Неопределенность оценки ветроэнергетического потенциала Азово-Черноморской прибрежной зоны вследствие климатических изменений ветрового режима

В. П. Евстигнеев1,2*, Н. А. Лемешко3, В. А. Наумова2,4, М. П. Евстигнеев1

1 Севастопольский государственный университет, Севастополь, Россия

2 Севастопольский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Севастополь, Россия

3 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

4 Институт природно-технических систем, Севастополь, Россия

* e-mail: vald_e@rambler.ru

Аннотация

Исследованы проблемы, возникающие при оценке влияния изменения ветрового климата на ветроэнергетический потенциал Азово-Черноморского побережья. Даны оценки снизу в отношении продолжительности рабочего периода действия ветроэнергетических установок (типа _Vestas V_117-4.2MW), а также определена потенциальная годовая выработка энергии для региона. По данным гидрометеорологических станций Азово-Черноморского региона выполнен расчет средних многолетних значений скорости ветра для двух смежных климатических периодов (1954–1983 и 1984–2013 гг.). Результаты свидетельствуют об уменьшении скорости ветра в последние 30 лет на всех метеорологических станциях, кроме Новороссийска. Изменение скорости ветра при сравнении двух тридцатилетних периодов подтверждается оценками линейных трендов среднегодовой скорости ветра за период 1954–2013 гг., которые почти для всех метеорологических станций в регионе имеют отрицательное значение и являются значимыми (α = 1 %). Величина трендов оценена непараметрическим методом робастного линейного сглаживания с использованием робастной оценочной функции Тейла – Сена. В работе обсуждается неопределенность оценок ветроэнергетического ресурса вследствие недоучета однонаправленного изменения ветрового климата в регионе. Несмотря на наблюдаемые тенденции режима ветра, средние скорости ветра на пространстве Азово-Черноморского региона достаточны для планирования размещения ветроустановок и регионального развития данной отрасли энергетики.

Ключевые слова

скорость ветра, ветроэнергетический потенциал, ветроэнергетические установки, изменение климата, Азово-Черноморский регион

Благодарности

Работа выполнена при поддержке РФФИ и г. Севастополь в рамках научного проекта № 18-48-920021.

Для цитирования

Неопределенность оценки ветроэнергетического потенциала Азово-Черноморской прибрежной зоны вследствие климатических изменений ветрового режима / В. П. Евстигнеев [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 4. С. 22–39. doi:10.22449/2413-5577-2020-4-22-39

DOI

10.22449/2413-5577-2020-4-22-39

Список литературы

  1. Onea F., Rusu E. Wind energy assessments along the Black Sea basin // Meteorological Applications. 2014. Vol. 21, iss. 2. P. 316–329. doi:10.1002/met.1337
  2. Волков Ю. А., Полников В. Г., Погарский Ф. А. К вопросу о профиле ветра у взволнованной поверхности // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2007. Т. 43, № 2. С. 279–288.
  3. Akpınar A., Kömürcü M. I. Wave energy potential along the south-east coasts of the Black Sea // Energy. 2012. Vol. 42, iss. 1. P. 289–302. doi:10.1016/j.energy.2012.03.057
  4. Breslow P. B., Sailor D. J. Vulnerability of wind power resources to climate change in the continental United States // Renewable Energy. 2002. Vol. 27, iss. 4. P. 585–598. doi:10.1016/S0960-1481(01)00110-0
  5. Семенов С. М., Инсаров Г. Э., Мендес К. Л. Характеристика неопределенностей в оценках межправительственной группы экспертов по изменению климата // Фундаментальная и прикладная климатология. 2019. № 1. С. 76–96. doi:10.21513/2410-8758-2019-1-76-96
  6. Climate Change 2013 – The Physical Science Basis: Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Eds. T. F. Stocker [et al.]. Cambridge : Cambridge University Press, 1535 p. doi:10.1017/CBO9781107415324
  7. New techniques for detection and adjustment of shifts in daily precipitation data series / X. L. Wang [et al.] // Journal of Applied Meteorology and Climatology. 2010. Vol. 49, iss. 12. P. 2416–2436. doi:10.1175/2010JAMC2376.1
  8. Евстигнеев В. П. Скорости ветра и высоты волн редкой повторяемости на Азово-Черноморском побережье Украины // Геоінформатика. 2014. № 2. С. 56–64.
  9. Jones R. H. Estimating the variance of time averages // Journal of Applied Meteorology. 1975. Vol. 14, no. 2. P. 159–163. URL: https://www.jstor.org/stable/26176648 (date of access: 13.11.2020).
  10. Джонсон Н. Л., Коц С., Балакришнан Н. Одномерные непрерывные распределения: в 2 частях. М. : БИНОМ, 2012. Ч. 2. 600 с.
  11. Минин В. А. Распределение рабочих периодов и периодов простоя ВЭУ по длительности на северном побережье Кольского полуострова // Труды Кольского научного центра РАН. 2018. Т. 9, № 8. С. 48–55. doi:10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.8.48-55
  12. Ветро-волновые условия прибрежной зоны Азово-Черноморского региона / В. П. Евстигнеев [и др.]. Севастополь : ИПТС, 2017. 320 с. doi:10.33075/978-5-6040795-0-8
  13. Груза Г. В., Ранькова Э. Я. Наблюдаемые и ожидаемые изменения климата России: температура воздуха. Обнинск : ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», 2012. 194 с. URL: meteoinfo.ru/images/media/books-docs/special/Gruza_Rankova_2012.pdf (дата обращения: 13.11.2020).
  14. Sen P. K. Estimates of regression coefficient based on Kendall’s tau // Journal of the American Statistical Association. 1968. Vol. 63, iss. 324. P. 1379–1389. doi:10.1080/01621459.1968.10480934
  15. Баранова А. А., Голод М. П., Мещерская А. В. Изменение градуированных скоростей ветра на территории России во второй половине ХХ века // Труды Главной геофизической лаборатории им. А. И. Воейкова. Санкт-Петербург, 2007. Вып. 556. С. 116–138. URL: http://voeikovmgo.ru/download/publikacii/2007/556.pdf (дата обращения: 13.11.2020).
  16. Изменение скорости ветра на севере России во второй половине XX века по приземным и аэрологическим данным / А. В. Мещерская [и др.] // Метеорология и гидрология. 2006. № 9. С. 46–58.
  17. Луц Н. В. Многолетняя изменчивость скорости ветра в Восточном Приазовье // Метеорология и гидрология. 2001. № 2. С. 98–102.
  18. Репетин Л. Н., Белокопытов В. Н. Режим ветра Северо-западной части Черного моря и его климатические изменения // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2008. Вып. 17. С. 225–243.
  19. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2018 год. М. : Росгидромет, 2019. 79 с. URL: www.meteorf.ru/upload/pdf_download/o-klimate-rf-2018.pdf (дата обращения: 13.11.2020).
  20. Solaun K., Cerdá E. Climate change impacts on renewable energy generation. A review of quantitative projections // Renewable Sustainable Energy Reviews. 2019. Vol. 116. 109415. doi:10.1016/j.rser.2019.109415
  21. Lackner M. A., Rogers A. L., Manwell J. F. Uncertainty analysis in MCP-based wind resource assessment and energy production estimation // Journal of Solar Energy Engineering. 2008. Vol. 130, iss. 3. 031006. doi:10.1115/1.2931499

Скачать статью в PDF-формате