غالبًا ما تعمل التوربينات المستخدمة في توليد طاقة الرياح في بيئات معقدة ناجمة عن الاضطرابات الجوية وآثار التوربينات، وكانت الاضطرابات دائمًا مقياسًا مهمًا في عملية تحليل موارد الرياح.
في قطاع طاقة الرياح، يُعدّ الاضطراب مفهومًا غامضًا، إذ يظهر غالبًا في تقارير التحليل، مثل تلف علبة تروس توربينات الرياح، وتشقق الشفرات، وتشقق الأساسات، وعدم استيفاء توليد الطاقة للمعايير. ولكن ما هو الاضطراب تحديدًا؟
ما هي الاضطرابات التي تؤثر على توربينات الرياح؟
الاضطراب هو حالة من تدفق السوائل. عندما يكون معدل التدفق صغيرًا جدًا، لا يختلط تدفق السوائل الطبقي مع بعضها البعض، والمعروف باسم التدفق الصفحي، والمعروف أيضًا باسم التدفق الثابت أو تدفق الصفائح؛ مع زيادة معدل التدفق تدريجيًا، بدأ خط تدفق السوائل في الظهور بتأرجح متموج، ويزداد تردد التأرجح وسعته مع زيادة معدل التدفق، وتعرف حالة التدفق هذه باسم التدفق الانتقالي؛ عندما يزداد معدل التدفق إلى عدد كبير من خطوط التدفق لم يعد من الممكن تمييزها بوضوح، فهناك العديد من الدوامات الصغيرة في مجال التدفق، ويتم تدمير التدفق الصفحي، ليس فقط بين الطبقات المجاورة لتدفق الانزلاق، ولكن أيضًا الاختلاط. هناك أيضًا مختلط. في هذا الوقت، يكون السائل للحركة غير المنتظمة، وهناك عمودي على محور أنبوب التدفق في اتجاه السرعة المتولدة، وتسمى هذه الحركة الاضطراب، والمعروف أيضًا باسم الاضطراب، والتدفق المضطرب أو التدفق المضطرب.
كيف يُعرّف الاضطراب في تصميم المروحة؟ يُفكّر الخبراء في الطريقة الإحصائية الجبارة. وفقًا للمعيار IEC61400 (سلسلة معايير لتوربينات الرياح وضعتها اللجنة الكهروتقنية الدولية)، تُشير شدة الاضطراب (Turbulenceintensity، والمختصرة بـ TI) إلى حجم التغير العشوائي في سرعة الرياح خلال فترة عشر دقائق، وهي نسبة الانحراف المعياري لمتوسط سرعة الرياح خلال عشر دقائق إلى متوسط سرعة الرياح خلال نفس الفترة الزمنية، وهي أحمال التعب الاعتيادية التي تتحملها توربينات الرياح أثناء التشغيل، وهي أحد المعايير المهمة في تصنيف سلامة توربينات الرياح IEC61400-1.
هناك سببان رئيسيان للاضطرابات الهوائية: الأول هو أن تدفق الهواء يخضع لتأثير الاحتكاك أو الحجب الناتج عن خشونة الأرض أثناء سريانه، والثاني هو الحركة الرأسية لتدفق الهواء نتيجة اختلاف كثافة الهواء واختلاف درجة حرارة الغلاف الجوي. عادةً ما يحدث كلا السببين في آنٍ واحد، مما يؤدي إلى حدوث اضطرابات هوائية. في الغلاف الجوي المتعادل، يبرد الهواء بشكل ثابت حراريًا مع ارتفاعه ويصل إلى حالة توازن حراري مع درجة حرارة المحيط، بحيث تعتمد شدة الاضطرابات الهوائية في الغلاف الجوي المتعادل كليًا على خشونة السطح.
تأثير الاضطرابات على سلامة توربينات الرياح
إن تصميم التوربينات موحد، ولكن رياح الطبيعة ليست منضبطة إلى هذا الحد، ونحن بحاجة إلى اختيار التوربينات على أساس ظروف الاضطرابات في حقل رياح معين.
