توزیع ویبول

قدم اول جهت دست یابی به انرژی باد، مکان یابی نقاطی با چگالی قدرت باد مناسب در کشور است. داده های باد که در یک ایستگاه هواشناسی سینوپتیک ثبت می شوند، بهترین گزینه در دسترس برای مطالعه پتانسیل باد یک منطقه به شمار می روند. در این تحقیق دوره سرعت باد ایستگاه هواشناسی سینوپتیکی بندر امیرآباد مورد مطالعه قرار گرفت، زیرا در میان 15 ایستگاه هواشناسی استان مازندران از سرعت بالاتری برخوردار می باشد (بجز بلده). ضرایب k و c ویبول برای 58 ماه از مارس 2005 تا دسامبر 2009 محاسبه شد و از روی آن ها چگالی قدرت باد بدست آمد. میانگین کل ضریب k و c در این ایستگاه برای ارتفاع 50 متر به ترتیب برابر با 23/1 و 01/4 متر بر ثانیه بدست آمدند. با استفاده از این اعداد، میانگین ضرایب چگالی قدرت باد در ارتفاع 50 متر برابر با 97/97 وات بر متر مربع نتیجه شد که در کلاس باد جزء مناطق با پتانسیل ضعیف می باشد. بیشترین چگالی مربوط به ماه ژولای با 10/142 وات بر مترمربع و کمترین آن متعلق به ماه اکتبر با حدود 62 وات بر متر مربع می باشد.

در این مطالعه پنج روش تخمین پارامترهای توزیع ویبول در مورد داده های باد ارزیابی شده است. بهترین روش با استفاده از آزمون کی دو معرفی شد. برای این منظور تعداد 6 ایستگاه سینوپتیک در استان آذربایجان شرقی با دوره مشترک آماری 23 سال (1987 تا 2009) انتخاب شدند. محاسبات بر روی داده های سه ساعته سرعت باد در ارتفاع 10 متری انجام شد و پارامترهای شکل و مقیاس برای هر ایستگاه با روشهای مختلف محاسبه گردید. با استفاده از تابع تبدیل، پارامترهای فوق در دو ارتفاع 20 و 40 متری به دست آمد. بر اساس نتایج حاصله در مقایسه با سایر روش ها، روش گشتاورها که مقدار آماره کی دو کمتری به دست می داد روش مناسبی تشخیص داده شد. سپس با استفاده از مقادیر پارامتر شکل (c) و مقیاس (k) حاصل از روش فوق، خصوصیات مربوط به انرژی و سرعت باد در دوره های بازگشت 10، 25، 50 و 100 سال در سه ارتفاع 10،20 و40 متری از سطح زمین به دست آمد. در ارتفاع 10 متری از سطح زمین بالاترین مقدار پارامتر k (22/1) و c (35/3 متر بر ثانیه) در مقیاس سالانه در ایستگاه تبریز و کمترین مقدار پارامتر k و c به ترتیب برابر با 73/0 و 5/1 متر بر ثانیه در ایستگاه میانه مشاهده شد. در بین ایستگاه های مورد مطالعه، ایستگاه جلفا از نظر پارامترهای مربوط به انرژی باد نسبت به سایر ایستگاه ها وضعیت مطلوب و پتانسیل خوبی جهت بهره برداری از انرژی باد را داراست و ایستگاه اهر رتبه دوم را جهت استفاده از انرژی باد به خود اختصاص داده است. تحلیل سرعت باد در دوره های بازگشت مختلف نشان داد که بیشترین سرعت باد در استان آذربایجان شرقی متعلق به ایستگاه جلفا می باشد.

باد جزء منابع انرژی پاک و تجدید پذیر به شمار می آید. در دهه ای که گذشت، استفاده از انرژی باد در جهان با استقبال فراوان همراه بوده است. در این پژوهش شش روش (گرافیکی، تجربی، گشتاورها، عامل الگوی انرژی، حداکثر راست نمایی و گشتاورهای وزنی احتمالاتی) برآورد پارامترهای توزیع ویبول در پنج ایستگاه سینوپتیک در استان های اردبیل و زنجان بررسی شد و یافته ها نشان داد، روش گشتاورهای مرسوم روش مناسب تری است. تحلیل پتانسیل انرژی باد در ارتفاع 10، 20 و 40 متری انجام گرفت و پارامترهای پتانسیل انرژی باد (چگالی توان باد، چگالی انرژی باد، سرعت باد دارای حداکثر انرژی و محتمل ترین سرعت باد) محاسبه شد. بالاترین مقدار شاخص شکل (بی بعد) 26/1 از ایستگاه زنجان در ماه فوریه به دست آمد و بالاترین مقدار تخمینی برای شاخص مقیاس برابر با 76/4 متر بر ثانیه بوده که در ماه فوریه ایستگاه اردبیل مشاهده شد. بررسی های مربوط به پتانسیل انرژی باد نشان داد ایستگاه اردبیل پتانسیل بالایی برای بهره برداری از انرژی باد دارد. در این ایستگاه چگالی توان باد در مقیاس سالانه و در ارتفاع 10 متری برابر با 59/285 وات بر متر مربع است که در ارتفاع 40 متری به 491 وات بر متر مربع می رسد.

