omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2023-185-58-64omna-293Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGАнализ энергетических характеристик ветроэлектрических установокThe analysis of power curves of wind power plantshttps://orcid.org/0000-0002-2619-1496БельскийА. А.BelskyA. A.

Бельский Алексей Анатольевич - кандидат технических наук, доцент кафедры электроэнергетики и электромеханики СПГУ.

Санкт-Петербург

AuthorID (РИНЦ) 743832

AuthorID (SCOPUS) 56367311300

Saint Petersburg

Belskij_AA@pers.spmi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1108-6001ЗамятинА. И.ZamyatinA. I.

Замятин Алексей Игоревич - аспирант кафедры электроэнергетики и электромеханики СПГУ.

Санкт-Петербург

AuthorID (SCOPUS) 57220047983

Saint Petersburg

a1le2x@yandex.ruСанкт-Петербургский горный университетРоссияSaint Petersburg Mining UniversityRussian Federation202330032023015864Copyright © Бельский А.А., Замятин А.И., 20232023Бельский А.А., Замятин А.И.Belsky A.A., Zamyatin A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/293

Использование ветроэлектрических установок стремительно растет, несмотря на продолжающийся рост добычи традиционных ископаемых ресурсов. В данной работе проведен анализ энергетических характеристик реальных моделей ветроэлектрических установок и распространенных среди научного сообщества полиномов, описывающих зависимость выходной мощности ветроэлектрических установок от ветра. В статье рассматриваются 82 модели ветроэлектрических установок с горизонтальной осью вращения, номинальной мощностью до 100 кВт и способом ограничения частоты вращения в рабочем режиме pitch control. Был проведен расчет потенциальной генерации каждой ветроэлектрической установки на нефтегазовом месторождении за период двадцать лет с интервалом в один час, рассчитан коэффициент использования установленной мощности, после чего значения сравнивались с результатами расчетов по полиномам других авторов. Полученные результаты могут быть широко применены при моделировании режимов работы ветроэлектрических электростанций и позволят повысить точность технико-экономических обоснований реализации автономных систем электроснабжения.

The use of wind power plants is growing rapidly, despite the continued growth in the extraction of traditional fossil resources. In this paper, the analysis of the power curves of real wind turbine models and the polynomials common among the scientific community describing the dependence of the wind turbine output power on wind is carried out. The article discusses 82 models of wind power plants with a horizontal axis of rotation, rated power up to 100 kW and with a method of limiting the speed of rotation in the operating mode pitch control. The calculation of the potential generation of each wind turbine at an oil and gas field for a period of twenty years with an interval of one hour is carried out, the Installed Capacity Utilization Factor is calculated, after which the values are compared with the results of calculations based on polynomials of other authors. The results obtained can be widely applied in modeling the operating modes of wind power plants and will improve the accuracy of feasibility studies for the implementation of autonomous power supply systems.