في مجال الرياح يتجاوز مستوى الاضطرابات مستوى تصميم المروحة، وفقا لمعايير التصميم التصنيع من المروحة من الصعب جدا تحقيق الحياة المتوقعة، حياة التصميم الأصلي من 20 عاما من المروحة، في 10 سنوات أو حتى 8 سنوات عندما جذر الشفرة، المغزل، أرضية nacelle والمكونات الهيكلية الأخرى قد تكون بسبب التعب على المدى الطويل خارج معيار التصميم وتؤدي إلى الضرر، بحيث يكون من الصعب تحقيق إيرادات مزرعة الرياح.
ثم يتجاوز الاضطراب المعيار، هل توربينات الرياح غير قابلة للتطبيق بالضرورة؟ بالنظر إلى أن معلمات تصميم توربينات الرياح أعلى عمومًا من مؤشرات ظروف الرياح في الموقع، فمن الممكن عادةً طرحها في النطاق التجريبي لإجراء محاكاة للحمل لتأكيد متطلبات السلامة. على سبيل المثال، تصميم متوسط سرعة الرياح السنوي 8 م / ث، اضطراب لمروحة الفئة أ. عندما يكون اضطراب موقع المروحة 0.162، ولكن متوسط سرعة الرياح السنوي 7 م / ث فقط، يمكننا محاولة إضافة المعلمات في موقع نموذج تصميم المروحة، من خلال المحاكاة، لتحديد ما إذا كانت المروحة يمكن أن تلبي متطلبات السلامة لظروف حقل الرياح هذا. إذا كان من الممكن إرضاؤه، فيمكن أن يكون هذا التوربين مناسبًا لمزرعة الرياح هذه.
تأثير الاضطرابات على إنتاج طاقة توربينات الرياح
في نهاية المطاف، ما يهمنا أكثر هو مقدار الربح الحقيقي الذي يمكن أن تولده مزارع الرياح لدينا. ولكن عندما يتعلق الأمر بتأثير الاضطرابات على توليد الطاقة الفعلي لمزارع الرياح، يجب أولاً ذكر منحنى القدرة الساكنة ومنحنى القدرة الديناميكية. في الوقت الحالي، يُستخدم في العديد من الصناعات، عند تقييم توليد الطاقة، منحنى القدرة الساكنة، وهو أمر غير علمي على الإطلاق، لأن منحنى القدرة الساكنة يفترض استحالة وجود اضطراب بيئي في ظل الظروف المثالية لمنحنى القدرة المرسوم في البيئة الحقيقية، مما يؤدي إلى مبالغة كبيرة في تقدير توليد الطاقة. ينبغي أن يتمثل النهج العلمي في استخدام منحنى القدرة الديناميكية المقابل، بناءً على الاضطرابات البيئية الفعلية لموقع التقييم، لتوفير مرجع أوضح وأكثر واقعية لتقييم الكهرباء.
شركة بولاند للطاقة المتجددة المحدودة، شركة متكاملة للطاقة الجديدة، تُقدم لكم حلولاً متكاملة عالية الجودة لطاقة الرياح والطاقة الشمسية وأنظمة تخزين الطاقة. بولاند الآن شركة تابعة لشركة CRRC، وهي مسؤولة عن التوسع الخارجي لأعمال CRRC في مجال طاقة الرياح والطاقة الشمسية. نمتلك سلسلة توريد داخلية متكاملة نسبيًا، وشبكة خدمات، وجودة منتجات وتقنيات ممتازة.
بولاند توفر محطة توليد الكهرباء EPC والاستثمار والاستحواذ في محطة توليد الكهرباء.
لا تتردد في الاتصال بنا إذا كنت بحاجة إلى أي دعم فني.
بريدي الإلكتروني: marketing@boland-hydroturbine.com
واشنطن: +8613923745989
