Ветроэнергопотенциал в Ставропольском крае

1.

Министерство образования и науки Российской Федерации
Филиал государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
Российский государственный гидрометеорологический университет
в г. Туапсе
Кафедра «Метеорологии и природопользования»
по направлению подготовки 05.03.05 «Прикладная гидрометеорология»
(квалификация – бакалавр)
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
На тему :Ветроэнергопотенциал в Ставропольском крае
Исполнитель: Онюшко М.О
Руководитель: к.с.х.н. , доцент Цай С.Н.

2.

Актуальность исследований
Актуальность исследований обоснована тем, что достижения максимальной
экономической эффективности ветрового режима, использование его
особенностей и закономерностей в практической деятельности необходимо
изучить взаимосвязь ветрового режима территории.
Объект исследования – ветровой режим
Предмет исследования - распределение ветра по территории
Ставропольского края.

3.

Цель исследований
Цель исследований – оценить условия ветроэнергопотенциала
Ставрополя.
Задачи
• изучить особенности орографии, как фактора существующего
распределения ветра по территории;
• -рассмотреть особенности распределения средней скорости ветра
по территории ;
• -рассчитать среднее квадратическое отклонение скорости ветра;
• -рассчитать коэффициент вариации скорости ветра;
• - удельную мощность ветрового потока.

4.

Таблица 1 средняя скорость ветра, м/с
№
Метеостанция
158
161
166
173
1775
181
182
183
187
195
196
Месяц
Красногвардейская
Арзгир
Ставрополь
Киан
Ачикулак
Шаджатмаз
Бермамыт
Архыз
Минеральные воды
I
5,9
3,5
5,3
5,9
3,0
3,5
5,3
1,8
5,0
IV
5,5
3,7
5,5
5,5
3,8
3,8
5,2
1,8
5,5
VII
3,5
2,8
3,6
3,5
3,4
3,5
3,5
1,7
3,7
X
5,0
2,9
5,2
5,3
3,0
3,0
5,2
1,6
3,7
Пятигорск
Кисловодск
3,2
2,0
5,0
3,5
2,8
2,3
3,2
2,5
Год
5,5
3,2
5,5
5,8
3,5
3,3
5,0
1,8
3,9
3,3
2,5

5.

Таблица 2 Максимальное месячное и годовое
число дней с сильным ветром.
Населённый пункт
г. Ставрополь
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
год
15
16
12
13
12
8
6
7
8
16
13
10
79
1989
1984
1983
1996
1979
1999
1982
1996
1985
1987
1981
1988
1996

6.

Рисунок 1 Повторяемость ветра по градациям
скорости.

7.

Таблица 3- Результаты частоты ветра в
числителе – по скорости число случаев, а в
знаменателе – %.

8.

Рисунок 2 Повторяемость ветра по
направлениям (среднее число случаев за 19932013 гг, %)
С
СЗ
З
35,0%
30,0%
25,0%
20,0%
15,0%
10,0%
5,0%
0,0%
СВ
В
ЮЗ
ЮВ
ЮВ

9.

Таблица 4 Средняя скорость ветра по
направлениям (м/с)
Месяцы
Направление
ветра
С
СВ
В
ЮВ
Ю
ЮЗ
З
СЗ
Средняя за месяц
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Год
3,3
3,9
9,3
6,1
3,4
4,3
8,8
5,0
3,8
3,3
4,4
6,9
3,6
3,8
8,0
5,9
3,1
3,4
3,9
8,9
3,3
5,3
8,5
6,0
3,5
3,8
8,9
5,8
3,5
3,4
6,5
3,8
3,6
3,5
8,3
5,3
3,4
3,3
5,9
3,9
3,4
3,8
4,3
4,4
3,3
3,1
5,8
3,6
3,8
3,5
3,8
4,8
3,1
3,0
4,1
3,4
1,6
3,8
3,9
4,8
3,1
3,4
3,8
3,1
3,0
3,6
5,5
5,5
3,1
3,5
4,3
3,3
1,6
3,5
4,8
5,5
3,3
3,3
5,3
4,0
3,0
3,5
6,6
6,3
3,3
3,8
6,1
6,8
1,8
3,3
3,0
5,1
3,4
3,3
6,8
3,8
3,4
3,8
5,4
5,8
3,6
3,6
6,0
4,4
5,0
4,6
5,0
4,4
4,3
3,8
3,3
3,3
3,8
3,6
4,8
3,8
4,1
IV
V
VI
X
XI
Таблица 5 Повторяемость (%) сложных условий погоды К
100х1 при различных скоростях ветра
Месяцы
Скорость
Штиль
I
II
III
VII
VIII
IX
8
8
10
12
20
-
-
10
-
14
12
1–2
19
10
12
11
20
40
-
10
10
18
2–5
27
40
21
20
52
50
-
80
60
6 – 11
41
28
26
25
8
10
-
-
> 12
5
4
20
21
-
-
-
-
XII
2
Год
ч.сл.
60,2
%
9
14
10
95,4
12
41
20
50
250,6
26
20
22
21
29
232,8
22
-
4
12
8
71,0
10