энергетическая характеристикаветроэлектрическая установкаавтономный электротехнический комплексВЭУpower curvewind power plantautonomous electrical complexwind turbineReferencesRenewable capacity statistics 2020 // International renewable energy agency (IRENA). 2020. 66 р. ISBN 978-92-9260-239-0.Renewable capacity statistics 2020 // International renewable energy agency (IRENA). 2020. 66 р. ISBN 978-92-9260-239-0.Cherepovitsyn A. E., Tsvetkov P. S., Evseeva O. O. Critical analysis of methodological approaches to assessing sustainability of arctic oil and gas projects // Journal of Mining Institute. 2021. Vol. 249. P. 463–478. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.15.Cherepovitsyn A. E., Tsvetkov P. S., Evseeva O. O. Critical analysis of methodological approaches to assessing sustainability of arctic oil and gas projects // Journal of Mining Institute. 2021. Vol. 249. P. 463–478. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.15.Zhukovskiy Y. [et al]. Scenario Modeling of Sustainable Development of Energy Supply in the Arctic // Resources. 2021. Vol. 10 (12). 124. 25 p. DOI: 10.3390/resources10120124.Zhukovskiy Y. [et al]. Scenario Modeling of Sustainable Development of Energy Supply in the Arctic // Resources. 2021. Vol. 10 (12). 124. 25 p. DOI: 10.3390/resources10120124.Stroykov G., Cherepovitsyn A. Y., Iamshchikova E. A. Powering multiple gas condensate wells in Russia’s arctic: Power supply systems based on renewable energy sources // Resources. 2020. Vol. 9 (11). 130. 15 p. DOI: 10.3390/resources9110130.Stroykov G., Cherepovitsyn A. Y., Iamshchikova E. A. Powering multiple gas condensate wells in Russia’s arctic: Power supply systems based on renewable energy sources // Resources. 2020. Vol. 9 (11). 130. 15 p. DOI: 10.3390/resources9110130.Возобновляемые источники энергии как новый шаг развития для нефтегазовых компаний // KPMG. 2019. 25 c.Возобновляемые источники энергии как новый шаг развития для нефтегазовых компаний // KPMG. 2019. 25 c.Sychev Y. A., Zimin R. Y. Improving the quality of electricity in the power supply systems of the mineral resource complex with hybrid filter-compensating devices // Journal of Mining Institute. 2021. Vol. 247. P. 132–140. DOI: 10.31897/PMI.2021.1.14.Sychev Y. A., Zimin R. Y. Improving the quality of electricity in the power supply systems of the mineral resource complex with hybrid filter-compensating devices // Journal of Mining Institute. 2021. Vol. 247. P. 132–140. DOI: 10.31897/PMI.2021.1.14.Abramovich B. N., Bogdanov I. A. Improving the efficiency of autonomous electrical complexes of oil and gas enterprises // Journal of Mining Institute. 2021. Vol. 249. P. 408–416. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.10.Abramovich B. N., Bogdanov I. A. Improving the efficiency of autonomous electrical complexes of oil and gas enterprises // Journal of Mining Institute. 2021. Vol. 249. P. 408–416. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.10.Шклярский Я. Э., Васильков О. С. Разработка алгоритма определения мест подключения систем накопления электроэнергии // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 4. С. 165–173. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-4-165-173.Шклярский Я. Э., Васильков О. С. Разработка алгоритма определения мест подключения систем накопления электроэнергии // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 4. С. 165–173. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-4-165-173.Батуева Д. Е. [и др.]. Традиционная углеводородная энергетика в рамках устойчивого развития // О продвижении принципов «зеленой» экономики в целях ускорения научно-технологического прогресса: конф. 2020. С. 12–13. DOI: 10.38006/907345-65-2.2020.12.13.Батуева Д. Е. [и др.]. Традиционная углеводородная энергетика в рамках устойчивого развития // О продвижении принципов «зеленой» экономики в целях ускорения научно-технологического прогресса: конф. 2020. С. 12–13. DOI: 10.38006/907345-65-2.2020.12.13.Игошева А. А. Обзор динамики и структуры фонда нефтяных скважин в России // Инновационная наука. 2018. №. 11. С. 71–74.Игошева А. А. Обзор динамики и структуры фонда нефтяных скважин в России // Инновационная наука. 2018. №. 11. С. 71–74.Рыженко В. Ю. Нефтяная промышленность России: состояние и проблемы // Перспективы науки и образования. 2014. № 1 (7). С. 300–314.Рыженко В. Ю. Нефтяная промышленность России: состояние и проблемы // Перспективы науки и образования. 2014. № 1 (7). С. 300–314.Шайхисламов Р. М., Рябов С. Ю., Репчук С. В. Методика анализа и оценка перспектив освоения нефтяных месторождений по геолого-физической характеристике. URL: https://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2015/C11/V2/047.pdf (дата обращения: 10.06.2022).Шайхисламов Р. М., Рябов С. Ю., Репчук С. В. Методика анализа и оценка перспектив освоения нефтяных месторождений по геолого-физической характеристике. URL: https://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2015/C11/V2/047.pdf (дата обращения: 10.06.2022).Upadhyay S., Sharma M. P. A review on configurations, control and sizing methodologies of hybrid energy systems // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 38. P. 47–63. DOI: 10.1016/j.rser.2014.05.057.Upadhyay S., Sharma M. P. A review on configurations, control and sizing methodologies of hybrid energy systems // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 38. P. 47–63. DOI: 10.1016/j.rser.2014.05.057.Sawle Y., Gupta S. C., Bohre A. K. Review of hybrid renewable energy systems with comparative analysis of off-grid hybrid system //Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 81. P. 2217–2235. DOI: 10.1016/j.rser.2017.06.033.Sawle Y., Gupta S. C., Bohre A. K. Review of hybrid renewable energy systems with comparative analysis of off-grid hybrid system //Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 81. P. 2217–2235. DOI: 10.1016/j.rser.2017.06.033.