Geography and Sustainability of Environment 38 (2021) 23-40
Geography and Sustainability of Environment Print ISSN: 2322-3197 journal homepage: http://ges.razi.ac.ir/ Online ISSN: 2676-5683
The Assessment of Kermanshah Wind Potential
Somayeh Rafati1*, Mostafa Karimi2 1 Department of Geography, Faculty of Humanities, Sayyed Jamaleddin Asadabadi University, Asadabad, Iran 2 Department of Natural Geography, Faculty of Geography, University of Tehran, Tehran, Iran
A R T I C L E I N F O A B S T R A C T
Article Type: Research article We gathered wind data (2009-2013), Digital Elevation Model and Land-use maps to assess wind potential. Topographic maps of the area with contour Article history: distances of 10 meters, surface roughness and obstacles in the stations were Received 2 July 2020 prepared to produce wind atlases. Then wind potential was calculated and Accepted 15 September 2020 evaluated using parameters including mean wind power density, most Available online 22 September 2020 probable and maximum energy-carrying wind speed in 40 m AGL and 0.03 m surface roughness conditions. The comparison of wind properties in Keywords: studied sites for 0.03m surface roughness and 40 m AGL conditions Wind Potential, Wind Power showed that mean wind speed is the highest in Gilanqarb and Tazehabad Density, Wind Atlas, Weibull Distribution, Kermanshah and the lowest in Kangavar and Sarpolzahab respectively. Besides, the Province. investigation of shape reveals that wind speed is more uniform in Tazehabad, Somar and Gilanqarb, while it is less uniform in Kangavar and Citation: Rafati, S., Karimi, Ravansar. Most probable wind speed equals to 0 in Ravansar and M. (2021). The Assessment of Kangavar. Moreover, it is very low (less than 1 m/s) in Sapolzahab and Kermanshah Wind Potential. Eslamabadqarb ,while it is the highest in Tazehabad (5.72m/s), Gilanqarb Geography and Sustainability (5.61 m/s), and Somar (4.91 m/s). Although there is no notable spatial of Environment, 11 (1), 23-40. pattern for wind speed in Kermanshah province due to topographical doi: 10.22126/GES.2020.5470.2262 complexity, sites with high wind energy potential is more frequent in west of this province (such as Tazehabad, Gilanqarb and Somar) compared to the east of it. Thus, the west of this area has more potential to use wind energy in general.
*. Corresponding author E-mail address: [email protected] جغرافیا و پایداری محیط 83 )0011( 01-38
جغ مح شـاپـای چـاپـی: 3833-8013 رافیا و پایداری یط شاپای الکترونیکی: 3838-3838 http://ges.razi.ac.ir/ وبگاه نشریه:
