethodno definisane granične vrijednosti (praga). Ova metoda se najčešće koristi u vjetroenergetici jer omogućava da se na osnovu kratkoročnih mjerenja sa terena procijene referentne ektremne vrijednosti brzina vjetra.
Procijenjene ekstremne srednje desetominutne brzine vjetra na lokaciji aerodroma u Surčinu na visini 10 m za različite povratne periode
Visinski profil brzine vjetra pri olujnom vremenu • Referentnu ekstemnu brzinu vjetra je potrebno procijeniti na visini osovine vjetroturbine • Visinski profil brzine vjetra pri olujnom vremenu karakteriše manja vrijednost visinskog koeficijenta smicanja vjetra α. U literaturi i standardima se obično sugeriše da se koristi vrijednost: α=0, 11
Uporedni prikaz podataka za 30 najvećih ekstemnih brzina vjetra izmjerenih na različitim visnama u toku pet godina mjerne kampanje na lokaciji Bela Anta kod Dolova
Procjena ekstremnih udara vjetra Ekstremne srednje trosekundne vrijednosti brzine vjetra (Vmax) koji se pojavljuju u prosjeku jednom u R=50 godina: G – Faktro udarnosti vjetra. Ovaj faktor generalno zavisi od hrapavosti terena, odnsono od turbulentnosti vjetra
Vrijednosti faktora udarnosti vjetra na visini 10 m za različite klase hrapavosti terena
Faktor udarnosti se smanjuje sa visinom iznad tla jer se smanjuje i turbulentnost vjetra Faktor udarnosti vjetra mjeren pri 30 najvećih srednjih desetominutnih ekstemnih brzina vjetra izmjerenih u toku pet godina mjerne kampanje na lokaciji Bela Anta kod Dolova (rang 1 se odnosi na najveću izmjerenu brzinu vjetra na visini 125 m, a rang 30 za najmanju izmjerenu ekstremnu brzinu na toj visini)
Ostali klimatski faktori bitni za izgradnju vjetroelektrana • • • ambijentalna temperatura vlažnost vazduha gustina vazduha solarna radijacija padavine (kiša, grad, snijeg i inje) pojava zaleđivanja prisustvo hemijski aktivnih supstanci u vazduhu prisustvo prašine i pijeska u vazduhu posolica grmljavinska aktivnost seizmička aktivnost tla
- Slides: 28