Ветроэлектрические станции
2.4.1. Размещение на суше
В радзлнче61* странах мира, где широко используется энергия ветра, созданы мнчэгозгЯ’атные ветроэлектрические станщш — ВЭС. ВЭС объединяет отдельное ве#>агрсгаты в единый энергетический комплекс, который способен обес леЧц#ь электроэнергией небольшие населенные пункты или действует совлесШ‘1С национальной энергосистемой.
Целостность создания ВЭС, объединяющей десятки и сотни ветро — установськ заь,,0чается в уменьшении капитальных затрат и в стабилизации выработки зде*троэнергии. Было установлено, что строительство ВЭС из 5 агрегатов они*^ капитальные затраты на 15%, а ее расширение до 100 ВЭУ позволяем уместить капитальные вложения на одну треть.
Пов. ыщен^стабильности выработки электроэнергии на ВЭС обеспечивается тем, чТа многочисленные ветроустановки размещаются на больших территория^ rfle яиматические условия могут различаться, а потому существует большая верность появления ветра. Благоприятным моментом в работе рЭС является то, что пропадает необходимость в аккумулировании энергии, вырабатываемой индивидуальной ветротурбиной, чтобы постоянно снабжать е(о потребителей.
Первые крупные ВЭС появились в американском штате Калифорния, где имеются благоприятные условия для развития ветроэнергетики. Так, ВЭС діишопі Pass достигла суммарной установленной мощности более 1000 МВт, объединяя до десяти тысяч агрегатов. Ветроэнергетический комплекс Tehach — зрі имеет суммарную мощность ветротурбин в 624 МВт.
Оценив достоинства ветроэнергетики, США стали возводить ВЭС кроме Калифорнии и в других штатах. К примеру, в 1999 г. введена в строй ВЭС на 75 МВт в Техасе. Она укомплектована 113 машинами по 660 кВт каждая. С 1994 г. ведется трехэтапное строительство ВЭС в штате Миннесота. На этой площадке уже смонтированы 143 ветротурбины с единичной мощностью 750 кВт, которые составили ВЭС мощностью 107 МВт. Затем комплекс был расширен и достиг 225 МВт, а к 2002 г. станция должна быть увеличена до 425 МВт [55]. В 2002 г. в США завершен проект ВЭС Stateline мощностью 300 МВт на границе штатов Вашингтон-Орегон.
В Европе также появились мощные ветроэнергетические комплексы. Среди них ВЭС Bassens (Восточная Фрисландия, ФРГ), насчитывающая 34 установки BONUS, развивающие мощность 600 кВт. В 1999 г. было запланировано строительство в ФРГ 33 ветроэнергетических установок Wind World — 5200 с единичной мощностью 750 кВт. Становится реальностью комплектование ВЭС из систем мегаваттного класса. Так, 35 ветротурбин ENERCON 66 по 1,5 МВт образовали самую крупную в Европе ВЭС с установленной мощностью 52,5 МВт [56], Она вступила в строй в 1998 г. в Германии. Здесь перечислены наиболее крупные ветростанции, хотя существует множество более мелких.
Создание ветроэлектрической станции выдвигает ряд требований, которые должны учитываться при выборе места размещения ВЭС. Прежде всего, территория будущей ВЭС должна характеризоваться высокой среднегодовой скоростью ветра. Ведь пропорционально кубу скорости определяется мощность вет — роагрегатов и от нее зависит объем выработки электроэнергии. Желательны районы с какими-либо преобладающими ветрами. Рассматриваемые участки должны иметь транспортную сеть, линию электропередачи, они не должны находиться на путях миграции птиц. При возможности под размещение ветроэлектрических комплексов следует отводить бросовые земли. Однако современные исследования показывают, что из всей площади, занятой ВЭС, только 1-2% приходятся на собственно ветроагрегаты, а на остальной части может осуществляться выращивание сельскохозяйственных культур, выпас животных.
Объединение многих ВЭУ в единый комплекс делает необходимым достаточно надежный расчет ветропотенциала рассматриваемого района и взаимодействие потоков воздуха после прохождения через ветротурбнны. Правильный выбор места основывается как на многолетних наблюдениях метеорологов, так и на проведении достаточно длительных дополнительных специальных измерений скорости ветра с учетом высоты возводимых ВЭУ. В настоящее время датская Национальная лаборатория RISO разработала программу для получения надежных результатов расчета местных потоков воздуха. Имеются подобные разработки и в России.
Многочисленные экспериментальные обдувки моделей ветроколес в аэродинамических трубах и наблюдения на местности в действующих ВЭС позволили установить оптимальные расстояния между ВЭУ, при которых воздушный поток успевает восстановиться перед следующей ветротурбиной. Считают, что отдельные ветродвигатели должны располагаться в шахматном порядке по фронту и в глубину с расстоянием между ними, равным 7-10 диаметрам ветроколеса, хотя, например, в США (штат Миннесота) мощные установки по 750 кВт с диаметром ротора 48 м в системе ВЭС размещены на удалении всего 170 м друг от друга.
Первоначально ВЭС формировались из различных по единичной мощности турбин. Стремление полнее использовать имеющийся потенциал ветра над занятой территорией привело к тому, что маломощные установки постепенно были заменены значительно более крупными ветротурбинами.
Из приведенных ранее примеров ВЭС следует, что при возведении новых энергетических комплексов преимущество отдается ветроагрегатам мощностью 600-750 кВт и даже большим до 1000-2500 кВт. Это оправдано и в экономическом плане.
Ч