Батуева Д. Е., Шклярский Я. Э., Ревин И. Е. Анализ данных генерации электроэнергии в ветродизельном комплексе с использованием алгоритма SSA // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2021. № 6. С. 69–77.Батуева Д. Е., Шклярский Я. Э., Ревин И. Е. Анализ данных генерации электроэнергии в ветродизельном комплексе с использованием алгоритма SSA // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2021. № 6. С. 69–77.Жуковский Ю. Л. [и др.]. Классификация инструментов инвестиционной поддержки технологий интегрированных энергетических систем // Российский экономический интернет-журнал. 2019. № 3. С. 29.Жуковский Ю. Л. [и др.]. Классификация инструментов инвестиционной поддержки технологий интегрированных энергетических систем // Российский экономический интернет-журнал. 2019. № 3. С. 29.Zhukovskiy Y. L. [et al.]. Analysis of technological changes in integrated intelligent power supply systems // Innovation-Based Development of the Mineral Resources Sector: Challenges and Prospects-11th Conference of the Russian-German Raw Materials. St. Petersburg: Saint-Petersburg mining university, 2018. Vol. 1. P. 249–258.Zhukovskiy Y. L. [et al.]. Analysis of technological changes in integrated intelligent power supply systems // Innovation-Based Development of the Mineral Resources Sector: Challenges and Prospects-11th Conference of the Russian-German Raw Materials. St. Petersburg: Saint-Petersburg mining university, 2018. Vol. 1. P. 249–258.Al-Falahi M. D. A., Jayasinghe S. D. G., Enshaei H. A review on recent size optimization methodologies for standalone solar and wind hybrid renewable energy system // Energy conversion and management. 2017. Vol. 143. P. 252–274. DOI: 10.1016/j.enconman.2017.04.019.Al-Falahi M. D. A., Jayasinghe S. D. G., Enshaei H. A review on recent size optimization methodologies for standalone solar and wind hybrid renewable energy system // Energy conversion and management. 2017. Vol. 143. P. 252–274. DOI: 10.1016/j.enconman.2017.04.019.Borowy B. S., Salameh Z. M. Methodology for optimally sizing the combination of a battery bank and PV array in a wind/ PV hybrid system // IEEE Transactions on energy conversion. 1996. Vol. 11 (2). P. 367–375. DOI: 10.1109/60.507648.Borowy B. S., Salameh Z. M. Methodology for optimally sizing the combination of a battery bank and PV array in a wind/ PV hybrid system // IEEE Transactions on energy conversion. 1996. Vol. 11 (2). P. 367–375. DOI: 10.1109/60.507648.Rajanna S., Saini R. P. Development of optimal integrated renewable energy model with battery storage for a remote Indian area // Energy. 2016. Vol. 111. P. 803–817. DOI: 10.1016/j.energy.2016.06.005.Rajanna S., Saini R. P. Development of optimal integrated renewable energy model with battery storage for a remote Indian area // Energy. 2016. Vol. 111. P. 803–817. DOI: 10.1016/j.energy.2016.06.005.Лаврик А. Ю. [и др.]. Особенности выбора оптимального состава ветро-солнечной электростанции с дизельными генераторами // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22, № 1. С. 10–17. DOI: 10.30724/1998-9903-2020-22-1-10-17.Лаврик А. Ю. [и др.]. Особенности выбора оптимального состава ветро-солнечной электростанции с дизельными генераторами // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22, № 1. С. 10–17. DOI: 10.30724/1998-9903-2020-22-1-10-17.Askarzadeh A., dos Santos Coelho L. A novel framework for optimization of a grid independent hybrid renewable energy system: A case study of Iran // Solar Energy. 2015. Vol. 112. P. 383–396. DOI: 10.1016/j.solener.2014.12.013.Askarzadeh A., dos Santos Coelho L. A novel framework for optimization of a grid independent hybrid renewable energy system: A case study of Iran // Solar Energy. 2015. Vol. 112. P. 383–396. DOI: 10.1016/j.solener.2014.12.013.Бельский А. А. Ветроэлектрическая установка с регулированием мощности за счет вывода ветроколеса из-под ветра // Естественные и технические науки. 2013. № 1. С. 185–188.Бельский А. А. Ветроэлектрическая установка с регулированием мощности за счет вывода ветроколеса из-под ветра // Естественные и технические науки. 2013. № 1. С. 185–188.Пат. 2021621667 Российская Федерация. База данных ветроэлектрических установок с горизонтальной осью вращения мощностью от 1 до 100 кВт / Бельский А. А., Замятин А. И., Васильева Н. В. № 2021621537; заявл. 27.07.21; опубл. 05.08.21, Бюл. № 8.Пат. 2021621667 Российская Федерация. База данных ветроэлектрических установок с горизонтальной осью вращения мощностью от 1 до 100 кВт / Бельский А. А., Замятин А. И., Васильева Н. В. № 2021621537; заявл. 27.07.21; опубл. 05.08.21, Бюл. № 8.Data Access Viewer // NASA Power. URL: https://power. larc.nasa.gov/data-access-viewer/ (дата обращения: 10.06.2022).Data Access Viewer // NASA Power. URL: https://power. larc.nasa.gov/data-access-viewer/ (дата обращения: 10.06.2022).Tayyib M., Odden J. O., Saetre T. O. Irradiance dependent temperature coefficients for MC solar cells from Elkem solar grade silicon in comparison with reference polysilicon // Energy Procedia. 2014. Vol. 55. P. 602–607. DOI: 10.1016/j.egypro.2014.08.032.Tayyib M., Odden J. O., Saetre T. O. Irradiance dependent temperature coefficients for MC solar cells from Elkem solar grade silicon in comparison with reference polysilicon // Energy Procedia. 2014. Vol. 55. P. 602–607. DOI: 10.1016/j.egypro.2014.08.032.Moeini B., Haack H., Fairley N. [et al.]. Box plots: A simple graphical tool for visualizing overfitting in peak fitting as demonstrated with X-ray photoelectron spectroscopy data // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 2021. Vol. 250. 147094. DOI: 10.1016/j.elspec.2021.147094ff.ffhal-03298446.Moeini B., Haack H., Fairley N. [et al.]. Box plots: A simple graphical tool for visualizing overfitting in peak fitting as demonstrated with X-ray photoelectron spectroscopy data // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 2021. Vol. 250. 147094. DOI: 10.1016/j.elspec.2021.147094ff.ffhal-03298446.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.