Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Решение оптимизационной задачи по выбору состава генерирующих установок ветряной электростанции

Р.Н. Абдурахманов, Марлен Мустафаевич Асанов, Э.А. Бекиров

Аннотация


Рукопись поступила в редакцию 16.05.2025, утверждена редколлегией в печать 11.02.2026.

 

Роль ветряной энергетики в мире трудно переоценить. Ежегодно вводятся в эксплуатацию все новые электростанции, увеличивая долю генерируемой ими электроэнергии в энергосистемах государств. В работе проанализирована зависимость вырабатываемой ветряной электростанцией (ВЭС) электрической энергии, от занимаемой ей площади. Построены соответствующие графики, произведён сравнительный анализ электростанций, имеющих разный состав генерирующих установок. Расчёт параметров ветряных электростанций базировался на реальных климатических данных для рассматриваемого региона. Решена оптимизационная задача, целью которой был выбор состава ветряной электростанции, включающей в себя разные по типу ветроустановки. Основным критерием оптимизации являлся максимально возможный объём генерируемой ей электроэнергии, а основным условием – занимаемая станцией определённая площадь. Найдена целевая функция оптимизационной задачи и сформированы граничные условия. Подобран состав ветроэлектростации, удовлетворяющий оптимизационным условиям. При решении задачи оптимизации был сделан ряд допущений, а именно, отсутствие аэродинамического влияния ветроустановок друг на друга благодаря подбору значения коэффициента безопасного расстояния между ними, площадка для размещения ветроустановок – ровный прямоугольник.

DOI: 10.71841/ES.elst.2026.1136.03.07

 


Ключевые слова


ветряная электростанция, состав, оптимизация, целевая функция, вырабатываемая электроэнергия.

Полный текст:

PDF

Литература


Bonn: World Wind Wind Energy Association // WWEA Annual Report 2024, 2024. 11 p.

Chinese Manufacturers Lead Global Wind Turbine Installations // BloombergNEF Report Shows. -- URL: https://about.bnef.com/insights/clean-energy/chinese-manufacturers-lead-global-wind-turbine-installations-bloombergnef-report-shows/ (Дата доступа: 20.10.2025).

Levelized Costs of New Generation Resources in the Annual Energy Outlook 2025. -- Washington: U.S. Energy Information Administration, 2025. -- 13 p.

Ramalho, E. Understanding wind Energy Economic externalities impacts: A systematic literature review / E. Ramalho, F. Lima, M. Lopez-Maciel, M. Madaleno, J. Villar, M.F. Dias, A. Botelho, M. Meireles, M. Robaina // Renewable and Sustainable Energy Reviews. -- 2025. -- Vol. 209. -- 115120. -- https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.115120.

Gonzalez-Longatt, F. Wake effect in wind farm performance: Steady-state and dynamic behavior / F. Gonzalez-Longatt, P. Wall, V. Terzija // Renewable Energy. -- 2012. -- 39. -- P. 329-338. -- https://doi.org/10.1016/j.renene.2011.08.053.

Окулов, В.Л. Потери эффективности при соосном расположении пары ветрогенераторов / В.Л. Окулов, И.В. Наумов, М.А. Цой, Р.Ф. Миккельсен // Теплофизика и аэромеханика. -- 2017. – Т. 24. -- № 4. -- C. 561 -- 567.

Наумов, И.В. Оценка дальности распространения следа и уровня его пульсаций за роторами ветрогенераторов / И.В. Наумов, Р.Ф. Миккельсен, В.Л. Окулов // Теплоэнергетика. -- 2016. -- № 3. -- С. 54 -- 60. -- https://doi.org/10.1134/S0040363616030073/

Kiranoudis, C.T. Effective short-cut modelling of wind park efficiency / C.T. Kiranoudis, Z.B. Maroulis // Renewable Energy. -- 1997. -- Vol. 11, No. 4. -- P. 439457. -- https://doi.org/10.1016/S0960-1481(97)00011-6.

Корнилова, М.И. Численное исследование атмосферного пограничного слоя и аэродинамических следов в области ветропарка / М.И. Корнилова, В.Н. Ковальногов, Р.В. Федоров, Ю.А. Хахалев // Современные наукоемкие технологии. -- 2024. -- № 5 -- 1. -- С. 50 -- 56. -- https://doi.org/10.17513/snt.40004.

