Предисловие ...................................................... 6 Описание Атласа ветров ........................................... 9 ЧАСТЬ I. ОЦЕНКА ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА РОССИИ .......... 11 Глава 1. Введение в Атлас ветров ............................... 11 Глава 2. Ветровые ресурсы России ............................... 23 2.1. Карты ветровых ресурсов России ........................ 23 2.2. Пространственное распределение скорости ветра на территории России .................................. 32 2.3. Временная изменчивость ветровой активности ............ 33 Суточный ход ветра .................................... 33 Годовой ход ветра ..................................... 33 Вековой ход ветра ..................................... 34 Устранение неоднородностей в многолетних рядах наблюдений ............................................ 36 Анализ векового хода скорости ветра на Европейской территории России ..................................... 38 2.4. Измерение характеристик ветра на метеостанциях России 45 Основные положения по проведению метеорологических наблюдений в настоящее время .......................... 45 Обзор изменений в методике измерений ветра ............ 47 ЧАСТЬ II. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ АТЛАСА ............... 51 Глава 3. Основные понятия ...................................... 51 3.1. Шероховатость поверхности ............................. 51 3.2. Затенение ветра препятствиями ......................... 54 3.3. Влияние рельефа местности на скорость ветра ........... 55 Глава 4. Определение ветроэнергетического потенциала региона ... 59 4.1. Оценка ВЭП на основе карт ветровых ресурсов ........... 60 4.2. Особенности ВЭП в прибрежных зонах .................... 62 4.3. Специфика ВЭП в горных районах ........................ 63 Глава 5. Размещение ВЭУ ........................................ 65 5.1. Основы определения климатических характеристик ветра в заданном месте ................................ 65 5.2. Определение шероховатости и расчет статистических характеристик ветра для заданного места ............... 66 5.3. Вычисление средней удельной мощности ветра ............ 67 5.4. Расчет параметров Вейбулла ............................ 68 5.5. Расчет эффектов затенения ............................. 74 5.6. Влияние орографии ..................................... 75 Глава 6. Оценка возможной выработки энергии с помощью ВЭУ ...... 81 6.1. Определение средней выработки ВЭУ ..................... 81 Влияние плотности воздуха и турбулентности ............ 84 6.2. Удельная мощность ветра ............................... 85 6.3. Вероятностная кривая мощности ......................... 86 6.4. Оптимизация выработки энергии ......................... 86 ЧАСТЬ III. МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ........................................... 93 Глава 7. Теоретические основы Атласа ветров .................... 93 7.1. Физические основы моделирования ветра ................. 93 Законы подобия ветра в пограничном слое атмосферы ..... 93 Закон геострофического трения и геострофический ветер 94 7.2. Модель устойчивости ................................... 95 7.3. Модель шероховатости поверхности ...................... 98 7.4. Модель затенения ..................................... 100 7.5. Орографическая модель ................................ 101 7.6. Основы статистического моделирования ................. 104 Распределение Вейбулла ............................... 107 7.7. Обработка данных в Атласе ветров ..................... 110 7.8. Прикладное использование Атласа ветров ............... 112 7.9. Погрешности данных и моделей ......................... 113 ЧАСТЬ IV. ДАННЫЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ........................................... 115 Глава 8. Исходные и расчетные данные по метеостанциям ......... 115 8.1. Метеорологические и топографические данные ........... 115 8.2. Список метеостанций .................................. 117 8.3. Описания станций и статистические данные ............. 126 ПРИЛОЖЕНИЯ ..................................................... 529 A. Список символов и сокращений ........................... 529 B. Вспомогательные таблицы ................................ 534 C. Описание дискеты с данными ............................. 546 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .............................................. 548 Foreword ........................................................ 6 Description of the Wind Atlas .................................... 9 PART I. ESTIMATION OF THE WIND ENERGY RESOURCE OF RUSSIA ........ 11 Chapter 1. Introduction to the Wind Atlas ...................... 11 Chapter 2. The wind resource of Russia ......................... 23 2.1. Wind resource maps of Russia ........................ 23 2.2. Spatial distribution of wind speed over the territory of Russia ................................. 32 2.3. Temporal variability of wind speed .................. 33 Daily wind variation ................................ 33 Annual wind variation ............................... 33 Centennial wind variation ........................... 34 Elimination of inhomogeneities in long-term series of observations .............................. 36 Analysis of centennial variation of the wind speed over the European part of Russia .................... 38 2.4. Measurement of wind parameters at Russian meteorological stations ............................. 45 Basic rules of meteorological observations at present time ..................................... 45 Survey of main changes in wind measurements ......... 47 PART II. APPLICATIONS OF THE WIND ATLAS ......................... 51 Chapter 3. General concepts .................................... 51 3.1. The roughness of a terrain .......................... 51 3.2. Shelter behind obstacles ............................ 54 3.3. The effect of height variations in the terrain ...... 55 Chapter 4. Assessment of regional wind potential ............... 59 4.1. Use of the wind resource maps ....................... 60 4.2. Wind energy potential in coastal zones .............. 62 4.3. Wind energy potential in mountainous areas .......... 63 Chapter 5. Siting of wind turbine .............................. 65 5.1. Selection of wind climatology for a site ............ 65 5.2. Roughness classification and calculation of statistics for a site ............................... 66 5.3. Calculation of mean power density ................... 67 5.4. Calculation of Weibull parameters ................... 68 5.5. Calculation of shelter .............................. 74 5.6. Orography ........................................... 75 Chapter 6. Power production of wind turbine .................... 81 6.1. Determination of mean power production .............. 81 Effects of air density and turbulence ............... 84 6.2. Wind power density .................................. 85 6.3. Power duration curve ................................ 86 6.4. Optimization of power production .................... 86 PART III. THE MODELS AND THE ANALYSIS OF WIND RESOURCE .......... 93 Chapter 7. The Wind Atlas model ................................ 93 7.1. The physical basis .................................. 93 Surface-layer similarity laws ....................... 93 The geostrophic drag law and the geostrophic wind ... 94 7.2. The stability model ................................. 95 7.3. The roughness change model .......................... 98 7.4. The shelter model .................................. 100 7.5. The orographic model ............................... 101 7.6. Basic concepts of statistical modeling ............. 104 The Weibull distribution ........................... 107 7.7. The Wind Atlas analysis model ...................... 110 7.8. The Wind Atlas application model ................... 112 7.9. Limitations of data and models ..................... 113 PART IV. DATA FOR DETERMINING WIND ENERGY RESOURCE ............. 115 Chapter 8. Input and output data for meteorological stations .. 115 8.1. Meteorological and topographic data ................ 115 8.2. The list of stations ............................... 117 8.3. The station descriptions and statistical data ...... 126 APPENDICES ..................................................... 529 A. List of symbols ...................................... 529 B. Auxiliary tables ..................................... 534 C. The data diskette .................................... 546 REFERENCES ..................................................... 548