ارزیابی پتانسیل بادخیزی در استان کرمانشاه
سمیه رفعتی0*، مصطفی کریمی3
0 گروه جغرافیا، دانشکدة علوم انسانی، دانشگاه سیدجمالالدّین اسدآبادی، اسدآباد، ایران 3 گروه جغرافیای طبیعی، دانشکدة جغرافیا، دانشگاه تهران، تهران، ایران
مشخّصات مقاله چکیده بهمنظور ارزیابی پتانسیل بادخیزی در محددودة اسدتان کرمانشداه داده هدای سدرعو و جهدو بداد )دورة نوع مقاله: پژوهشی آماری 3111 تا 3108(، مدل رقومی ارتفاع و کاربری زمین اخذ شد. نقشه هدای منحندی میدزان منطقده تاریخچت مقاله: با فاصلههای ده متر، زبری سطح زمین و موانع موجود در ایستگاهها بدرای تولیدد اطلدا بداد آمداده شدد. دریافو 03 تیر 0811 ویژگی های باد در ایستگاه های هواشناسی تولید و بررسی شدند؛ سپا پتانسیل باد با کمد پارامترهدای پذیرد 33 شهریور 0811 میانگین چگالی توان باد، محتمل ترین سرعو باد و سرعو بداد بیشدینت تولیدد اند رژی در شدرایط مشدابه دسترسی آنیین 0 مهر 0811 برای محدودة ایستگاه ها )ارتفاع 01 متری از سطح زمین و زبری سطح 18/1 متر( ارزیدابی شدد. مقایسدت ویژگی های برآوردشدة باد در ارتفاع 01 متری از سطح زمین برای زبدری سدطحی کدیک ید ) 1/18 = کلیدواژهها: z0 (، در محدودة ایستگاه های مورد بررسی نشدان داد کده میدانگین سدرعو بداد بده ترتید در محددودة پتانسیل بادخیزی، چگدالی تدوان بداد، ایستگاه های گیین غرب )جنوب غرب استان( و تازه آبداد )شدمال غدرب اسدتان( بیشدترین و در محددودة اطلددا بدداد، توزیددع ویبددول، اسددتان ایستگاه های کنگاور )شرق استان( و سرپل ذهاب )غرب استان(، کمترین مقدار را دارد؛ همچنین بدا توجّده کرمانشاه. به پارامتر k ویبول مشخّص شد که رژیم بادی در ایستگاههای تازهآبداد، سدومار )جندوب غدرب اسدتان( و اسددتناد: رفعتددی ، سددمیه ؛ کریمدددی، گیین غرب یکنواخوتر و در ایستگاههای کنگاور و روانسر )شمال استان( ندامنظّم تدر از دیگدر ایسدتگاه هدا مصددطفی )0011(. ارزیددابی پتانسددیل اسو. در ایسدتگاه هدای روانسدر و کنگداور نبدود وزد بداد، محتمدل تدرین پیشدامد اسدو؛ همچندین در بادخیزی در استان کرمانشاه. جغرافیدا ایستگاه های سرپلذهاب و اسیمآباد غرب )جنوب استان( نیز محتمدل تدرین سدرعو بداد بسدیار پدایین و و پایداری محیط، 00 )0(، 38-01. ک م ت ر ا ز ی م ت د ر ب د ر ن ا ن ی د ه ا س د و . د ر د ا ل ی ک د ه م ح ت م د ل تدرین سدرعو بداد در ایسدتگاه هدای تدازه آبداد doi: 10.22126/GES.2020.5470.2262 )m/s72/5(، گیین غرب )m/s61/5( و سومار )m/s91/4( به یترت باالترین مقادیر را دارندد؛ بندابراین باوجودی که ویژگی های سرعو باد نظم مکدان ی مشخّصد ی نشدان نمد ی دهدد، بده ا یدن صدور کده گداه ایستگاه هایی با فواصل کم تفاو های زیادی دارند که ناشی از اهمّیو تأنیر عوامل محلّد ی و ریزمقیداک و پیچیدگی های منطقه اسو؛ بهطور کلّی می توان گ ف و ک د ه ن ی م د ت غ ر ب د ی ا س د ت ا ن ن س د ب و ب د ه ن ی م د ت ش د ر ق ی پتانسیل بادخیزی باالتری دارد.