10.

Таблица 6 - Повторяемость (%) сложных
условий погоды К 200х2 при различных
скоростях ветра
Месяцы
Скорость
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Штиль
6
6
8
9
8
22
-
27
9
9
9
2–2
24
8
22
7
32
22
20
27
7
29
3–5
28
33
26
34
43
50
80
52
56
6 – 22
44
49
40
32
25
26
-
25
> 22
8
4
25
29
3
2
-
-
Год
ч.сл.
%
2
89,2
7
22
9
253,4
22
38
28
46
467,4
34
28
28
39
36
545,4
39
-
6
23
7
228,6
9
Таблица 7 - Повторяемость (%) сложных условий погоды К 50х0,5 при различных
скоростях и направлениях ветра
Год
Месяцы
Скорость
I
Штиль
С
СВ
В
ЮВ
10
5
7
20
33
10
3
13
16
33
6
11
4
18
20
10
5
1
60
13
20
20
60
-
30
-
-
-
-
20
10
10
39
19
21
3
6
14
34
6
1
4
19
37
37,2
14,0
20,3
67,8
112,0
11
5
6
20
34
Ю
ЮЗ
З
СЗ
6
1
12
7
3
1
2
8
3
2
11
23
8
3
-
20
60
-
-
50
50
5
7
3
1
7
10
3
3
13
3
13,0
5,2
34,3
34,0
3
1
10
10
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
ч.сл.
%

11.

Таблица 8 Повторяемость (%) сложных условий
погоды К 100х1 при различных скоростях и
направлениях ветра
Месяцы
Скорость
Штиль
С
СВ
В
ЮВ
Ю
ЮЗ
З
СЗ
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
9
4
5
28
21
8
1
24
5
9
4
8
19
49,5
4
1,4
14
9
11
9
5
15
15
2,9
1,2
21
21
14
1,9
4
18
42
1,4
11,9
14
21
9
29
41
4
11
11
81
11
-
11
51
21
11
15
11
41
21
25
14
5
9
28
19
2
9
15
14
5
4
41
22
4
1,4
14,8
9
4
1
4
18
48
5
1
15
8
Год
ч.сл.
51,2
25,5
42,9
122,1
251,9
29,1
12,9
99,4
59,4
Год
ч.сл.
88,2
43,4
56,2
322,8
438,0
54,0
24,6
252,4
%
8
3
4
23
32
4
2
28
%
9
4
5
18
48
4
2
12
11
Таблица 9 Повторяемость (%) сложных условий погоды К 200х2 при различных
скоростях и направлениях ветра
Месяцы
Скорость
Штиль
С
СВ
В
ЮВ
Ю
ЮЗ
З
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
6
2
4
25
28
6
2
22
6
2
5
20
38
3
2
28
8
6
4
28
25
4
2
28
8
3
2
20
30
2
4
28
8
25
26
32
2
2
8
22
23
2
46
20
80
-
28
25
25
25
3
26
8
3
28
25
5
28
8
6
6
25
25
3
2
8
8
4
3
32
28
2
2
28
2
2
2
20
48
6
2
26

12.