هدف از انجام این پژوهش بررسی توزیع مکانی سرعت و مدت وزش باد در ایران به منظور تعیین مناطق مستعد و با پتانسیل خوب برای احداث توربین های بادی است. پارامترهای توزیع ویبول (k و c) میانگین و بیشینة روزانة سرعت باد با استفاده از آمار حدود بیست سال سرعت روزانة باد در 104 ایستگاه سینوپتیکی کشور تعیین شد. بررسی تغییرات مکانی میانگین توزیع ویبول ایستگاه های مورد مطالعه با محاسبة نیم تغییرنمای تجربی انجام گرفت. نتایج نشان داد میانگین روزانة سرعت باد از همبستگی مکانی متوسط با ساختار نمایی و شعاع تأثیر 545 کیلومتر برخوردار است. همچنین، ساختار مکانی سرعت باد همسانگرد و فاقد روند تشخیص داده شد. نتایج اعتبارسنجی متقابل تخمین میانگین سرعت باد با استفاده از روش های کریجینگ معمولی (OK) و وزن دهی عکس فاصله (IDW) حاکی از عملکرد مشابه دو روش بود. بر اساس نقشة پهنه بندی شدة میانگین سرعت باد، استان های واقع در شرق، شمال شرق و شمال غرب کشور دارای سرعت باد بیش از m/s 4-3 است. در همین نواحی شهرهایی مانند رفسنجان، زابل، خواف، تربت جام، الیگودرز، کهنوج و خدابنده بیشترین درصد ساعاتی از سال دارد که سرعت باد در آن ها بیش از m/s4 است. بنابراین، این مناطق برای استفاده از انرژی بادی مناسب به نظر می رسد.

هدف از پژوهش حاضر، تعیین پتانسیل انرژی باد و انتخاب نقاط بهینه برای احداث نیروگاه بادی با استفاده از آمار هشت ایستگاه سینوپتیک استان سیستان و بلوچستان است. بدین منظور، از داده های سه ساعتة سرعت باد در ارتفاع 10 متری از سطح زمین در طی دورة آماری 2005 2014 استفاده شد. احتمال تجربی داده ها با استفاده از تابع توزیع ویبول محاسبه شد. سپس، با استفاده از قانون یک هفتم نیرو، اطلاعات باد در ارتفاع 10 متری به ارتفاع 50 متری تبدیل شد و پتانسیل انرژی باد در هر دو ارتفاع یادشده تحلیل شد. همچنین، بر اساس آمار بلندمدت، روند تغییرات زمانی سرعت باد در مقیاس ماهانه و سالانه بررسی شد. نتایج تحلیل روند نشان داد ایستگاه های ایرانشهر، زابل، زهک، و زاهدان به ترتیب دارای بیشترین روند مثبت معنی دار ماهانه اند. در مقیاس سالانه، فقط زابل و ایرانشهر دارای روند مثبت معنی دارند. از طرفی، نتایج نشان داد که ایستگاه های زابل، زهک، و کنارک قابلیت مناسبی برای استقرار توربین های تجاری دارند. ایستگاه زابل با حداکثر مقدار چگالی توان باد (513 وات بر متر مربع) در ارتفاع 50 متری و حداکثر احتمال موجودیت باد با سرعت بین 3 تا 25 متر بر ثانیه مناسب ترین مکان برای بهره برداری از انرژی باد تشخیص داده شد.