*. رایانامت نویسندة مسئول: [email protected] 42 رفعتی و کریمی/ جغرافیا و پایداری محیط 83 )0211( 21-48
مقدّمه تولید و تأمین انرژی از ملزوما مهمّ توسعه و پیشرفو جوامع اسو. افزایش جمعیّو و بهتبدع آن افدزا یش روزافدزون نیاز به انرژی از ی سو و ذخایر محدود و مشکی زیسومحیطی سدوخو هدای فسدیلی از دیگرسدو ، برنامده ریدزان و سیاسوگذاران را به سرمایهگذاری برای تولید انرژیهای پاک و تجدیدپذیر بهویژه در کشورهای توسعهیافته تشدوی کرده اسو. از ابتدای دهت 0131 بررسی جایگزینی سوخوهای فسیلی با انرژیهدای پداک و تجدیدپدذیر در جهدان آغاز شده اسو. بهرهبرداری از این منابع انرژی بهدلیل ضرور های زیسومحیطدی در مقیداک هدای کوچد شدروع شده و بهطور روزافزون در ال گسترد اسو. تجدیدپذیری، عدم آلدودگی، گسدترد ایدن مندابع در تمدام جهدان و سادگی بهرهبرداری، از مزایای مهمّ مورد توجّه انرژیهای تجدیدپذیر پاک اسو. انرژی بادی یکی از انواع انرژیهای تجدیدپذیر و پاک اسدو کده بده طدور گسدترده ای بده آن توجّد ه شدد ه اسدو 0 8 )ویوسکا0 و همکاران، 3100؛ شاهید3 و همکاران، 3100؛ منتیا و همکاران، 3103؛ شدامی و همکداران ، 3108(. در اروپا بیشترین میزان تولید الکتریسیته دربین انرژیهای نو در سال 3113، انرژی باد بوده اسدو کده معدادل %08 از انرژی مورد نیاز در این قاره از آن تولید شده اسو )انجمن جهانی انرژی باد3، 3101(. فهم کامل ویژگیهای باد برای تمامی جنبههای بهرهبرداری انرژی باد ضروری اسو. گام مهدم بدرای مکدان یدابی نیروگاههای بادی و بهکارگیری توربینهای بادی بررسی پتانسیل انرژی بادی در منطقه اسو که مد یتواندد بده دلیدل طبیعو منابع انرژی باد چالشانگیز باشد. ویژگیهای انرژی باد ازنظر سرعو و جهو، درجد ت بداال یی از تغییرپدذیری زمانی و مکانی را نشان میدهد. تغییرپذیری میتواند به عدم قطعیو ا تمالی منجر شود و این عدم قطعیدو ممکدن اسو عملکرد سیستم را بهطور مهمّی تحو تأنیر قرار دهد؛ بنابراین پیشبینی دقی سرعو باد در ید مکدان بدرا ی اندازهگیری کمّی منابع انرژی باد منطقهای مهم اسو. پتانسیل انرژی باد ی مکان و ویژگیهایش میتواند بهوسدیلت تحلیل آماری مشاهدا هواشناسی با کاربرد تابع توزیع ا تمال سرعو بداد ارزیدابی شدود. کارتدا 8 و همکداران )3111( بررسی جامعی از انعطافپذیری و مفیدبودن دوازده مدل توزیع چگالی ا تمال متفاو انجام دادند و بیدان داشدت ند کده مددل ویبول3 مزایای زیادی در مقایسه با مدلهای توزیع دیگر نشان میدهد. توزیع ویبول بده دلیدل سدادگی و دقّتدی کده دارد، یکی از پرکاربردترین توابع توزیع ا تمال برای تحلیل آماری ویژگیهدای بداد و بررسدی پتانسدیل اندرژی بداد اسدو )هنسی3، 0133؛ شو1 و همکاران، 3103(. ازلحاظ بینالمللی سرعو مطلوب باد برای راهاندازی نیروگاه بادی باالی 3/8 متر بر نانیه اسو، امّا پیشدرفو هدای فنّاوری فرصو بهرهبرداری از سرعوهای پایینتر باد را نیز امکانپذیر سداخته اسدو )جعفدری و همکداران ، 0813(. بسیاری از پژوهشگران داقل میانگین سرعو باد سالیانت مناس بهمنظور نص نیروگاه بادی را 0 تا 3 متر بدر نانیده ذکر کردهاند ) قیفام و سلطانی، 0833(. سازمان انرژیهای نو مطرح نمود که استفاده از اندرژی بداد وقتدی ممکدن اسو که متوسّط سرعو باد در محدودة 3 تا 33 متر بر نانیه باشد )نشدریت سدازمان اندرژی هدای ندو، 0838(. مدزارع بادی منجیل و بینالود سایوهای بادی عمده در ایران هستند. در سالهای 3118، 3113، 3111 و 3108 در ایدران