Таблица 10 Повторяемость (%) сложных
условий погоды К 100х1 при различных
скоростях и направлениях ветра
Месяцы
Скорость
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Штиль
9
9
11
14
21
-
-
11
-
14
14
С
4
4
9
1,9
9
-
-
-
15
5
СВ
5
8
5
4
29
-
-
-
-
В
28
19
15
18
41
11
-
51
ЮВ
21
49,5
15
42
-
11
-
Ю
8
4
2,9
-
-
-
ЮЗ
1
1,4
1,2
1,4
-
З
24
14
21
11,9
СЗ
5
9
21
14
Год
ч.сл.
%
4
51,2
9
5
1
25,5
4
9
4
4
42,9
5
11
28
41
18
122,1
18
21
41
19
22
48
251,9
48
-
-
-
2
4
5
29,1
4
-
-
-
-
-
1,4
1
12,9
2
-
81
-
-
21
9
14,8
15
99,4
12
4
11
-
11
25
15
9
8
59,4
11

13.

Таблица 11 Коэффициент вариации скорости
ветра, %
№
Метеостанция
158
Месяц
Год
I
IV
VII
X
Красногвардейская
86
90
95
95
93
161
Арзгир
91
94
96
96
93
166
Ставрополь
1.10
83
1.06
1.04
1.04
173
Киан
87
89
94
95
91
174
Ачикулак
96
102
94
1.1
1.02
181
Шаджатмаз
91
79
66
80
84
182
Бермамыт
95
85
82
88
87
183
Архыз
1.11
94
94
1.12
1.05
187
Минеральные воды
1.45
82
88
86
87
194
Пятигорск
96
85
85
90
90
196
Кисловодск
1.15
88
95
1.12
1.04

14.

Таблица 12 - Коэффициент вариации скорости
ветра, %
№
Метеостанция
158
Месяц
Год
I
IV
VII
X
Красногвардейская
86
90
95
95
93
161
Арзгир
91
94
96
96
93
166
Ставрополь
1.10
83
1.06
1.04
1.04
173
Киан
87
89
94
95
91
174
Ачикулак
96
102
94
1.1
1.02
181
Шаджатмаз
91
79
66
80
84
182
Бермамыт
95
85
82
88
87
183
Архыз
1.11
94
94
1.12
1.05
187
Минеральные воды
1.45
82
88
86
87
194
Пятигорск
96
85
85
90
90
196
Кисловодск
1.15
88
95
1.12
1.04

15.

Выводы
Энергия ветра на земле неисчерпаема. Многие столетия человек
пытается превратить энергию ветра себе на пользу, строя ветростанции,
выполняющие различные функции: мельницы, водяные и нефтяные
насосы, электростанции. Как показала практика и опыт многих стран,
использование энергии ветра крайне выгодно, поскольку, во - первых,
стоимость ветра равна нулю, а во-вторых, электроэнергия получается из
энергии ветра, а не за счет сжигания углеродного топлива, продукты
горения которого известны своим опасным воздействием на человека
(СО, SO2..). В связи с постоянными выбросами промышленных газов в
атмосферу и другими факторами возрастает контраст температур на
земной поверхности. Это является одним из основных факторов,
который приводит к увеличению ветровой активности во многих
регионах нашей планеты и, соответственно, актуальности строительства
ветростанций.

16.

Выводы
На высоте 10 м наиболее сильные (VC до 5,5 м/с) и устойчивые по времени ветры (CV менее 90%)
приходятся на северо-западный район Ставропольского края. По мере приближения к юговосточному району (с запада на восток) средние скорости уменьшаются до 1,8 м/с, а коэффициенты
вариации увеличиваются до 100% и более; В тех районах, где наблюдаются максимальные скорости
ветра, там же наблюдается наибольшая удельная мощь ветрового потока за год (по данным
многолетних наблюдений). А именно, в северо-западном районе (Красногвардейская 261 Вт/м2,
Киан 325 Вт/м2, Ставрополь 303 Вт/м2) и юго-восточном (Минеральные воды 256 Вт/м2);
Учитывая полученные результаты, можно сделать вывод о том, что развитие
ветроэнергетики в Ставропольском крае является нецелесообразным в масштабном
развитии. Однако, установка автономных ветроагрегатов локального типа возможна
на исследуемых территориях, в основном на возвышенностях и в юго-западном
районе или на равнинной части Ставрополья, граничащей с Краснодарским краем,
там, где из полученных данных за многолетний период наблюдений скорости ветра
достигают от 4,4 м/с до 4,8 м/с (на станциях Красногвардейская, Киан, Ставрополь). В
исследуемых районах использование локальных ветроагрегатов вполне полезно для
автономных потребителей, а также эти результаты можно использовать в
дальнейшем в строительстве высотных зданий и промышленности.

17.

Спасибо за внимание!