Корнилова, М.И. Исследование атмосферного пограничного слоя в области ветропарка для повышения эффективности при производстве энергии / М.И. Корнилова, В.Н. Ковальногов, Д.С. Степанов, Т.В. Карпухина, Д.А. Демидов // Автоматизация процессов управления. -- 2024. -- № 2 (76). -- С. 107 -- 116. -- https://doi.org/10.35752/1991-2927_2024_2_76_107.

Горелов, Ю.И. Определение оптимального местоположения ветрогенераторов в крупных ветряных электростанциях с использованием генетических алгоритмов / Ю.И. Горелов, Н.А. Свистунов, М.Х. Лахлах // Известия ТулГУ. Технические науки. -- 2019. -- Вып. 11. -- С. 157 -- 164.

Давыдов, Д.Ю. Оптимизация расположения ветроустановок с учетом аэродинамического взаимовлияния и протяженности кабельных линий сети сбора мощности / Д.Ю. Давыдов, С.Г. Обухов // Энергосбережение и водоподготовка. -- 2020. -- № 3 (125). -- С. 30 -- 34.

Charhouni, N. Realistic wind farm design layout optimization with different wind turbines types / N. Charhouni, M. Sallaou, K. Mansouri // International Journal of Energy and Environmental Engineering. -- 2019. -- 10. -- P. 307 -- 318. -- https://doi.org/10.1007/s40095-019-0303-2.

Ogunjuyigbe, A.S.O. Optimal placement of wind turbines within a wind farm considering multi-directional wind speed using two-stage genetic algorithm / A.S.O. Ogunjuyigbe, T.R. Ayodele, O.D. Bamgboje // Frontiers in Energy. -- 2021. -- 15. -- P. 240 -- 255. -- https://doi.org/10.1007/s11708-018-0514-x.

Asaah, P. Optimal Placement of Wind Turbines in Wind Farm Layout Using Particle Swarm Optimization / P. Asaah, L. Hao, J. Ji // Journal of modern power systems and clean energy. -- 2021. -- Vol. 9. № 2. -- P. 367 -- 375. -- https://doi.org/10.35833/MPCE.2019.000087.

Marmidis, G. Optimal placement of wind turbines in a wind park using Monte Carlo simulation / G. Marmidis, S. Lazarou, E. Pyrgioti // Renewable Energy. -- 2008. -- Vol. 33(7). -- P. 1455-1460. -- https://doi.org/10.1016/j.renene.2007.09.004.

Давыдов, Д.Ю. Модель оценки технико-экономических показателей оффшорных ветроэлектростанций / Д.Ю. Давыдов, С.Г. Обухов // Проблемы энергетики. -- 2021. -- Т. 23, № 5. -- С. 115 -- 130. -- https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-5-115-130.

Dinçer, A.E. Multi-objective turbine allocation on a wind farm site / A.E. Dinçer, A. Demir, K. Yılmaz // Applied Energy. -- 2024. -- V. 355, 122346. -- https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122346.

Rodrigues, S. A Multi-Objective Optimization Framework for Offshore Wind Farm Layouts and Electric Infrastructures / S. Rodrigues, C. Restrepo, G. Katsouris, R. T. Pinto, M. Soleimanzadeh, P. Bosman, P. Bauer // Energies. -- 2016. -- 9. -- 216. -- https://doi.org/10.3390/en9030216.

Дегтярев, К.С. Территориальная организация возобновляемой электроэнергетики России / К.С. Дегтярев, О.А. Синюгин // Окружающая среда и энерговедение. -- 2024. -- № 1. -- С. 36 -- 50. -- https://doi.org/10.24412/2658-6703-2024-1-36-50.

National Solar Radiation Database // NSRDB. -- URL: https://nsrdb.nrel.gov/data-viewer (Дата доступа: 20.10.2025).


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


   

                 

© 1998 — 2025 НТФ "Энергопрогресс"

 

Адрес редакции:
129090, Москва. ул. Щепкина, 8, офис 101
Тел. (495) 234-74-17
E-mail: el.stantsii@gmail.com, el-stantsii@yandex.ru