1- Waewsak 2- Shaahid 3- Mentis 4- Shami 5- World Wind Energy Association (WWEA) 6- Carta 7- Weibull distribution function 8- Hennessey 9- Shu
ارزیابی پتانسیل بادخیزی در استان کرمانشاه 42
بهترتی 03، 33، 10 و 011 مگاوا ساعو0 برق از انرژی بادی تولید شد. ظرفیو تولید برق با تدورب ینهدای بداد ی در ایران 03111 مگاوا برآورد میشود. بررسی ده سالت وزد باد در ایستگاههای سدینوپتی کشدور نشدان دهنددة وجود توان تولید برق با استفاده از نیروی باد در بسیاری از نوا ی کشور در فصل تابستان اسو )گندمکار، 0833(. براساک مطالعت امکانسنجی که نوراللهی و همکاران )0811( در منطقت برق باختر انجام دادند، با فرض اسدتفاده از توربین Gamesa G58 میتوان تا 0313 مگاوا برق با نیروی باد تولید کرد که این مقدار تأمینکنندد ة 38% بدرق منطقهای در اف 0010 اسو. در ایران در چند سال گذشته پتانسیل انرژی باد در مناط مختلفی مثدل منجیدل در گیین )مصدطفایی پدور و ابرقدویی 3، 3113(، یدزد )مصدطفایی پدور، 3101(، تهدران )کیهدانی 8 و همکداران، 3101(، شهرهای شمال غرب )فاضلپدور 0 و همکداران، 3103(، شدهرباب در کرمدان ) مصدطفایی پدور و همکداران، 3100(، الیگودرز در لرستان )فاضلپور و همکاران، 3108(، زرینه در کردستان )محمدی و مصدطفایی پدور 3، 3108(، بیندالود در خراسان )مصطفاییپور و همکاران، 3108(، زاهدان در سیستان و بلوچستان )مصطفاییپدور و همکداران، 3100(، مرکزی )نورالهی8 و همکاران، 3108( و بوشهر )دباغیان3 و همکاران، 3108( بررسی شده اسو. با توجّه به اهمّیو ارزیابی پتانسیل باد مناط مختلف بهمنظور تأمین اندرژی مدورد نیداز از مندابع تجدیدپدذیر و پاک، هدف نوشتار پیش رو بررسی عوامل مؤنّر بر ویژگی های توزیع مکانی و زمانی سرعو و پتانسیل بداد در اسدتان کرمانشاه و همچنین بررسی پارامترهای تعیین پتانسیل باد و ارزیابی آن ها بهمنظدور بد هکدارگیری بدرای مکدان یدابی تأسیا نیروگاههای بادی از اهداف دیگر پژوهش اضر اسو. معرّفی منطقة مورد بررسی موقعیّو جغرافیایی استان کرمانشاه روی کرة زمین، بین عرض جغرافیایی "13 '83 °88 تدا "13 '03 °83 درجد ت شمالی و طول جغرافیایی "81 '31 °03 تا "33 '10 °03 درجت شرقی اسو )شدکل 0(. اسدتان کرمانشداه ازنظدر توپوگرافی، نا یهای کوهستانی اسو کده بدین فدی ایدران و جلگده بدین النهدرین قدرار دارد و دشدو هدای مرتفدع کوهستانی درمیان ارتفاعا آن شکل گرفته اسو. ارتفداع متوسّد ط آن از سدطح دریددا 0311 متددر اسدو. در ید تقسیمبندی کلّی میتوان استان کرمانشاه را ازنظر اقلیمدی بده دو بخدش مجدزّ ای گرمسدیری و معتددل کوهسدتانی تقسیم کرد. نوار مرزی عراق جزو بخش گرمسیری استان و بخشهای مرکزی و شرقی استان که نوا ی دشدو هدای مرتفع و بخشهای کوهستانی را نیز شامل مدی شدود، جدزو بخدش معتددل اسدتان هسدت ند. بدا توجّد ه بده وضدعیّ و ناهمواریهای استان و قرارگیری ارتفاعا بلند در مجاور دشوهای پسو، طبیعی اسو که تغییرا فشدار در طدی شبانهروز مشاهده شود؛ از اینرو در طول سال وزد بادهای محلّی در سطح استان رایج اسو. مواد و روشها دادههای سرعو و جهو باد پنج ایستگاه سینوپتی و هشو ایستگاه سینوپتی تکمیلدی اسدتان کرمانشداه در دورة آماری 3111 تا 3108 از سازمان هواشناسی اخذ شد. پیشپردازد دادههای اقلیمی ازجملده داده هدای سدرعو بداد شامل کنترل کیفی دادهها و بررسی همگنی اسو.
