alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2016.05-06.003alternative-246Research ArticleВЕТРОЭНЕРГЕТИКАWind EnergyКОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСТАНОВЛЕННОЙ МОЩНОСТИ КАК КРИТЕРИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИTHE CAPACITY FACTOR AS A MEASURE OF THE EFFICIENCY OF THE WIND POWER PLANTИгнатьевС. Г.IgnatievS. G.

канд. техн. наук, старший научный сотрудник ФГУП «Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского», главный конструктор ООО СКБ «Искра». тел.: +7(495)556-34-31

Образование: Харьковский авиационный институт по специальности «Инженер-механик по самолетостроению».

Область научных интересов: аэродинамика дозвуковых летательных аппаратов, ветроэнергетика.

Ph.D. (engineering), a senior researcher of Central Aerohydrodynamic Institute (TsAGI), chief designer of Special design office “Iskra”. tel.: +7(495)556-34-31

Education: the Kharkov Aviation Institute with a degree in mechanical engineering in aircraft.

Research area: aerodynamics of subsonic aircraft, wind energy

stacgg8@gmail.comФГУП ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, Жуковский, Россия д. 1, ул. Жуковского, г. Жуковский, Московской обл., 140180, РоссияРоссияThe Central Aerohydrodynamic Institute Named after N.E. Zhukovsky (TsAGI), 1 Zhukovsky str., Zhukovsky, Moscow reg., 140180, RussiaRussian Federation20161404201605-62838Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20162016Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/246

Заключение совета рецензентов: 16.02.16 Заключение совета экспертов: 25.02.16 Принято к публикации: 03.03.16 В статье проведено исследование свойств коэффициента использования установленной мощности , применяемого в качестве критерия эффективности ветроэнергетических установок. Обычно подразумевается, что увеличение значения этого коэффициента обеспечит увеличение производительности ВЭУ за время T в соответствии с формулой . иум К QВЭУ = TKиумWуст В статье выявлены и исследованы факторы, определяющие производительность ВЭУ в зависимости от свойств ветроэнергетического потенциала местности и параметров, формирующихся в процессе проектирования ВЭУ. В частности, рассмотрено влияние расчетной скорости ветра Vp на производительность ВЭУ. Установлено, что с увеличением скорости ветра Vp производительность ветроэнергетической установки возрастает. По эмпирическим функциям плотности вероятности определены максимальные значения коэффициента Киум (VG ,Vp ) как функции среднегодовой скорости ветра и величины расчетной скорости ветра. Показано: 1. Коэффициент существенно зависит от среднегодовой скорости ветра , поэтому представляемое значение коэффициента использования установленной мощности необходимо сопровождать значением скорости .иум К VG VG 2. С увеличением расчетной скорости ветра Vp , которое сопровождается ростом производительности ветроустановки, коэффициент Киум (Vp ) уменьшается. При этом наибольшему значению , которое достигается при значении скорости 0, соответствует равная нулю производительность ветроустановки. иум К = 1 Vp = Выявленные свойства коэффициента противоречат задаче увеличения производительности ВЭУ. Поэтому при проектировании ветроэнергетических установок задача увеличения коэффициента использования установленной мощности не может быть целью. Коэффициент использования установленной мощности нельзя использовать в качестве критерия эффективности при проектировании ветроэнергетических установок. иум К Влияние повышающих производительность ВЭУ факторов адекватно отражается введенным в статье коэффициентом использования ветроэнергетического потенциала . ИВЭП К

The article studies the properties of utilization of installed capacity (the capacity factor) , used as a criterion for the efficiency of wind turbines. Usually it means that the increase of the capacity factor provides increased turbine performance over time in accordance with the formula . иум К T QВЭУ = TKиумWуст The article reveals and examines the factors that determine the wind turbines performance depending on the properties of the wind energy potential of specific areas and the parameters that are formed in the design of wind turbines. The influence of the rated wind speed Vp on the wind turbine performance has been considered. It is shown that an increase in the value of rated wind speed Vp increases the wind power plant performance. On the base of empirical probability density function the maximum value of the coefficient Киум (VG ,Vp ) has been determined as a function of the average wind speed and the magnitude of the rated wind speed. It is shown that the coefficient value is substantially dependent on the average annual wind speed . Therefore, an indication of its particular value must be accompanied by an indication of the mean annual wind speed . иум К VG VG It is shown that an increase in the rated wind speed, which is accompanied by an increase in turbine performance reduces the capacity factor Киум (Vp ) . At the same time the highest value of the capacity factor , which is achieved at the rated wind speed , corresponds to the wind turbines performance equal zero. иум К = 1Vp = 0 Identified properties of the capacity factor contradict to the task of increasing the wind turbines performance. Therefore, when designing wind turbines, the task of increasing of the capacity factor cannot be the goal. The capacity factor cannot be used as a criterion for the effectiveness of the design of wind turbines. Influence of factors, that increase the wind turbines performance, is adequately reflected in the coefficient of wind power potential utilization , introduced in article.

