Обобщенные данные ветроэнергетических ресурсов США

Все метеорологические данные, полученные метеослужбой National Weather Service (NWS), советом Federal Aviation Administration и военными службами, собирались климатическим центром NCC (Ашвилл, штат Северная Каролина). Всесторонний обзор имеющихся и обобщенных данных измерений скоростей ветра над сушей и морской поверхностью и предельных значений измеренных характеристик (скоростей ветра, его порывов, турбулентности и данных измерений, полученных на башнях). В центре NCC составлен указатель метеостанций, для которых имеются обобщенные распределения скорости ветра.
Суммарные распределения скорости ветра по поверхности включают:
частотные распределения скорости ветра на 758 станциях, первоначально составленные лабораторией Sandia с целью оценки ветроэнергетических ресурсов (эти данные упоминаются как использованные лабораторией Sandia);
программа STAR (Stability Array) определения частотных распределений скорости ветра на 300 станциях;
сводные распределения скорости ветра в квадранте Марсдена (площадь, ограниченная широты и долготы) и данные военно-морского ведомства, основанные на измерениях на судах.
Кроме того, обработаны данные ежечасных измерений ветра свыше чем на 1000 метеостанций США, на числовых данных которых построена программа STAR.
Использование упомянутых типов данных и предельных ветровых данных для оценки ветроэнергетического потенциала США заключается в следующем. Распределения скорости ветра, составленные лабораторией Sandia, используются для оценки национальных ветроэнергетических ресурсов лабораторией Sandia и фирмами GE и Lockheed. Как указано в некоторых из оценок, сводные данные имеют ряд основных ограничений: период наблюдений существенно разный для различных станций — изменяется от 2 до 30 лет и более;
высота расположения анемометра часто изменялась за весь-период измерений, по которому определялись сводные данные;
число классов скоростей ветра изменялось от станции к станции в пределах от 3 до 16. Это может привести к значительным ошибкам в оценке энергии ветра по отдельным станциям, поэтому сводные данные нужно использовать с осторожностью.
Программа STAR дает частотные распределения скорости ветра в зависимости от его направления для отдельных устойчивых классов и комбинированно для всех классов. Это означает, что сводные данные даются без учета устойчивости. Эти обобщения несколько лучше тех, при которых классы скоростей ветра считаются идентичными для всех станций. Многие сводные данные относятся к последнему периоду времени, когда высота расположения анемометра была в основном постоянной. Хотя сводные данные программы STAR и не использовались в ряде оценок ветроэнергетических запасов США, они могут служить для них ценным дополнением.
Сводные распределения скорости ветра в квадранте Марсдена и данные Военно-морского ведомства полезны для получения картины относительного распределения энергии ветра над прибрежными водами. Они не очень надежны на характерных высотах и правильны при измерениях на борту судна и применении этих данных к соответственным оценкам энергии ветра вблизи прибрежной зоны, т. е. в незатененных местах побережья и местах, находящихся на расстоянии 5—10 км в сторону моря.
Обработанные данные ежечасных (или трехчасовых) измерений ветра представляются наилучшей системой данных для использования при репрезентативных оценках энергии ветра. Период измерений может быть выбран таким, чтобы высота расположения анемометра была постоянной, а ошибку, связанную с влиянием на энергию ветра класса скорости ветра, можно устранить, поскольку энергию нетрудно подсчитать непосредственно по данным наблюдений. Однако, хотя это и необходимо, использование данных измерений для определения энергии ветра более дорогостояще, чем применение осредненных данных.
Данные измерений через каждые три часа использованы для изучения энергии ветра над Великими равнинами и Нью-Ингленд.
Данные, полученные с помощью радиозондов на небольших высотах (150, 300 м и более) обобщены по классам скоростей ветра с интервалом 5 м/с для 65 станций радиозондирования в США. Сводные данные даются раздельно для радиозондов 00Z и 12Z большей частью для 5-летнего периода наблюдений. Эти данные были первоначально обобщены NCC в исследованиях. Структура потока обычно более когерентна, чем его скорость, а влияние топографии местности и шероховатости подстилающей земной поверхности здесь значительно меньше. Однако главные ограничения в использовании этих радиозондных данных состоят в следующем:
двухсуточные наблюдения недостаточны, поскольку они, например, не дают представления о влиянии суточных колебаний;
станции разбросаны на слишком большом расстоянии одна от другой;
интервалы скорости ветра изменяются в очень широких пределах;
недостаточны точность определения скорости ветра радиозондом на высоте Т50 м и ее экстраполяции на высоте 50 м.
Для оценки наибольшей энергии ветра могут с успехом использоваться данные таких источников, как климатологические карты и статистические параметры ветра в верхних слоях при 85,0 кПа (высота около 1500 м) и 70,0 кГТа (высота около 3000 м). В качестве источника для оценки энергии ветра в верхних слоях атмосферы над США могут быть использованы также данные 12-часовых наблюдений для стандартных уровней (например, 85, 70, 50 кПа), собранные метеоцентром National Meteorological Center, Suitland. Энергия ветра в верхних слоях: атмосферы используется для оценки ветроэнергетического потенциала над гористыми местностями.