1. Mega Watt hour (MWh) 2- Abarghooei 3- Keyhani 4- Fazelpour 5- Mohammadi & Mostafaeipour 6- Noorollahi 7- Dabbaghiyan 42 رفعتی و کریمی/ جغرافیا و پایداری محیط 83 )0211( 21-48
شکل 1. موقعیّت استان کرمانشاه عمدهترین مشکی دادههای باد مورد بررسی عبدار بودندد از: وجدود دادة پدر و نبدو داده در سداعا غیدر دیدهبانی ایستگاههای سینوپتی تکمیلی، ناهمگنی دادهها و عدم اندازهگیری دادههای جهو و سرعو بداد در طدول ش در ایستگاههای سینوپتی تکمیلی؛ بنابراین در گام نخسو داد ه های مورد اسدتفاده بده لحداظ کیفدی بررسدی و درصور لزوم اصیح شدند؛ سپا ویژگی های باد اندازه گیریشده در ایستگاه ها محاسدبه و بررسدی شددند. در گدام بعد با کاربرد مدل رقومی ارتفاع، کاربری زمین و موانع موجود در ایستگاه ها اطلا باد آماده شد د و ویژگدی هدای بداد برای شرایط مشخّص )ارتفاع چهل متری از سطح زمین و زبری سطحی کیک ی )z0 =1/18(، بدرآورد و پتانسد یل باد با کم پارامترهای میانگین چگالی توان باد، محتمل ترین سرعو باد و سرعو باد بیشینت تولیدد اندرژ ی، ارزیدابی شد.
کنترل کیفی و اصالح دادههای باد برای برنامهریزی بهمنظور بهکارگیری انرژی بادی، دسترسی به دادههای با کیفیو باد برای برآورد صحیح مندابع بداد بسیار مهم اسو. بدینمنظور نخستین گام برای آنالیز آمداری ایدن مشداهدا ، بررسدی کیفیدو و صدحّ و دادههدای نبوشده و درصور لزوم، اصیح و آمادهسازی آنها اسو. بررسی چشمی سری زمانی دادههای سرعو و جهو بداد گام مهمّی در پردازد دادهها اسو. با این بررسی مشکی دادهها همچون وجود دادههای پر )سرعو باد نابهنجدار باال( یا نبو داده در ساعا غیر دیدهبانی در ایستگاههای سینوپتی تکمیلی قابل مشاهده اسو؛ بندابراین بداوجودی که پا از نبو دادههای جوّی، کنترل کیفی دادهها بهوسیلت سازمان هواشناسی صور مدی پدذیرد، بدرای اطمیندان بیشتر نسبو به صحّو ویژگیهای نبوشده، دادهها دوباره بررسی شددند و درصدور مشداهدة دادة مشدکوک )کده درمورد ایستگاه سرارود مشاهده شد(، آن داده ذف شد. بهمنظور شناسایی دادههای فرین غیدر قابدل قبدول، سدری زمانی دادههای سرعو و جهو باد و کمترین و بیشترین مقادیر در هر سری زمانی بررسی شد. چندان چده داده هدای ی با مقادیر سرعو باال در زمان های دیده بانی قبل و بعد خود و همچندین در ایسدتگاه هدای مجداور بدا مقدادیر سدرعو خیلیپایین همراه میبود، آن مشاهده نیز بهعنوان دادة مشکوک در نظر گرفته میشد )پترسون0، 3108(؛ همچندین همچنین درصور نبو مشاهده در ساعا صفر، 03 و 30 در ایستگاههای سینوپتی تکمیلی )که درمورد ایسدتگاه هرسین مشاهده شد(، از سری زمانی ذف شدند.