یکی از مهمترین و تاثیرگذارترین عناصر طبیعت باد می باشد که در بیشتر مناطق جهان از این انرژی برای تولید نیروی مورد نیاز استفاده میشود. اولین گام برای به دست آوردن انرژی باد، شناسایی نواحی با پتانسیل مناسب است.هدف از این تحقیق بررسی تغیرات مکانی و زمانی باد و امکان سنجی تولید برق در استان فارس با استفاده از توزیع های آماری می باشد. بدین منظور اطلاعات داده های باد (سرعت و جهت) برای ده ایستگاه استان فارس در دوره آماری 10 ساله (2005-2015)از سازمان هواشناسی اخذ گردید. بررسی ویژگی های باد در استان فارس از طریق پارامترهای محتمل ترین سرعت، سرعت نامی، شدت آشفتگی و توزیع ویبول مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که باد در استان فارس دارای سرعت مناسبی است ولی ضریب تداوم پایین و شدت آشفتگی باد بالا می باشد که نشان دهنده وزش بادهای ناگهانی در این استان می باشد. بیشترین تغییرات سرعت و جهت باد در مناطق شمالی و شمال غربی استان می باشد و همچنین مناطق شمالی استان شامل ایستگاه های اقلید، ایزدخواست، آباده و صفاشهر براساس جدول درجه بندی نواحی بادخیز گازین و جاستس، از ارتفاع 40متر به بالا، برای نصب توربین بادی و در ارتفاع 80 متری دو ایستگاه اقلید و ایزدخواست برای تولید انرژی بادی مناسب می باشند. در مناطق مرکزی استان می توان در ارتفاع 60 متری به بالا از انرژی باد جهت مصارف کشاورزی نظیر پمپاژ آب استفاده نمود و همچنین بهره گیری از انرژی باد درفصول گرم نسبت به سایر فصول استان، مناسب تر می باشد.

اهداف: هدف این پژوهش، برآورد انرژی پتانسیل باد در سطوح 30 ، 50 و 100 متری از سطح زمین در 8 ایستگاه انتخاب شده در استان لرستان است. روش: در این پژوهش برای برآورد انرژی پتانسیل باد بر پایه داده های ساعتی در 8 ایستگاه انتخاب شده در دوره زمانی 2000-2019 با استفاده از داده های ماهواره ای اخذ شده از MERRA-2 Modal انجام شده است. برای صحت سنجی داده های ماهواره ای در مقایسه با داده های ایستگاهی، داده های ساعتی سرعت باد از سازمان هواشناسی دریافت شد. برای ارزیابی و صحت سنجی داده های ماهواره ای در مقایسه با داده های ایستگاهی در تراز ارتفاعی 10 متری، ضریب همبستگی CC، میانگین خطا ME، مجذور مربعات خطاRMSE  و تابع اریبی یا تورش دار BIAS محاسبه شده است. پس از صحت سنجی داده ها برای ترسیم گلباد از نرم افزار Windographer  و برای برازش داده ها از توزیع احتمال ویبول استفاده شد. نیروی چگالی باد سالانه در ترازهای ارتفاعی 30 ، 50 و 100 متری محاسبه شد. یافته ها/نتایج: در این تحقیق پس از صحت سنجی داده های ماهواره ای در مقایسه با داده های ایستگاهی با میزان خطای 4047218/0 ثابت شد که داده های ماهواره ای از وضعیت مناسبی برای استفاده در این پژوهش برخوردارند. بر پایه محاسبات، بیشترین انرژی پتانسیل باد در تراز ارتفاعی 30 متری به ترتیب به ایستگاه های بروجرد، الشتر، کمالوند، ازنا، الیگودرز، نورآباد، دورود و کوهدشت با 128 ، 102، 98 ، 86 ، 69 ، 57 ، 50 و 41 وات بر مترمربع در ساعت اختصاص دارد که این مقادیر در ترازهای50  و 100 متری با یک نسبت مشخص و با همین ترتیب در تراز 30 متری برای دیگر ترازهای ارتفاعی در همه ایستگاه ها افزایش می یابد. نتیجه گیری: ایستگاه های بروجرد، الشتر، نورآباد، ازنا و کمالوند در ترازهای ارتفاعی 30 ، 50 و 100 متری و ایستگاه های الیگودرز، کوهدشت و دورود فقط در سطح 100 متری از سطح زمین پتانسیل مناسبی برای تولید انرژی از نیروی چگالی باد با توجه به  نوع ارتفاع توربین بادی دارند.