коэффициент использования установленной мощностипроизводительность ВЭУветроэнергетический потенциалпроектированиерасчетная скорость ветрафункция плотности вероятностикоэффициент использования энергетического потенциалаcapacity factorwind turbine performancewind power potentialthe designthe rated wind speedthe probability density functionthe coefficient of wind power potential utilizationReferencesГриневич Г.А. Основы энергетической характеристики режима ветра. В сб. «Методы разработки ветроэнергетического кадастра». Изд-во АН ССР, 1963.Grinevich G.A. Osnovy ènergetičeskoj harakteristiki režima vetra. V sbornike «Metody razrabotki vetroènergetičeskogo kadastra». Izd-vo AN SSR, 1963 (in Russ.).Николаев В.Г., Ганага С.В., Кудряшов Ю.И. Национальный кадастр ветроэнергетических ресурсов России и методические основы их определения. М.: «Атмограф», 2008.Nikolaev V.G., Ganaga S.V., Kudryashov Yu.I. Nacionalnyj kadastr vetroènergetičeskih resursov Rossii i metodičeskie osnovy ih opredeleniâ. Moscow: Atmograf Publ., 2008 (in Russ.).Старков А.Н., Ландберг Л., Безруких П. П., Борисенко М. М. Атлас ветров России. СПб: Изд. «Можайск-Терра», 2000.Starkov A.N., Landberg L., Bezrukih P. P., Borisenko M. M. Atlas vetrov Rossii. SPb: Izd. «Možajsk- Terra» Publ., 2000 (in Russ.).Рекомендации по определению климатических характеристик ветроэнергетических ресурсов. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1989.Rekomendacii po opredeleniû klimatičeskih harakteristik vetroènergetičeskih resursov. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1989 (in Russ.).Фатеев Е.М. Методика определения параметров ветроэнергетических расчетов ветросиловых установок. АН ССР, 1957.Fateev E.M. Metodika opredeleniâ parametrov vetroènergetičeskih rasčetov vetrosilovyh ustanovok. AN SSR, 1957 (in Russ.).Емцов К.С. Аккумулирование энергии ветра. Изд. АН ССР, Известия ЭНИН, 1937. Т. V.Emcov K.S. Akkumulirovanie ènergii vetra. Izd. AN SSR, Izvestiâ ÈNIN Publ., 1937, vol. V (in Russ.).Игнатьев С.Г., Киселева С.В. Развитие методов оценки ветроэнергетического потенциала и расчета годовой производительности ветроустановок // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2010. № 10. С. 10–35.Ignatiev S.G., Kiseleva S.V. Razvitie metodov ocenki vetroènergetičeskogo potenciala i rasčeta godovoj proizvoditelnosti vetroustanovok. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2010, no. 10, pp. 10–35 (in Russ.).Игнатьев С.Г. Решение теоретических задач ветроэнергетики с позиций теории вероятностей одномерной случайной величины // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2011. № 2. С. 14–30.Ignatiev S.G. Rešenie teoretičeskih zadač vetroènergetiki s pozicij teorii veroâtnostej odnomernoj slučajnoj veličiny. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2011, no. 2, pp. 14–30 (in Russ.).Игнатьев С.Г. Функция плотности вероятности однозначной непрерывной и дифференцируемой функции V // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2013. № 01/2. С. 63–93. ( ) ∞ t tIgnatiev S.G. Funkciâ plotnosti veroâtnosti odnoznačnoj nepreryvnoj i differenciruemoj funk-cii . International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2013, no. 01/2, pp. 63–93 (in Russ.).( ) ∞ V tИгнатьев С.Г. Вычисление интегралов ветроэнергетики при различной форме данных о функции // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2013. № 13. С. 19–31. ( ) ∞ V tIgnatiev S.G. Vyčislenie integralov vetroènergetiki pri različnoj forme dannyh o funkcii V . International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2013, no. 13. pp. 19–31 (in Russ.). ( ) ∞Справочник по климату СССР. 1966. Ч III. Ветер. Сахалин.Spravočnik po klimatu USSR. 1966, Č III. Veter. Sahalin (in Russ.).

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