1- Peterson ارزیابی پتانسیل بادخیزی در استان کرمانشاه 42
در نوشتار پیش رو برای آزمون همگنی سریهای زمانی سدرعو بداد الگدوریتم اصدیح شدده ، آزمدون F بیشدینت تعد یلشده0 یعنی الگوریتم PMFred بهکار گرفته شد )ونگ، 3113(. کد مربدو بده آن را وندگ و فندگ 3 )3108( تولید و توزیع کردهاند و همچنین برای اجرای این الگوریتم، از نرمافزار R i386 3.3.1 استفاده شدد. براسداک توصدیت ونگ و فنگ )3108( این آزمون برای سریهای ماهانه بهکار رفو، چدون ایدن سدری هدا اخدتیال کمتدری دارندد؛ بنابراین شناسایی نقا تغییر و ناهمگنی در آن را وتر و سریعتر صور میگیرد. آزمدون همگندی در ایدن بررسدی در سطح اطمینان 11% انجام شد. براساک نتایج الگوریتم PMFred دادههای سرعو باد در ایستگاههدای اسدیم آبداد غرب، روانسر، سرارود و سرپل، ناهمگن تشخیص داده شددند )رفعتدی، 0813(. نداهمگنی موجدود در سدری زمدانی دادههای سرعو باد، با کاربرد ضری تصحیح ) اصل تقسیم میانگین دادههدای سدرعو بداد در دورة پدا از نقطدت تغییر بر میانگین دادههدای سدرعو بداد در دور ة پدیش از نقطدت تغییدر( از بدین رفدو، بده ایدن ترتید کده ضدری به دسوآمده برای تمامی دادههای پیش از زمان نقطت تغییر اعمال شد )پترسون8 و همکاران، 0113(. ازآنجاکه دادههای ایستگاههای سینوپتی تکمیلی فاقد اندازهگیری در طدول شد )سداعو صدفر، 03 و 30 بده وقو جهانی( هستند، کاربرد مستقیم این دادهها به انحراف میانگین بهسمو مقادیر بیشتر سرعو باد میانجامدد؛ بده این دلیل که در بیشتر مناط داقل میانگین چرخت دورهای سرعو باد در ش رخ مدی دهدد؛ بندابراین سدعی شدد میزان تأنیر نبود اندازهگیری شبانه برای ایستگاه های سینوپتی تکیملی با استفاده از برآورد این تأنیر در ایسدتگاهی با بیشترین ضری همبستگی و دارای میانگین رژیم سرعو باد روزانت مشابه مشدخّص و ضدرای بده دسدو آمدده در نتایج اصل از ایستگاههای سینوپتی تکمیلی اعمال شود.
