7355291035

Modelowanie elektrowni wiatrowej w systemie elektroenergetycznym w otoczeniu rynkowym

3. Modelowanie elektrowni wiatrowej- założenia

Ze względu za stochastyczny charakter występowania wiatru, określenie czasu, po którym inwestycja w postaci farmy wiatrowej umożliwi wygenerowanie dodatnich przepływów finansowych w przedsiębiorstwie energetycznym, stanowi złożone zadanie.

Celowe wydaje się stworzenie uniwersalnego modelu farmy wiatrowej, dzięki któremu możliwe będzie wykonanie symulacji produkcji energii elektrycznej przy różnych prognozach zmienności wiatru, dla zmiennej liczby turbin wiatrowych i o różnych mocach zainstalowanych. Wpływ na ilość wyprodukowanej energii elektrycznej mają warunki atmosferyczne (głównie prędkość wiatru i czas wiania) oraz: konstrukcja wirnika, wysokość gondoli, powierzchnia omiatania wirnika, sprawność elektryczna i mechaniczna turbiny. Jeżeli zostanie uwzględniona zmienność prędkości wiatru V w zależności od wysokości nad poziomem gruntu, ale poniżej wysokości wiatru gradientowego Hg, to wówczas rzeczywistą

ilość produkowanej energii w		elektrowni	wiatrowej	Er	określa następująca zależność
[Rad09]:
	~fc,Asp(l) ^ 0	,(tl^w	dt dla	Ve	<V„,K)
E«=<	}^5/>max ^dt		dla	V e	(Vb,Vc) (3.1)
	0		dla	Ve	(0,Vju{Fr,~)

gdzie:

C_e - sprawność elektryczna turbozespołu wiatrowego (%) uwzględniająca sprawność aerodynamiczną turbozespołu oraz sprawność generatora,

P - gęstość powietrza zależna od ciśnienia powietrza i jego temperatury,

A - powierzchnia omiatana wirnikiem turbozespołu wiatrowego,

V_Q - prędkość wiatru zmierzona na wysokości h_a_

h₀ - wysokość usytuowania wiatromierza dla pomiarów prędkości wiatru V„, h    -    wysokość, dla której oblicza się rzeczywistą ilość    produkowanej energii Er,

a    -    wykładnik potęgowy zależny od klasy szorstkości    terenu,    określony na

drodze doświadczalnej,

Pmax - wyjściowa moc maksymalna turbozespołu wiatrowego dla nominalnej prędkości wiatru, s    -    współczynnik strat,

V_a - minimalna początkowa prędkość wiatru potrzebna do uruchomienia turbiny,

Vb - nominalna prędkość wiatru umożliwiająca uzyskanie mocy maksymalnej,

V_c - graniczna prędkość wiatru powodująca zatrzymanie turbiny (funkcja stop), t    -    czas pracy turbozespołu wiatrowego.

Model elektrowni wiatrowej powinien uwzględniać także różne scenariusze gospodarcze np.: zmiana cen energii w czasie, sprzedaż energii na rynku energii elektrycznej, zmienność przychodów ze sprzedaży zielonych certyfikatów, straty energii powstałe przy produkcji i przesyle oraz powstanie kosztów związanych z awariami i remontami. Ponieważ prędkość wiatru wzrasta wraz z wysokością, to model powinien uwzględniać także możliwość zainstalowania gondoli turbozespołów wiatrowych na różnej wysokości, z czym bezpośrednio wiążą się zmienne koszty budowy i zmienne przychody w czasie eksploatacji.