زمینه و هدف: امروزه یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده در پیروزی و شکست نیروهای نظامی در یک صحنه نبرد واقعی، شناخت کامل آب و هوا و تأثیر مؤلفه های آب و هوایی بر جابه جایی نیروها، پرواز جنگنده ها، حرکت ناوگان دریایی، حمل ونقل تجهیزات سنگین و عملکرد سلاح ها است؛ بنابراین، هدف از پژوهش حاضر، تعیین تقویم زمانی وقوع تنش های حرارتی و برودتی در جهت مدیریت فعالیت های نظامی و انتظامی در استان های جنوب غربی کشور است. روش : در این تحقیق به منظور تعیین تقویم زمانی وقوع تنش های حرارتی و برودتی و تأثیر آن ها بر فعالیت نیروهای نظامی و انتظامی در جنوب غرب کشور، از شاخص دمای معادل فیزیولوژیک (PET)، نرم افزار GIS و نیز توزیع احتمال ویبول استفاده شد.   یافته ها: نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که در بیشتر بخش های منطقه جنوب غرب مانند اهواز، آبادان، بستان، بندر ماهشهر و دهلران، طول دوره تنش های گرمایی بیشتر از تنش های سرمایی است. تنش های گرمایی در این مناطق از اوایل اردیبهشت آغاز می شود و تا اواخر مهرماه (به مدت حدود 185 روز) با شدّت های مختلف ادامه می یابد. دوره آسایش اقلیمی نیروهای نظامی و انتظامی نیز از اوایل آبان تا اواسط آذر (به مدت 45 روز) و نیز از اوایل اسفند تا اواخر فروردین (به مدت 60 روز) تداوم می یابد. همچنین در بین ایستگاه های منطقه، بیشترین نامطلوبیت دمایی در طول سال با مقادیر 47، 46 و 45 درصد به ترتیب مربوط به ایستگاه های رامهرمز، امیدیه، آبادان و بندر ماهشهر است. و در مقابل، کمترین احتمال وقوع نامطلوبیت دمایی با مقادیر 13 و 14 درصد به ترتیب مربوط به ایستگاه های خرم آباد و بروجرد می باشد. نتیجه گیری: در عملیات نظامی و انتظامی با مشخص شدن تنش های حرارتی و برودتی محیط رزم، می توان با اقداماتی آسایش اقلیمی نیروهای تحت امر را به حد مطلوبی افزایش داد و از استرس دمایی که موجب عدم تمرکز حواس و کاهش فعالیت های رزمی در ماه های سرد تا فوق العاده سرد و همچنین گرم تا خیلی داغ می شود، کاست.

کاهش سوخت های فسیلی و آلودگی هوا یکی از بزرگ ترین مشکلات جامعه امروزی بشمار میرود، این مشکل باعث شده است تا توجه سیاست ها را به سمت استفاده از یکی از پاکترین و ارزان ترین انرژی های تجدیدپذیر یعنی انرژی باد هدایت کند. در این پژوهش ارزیابی پتانسیل انرژی باد در استان یزد مورد بررسی قرار گرفته است. ارزیابی سرعت متوسط سالانه باد در استان یزد برپایه ی داد های سرعت روزانه باد در ایستگاه های سینوپیتک یزد، بافق،مروست، هرات،گاریز،عقدا، بهاباد، مهریز، میبد، ابرکوه وربات پشت بادام در طول سال های 2000 تا 2017 انجام شده است. همچنین برای ترسیم گلباد های ایستگاه های ذکر شده از داده های جهت و وزش باد سه ساعت سینوپتیک ایستگاه های ذکر شده توسط نرم افزار wrplot و انجام محاسبات توسط توزیع احتمال ویبول انجام شده است، در ادامه نیز چگالی توان سالانه در ارتفاعات 10 و 50 متر بدست آمده که برای برآورد سرعت باد در ارتفاعات بالاتر از 10 متر از توان یک هفتم استفاده شده است. بر پایه ی محاسبات انجام شده در ارتفاع 50 متر پتانسیل انرژی باد در استان یزد به ترتیب 42/37 ، 46 ، 75/57 ، 48/70 ، 02/77 ، 26/82 ، 85 ،27/86 ، 03/89 ، 76/93 ، 202 وات بر متر مربع در واحد سطح بدست آمده است. نتایج پژوهش گویای این است که ایستگاه های هرات، ابرکوه، میبد، عقدا، گاریز و مروست  به ترتیب دارای پتانسیل مناسبی نسبت به سایر نقاط استان جهت استفاده از انرژی باد را دارا می باشند. همچنین تمام محاسبات انجام شده با استفاده از نرم افزار های EES و اکسل انجام شده است.