محاسبة پتانسیل باد در ارتفاع و شرایط محیطی مورد نظر داده های باد میتوانند به مجموعه دادههای اطلا باد یا اقلیم باد عمومی تبدیل شدوند. در مجموعده دادههدای اط لدا باد انرا مربو به شرایط ویژة مکان از مشاهدا باد ذف می شود؛ بنابراین مجموعهداده های اطلا باد مسدتقل از مکان هستند. با کاربرد اطلا باد محاسبهشده می توان اقلیم باد را در هر نقطه و ارتفداع ویدژه بدا اجدرای محاسدبا معکوک و با تعیین ویژگی های زمین در اطراف مکان مورد پیش بینی تخمین زد. در پژوهش اضدر بدرای محاسدبت پتانسیل باد در شرایط مکانی مشخّص )ارتفاع 01 متری از سطح زمین و زبری سدطح 18/1 متدر( ندرم افدزار WAsP بهکار گرفته شد. این نرم افزار برای محاسدبت اندرا توپدوگرافی بدر بداد در مکدانی مشدخّص بده توصدیف نظدام مندد ویژگی های محیطی نیاز دارد. برای موقعیّتی مشخّص، سه انر عمده از توپدوگرافی بدر بداد وجدود دارد: ا ندرا زبدری، اروگرافی )ارتفاعا ( و موانع. اطّیعا مربو به زبری سطح از نقشدت کداربری زمد ین گرفتده شدده از سدازمان جهداد کشاورزی استخراج شد. نقشت اروگرافی بهکاررفته اصل استخراج منحنیهای میزان با فاصدل ههدای ده متدر از مددل رقومی ارتفاع0 با رزولوشن سی متر اخذ شده از سایو SRTM NASA اسو. برای تولید نقشت مواندع در اطدراف هدر ایستگاه سینوپتی موقعیّو دقی هر ایستگاه در گوگلارث3 مشخّص و با استفاده از تصداویر مداهواره ای موقعیّدو و ویژگی موانع مؤنّر در کاهش سرعو باد تعیین و اطّیعا آن وارد نرمافزار WAsP شد )رفعتی و همکاران، 0813(.
پارامترهای تعیین پتانسیل باد پتانسیل انرژی بادی و ویژگی های آن می تواند با کاربرد آنالیز آماری مشاهدا بلندمددّ هواشناسدی ارزیدابی شدود.
1- Penalized maximal F 2- Wang & Feng 3- Peterson 4- Digital Elevation Model (DEM) 5- Google Earth 43 رفعتی و کریمی/ جغرافیا و پایداری محیط 83 )0211( 21-48
مهم ترین گام در تعیین پتانسیل توان باد ی مکان، تخمین تابع توزیدع ا تمدال سدرعو بداد اسدو. درم ید ان توابدع توزیع ا تمال، تابع توزیع ویبول )رابطت 0( بهدلیل سادگی و دقّو آن، بیشتر استفاده میشدو د )دباغیدان و همکداران، .)3108
( ) ( ) ( ) [ ( ) ] رابطت 0
(p(U: ا تمال سرعو باد برای سرعو U؛ K: پارامتر شکل )بدون بعد(؛ c: فاکتور مقیاک )m/s(. برای برآورد ن یمرخ باد قانون لوگ ورتمن )رابطت 3( بهکار میرود )دباغیان و همکاران، 3108(:
( )
رابطت 3 ( )
) : سرعو باد در ارتفاع دلخواه؛ ) : سرعو باد مرجع در ارتفاع مرجع؛ : زبری سطح زمین. محتملترین سرعو باد، فراوانترین سرعو باد را در هر منطقه نشان م یدهد و با رابطت 8 بهدسو م یآیدد ) بدودای و گوئری0، 3103(:
رابطت 8 ( )
سرعو بادی که بیشینت انرژی در سال را تولید م یکند و با رابطت 0 بهدسو م یآید )بودای و گوئری، 3103(:
رابطت 0 ( )
یکی از مفیدترین معیارها برای برآورد پتانسیل انرژی باد، چگالی توان باد اسو که مقدار انرژی موجود در ی مکدان برای تولید الکتریسیتت ی توربین بادی را نشان میدهد. براسداک تدابع توز یدع ا تمدال و یبدول چگدال ی تدراکم بداد بهصور رابطت 3 بیان م یشود )دباغیان و همکاران، 3108(:
رابطت 3 ( ) ∫
: چگالی باد kg/m3 225/1 در شرایط استاندارد؛ بهعبار دیگر فشار جوّی میانگین در سدطح در یدا و دمدا ی 03 درجت سانت یگراد(؛ : مسا و عمود بر بردار سرعو باد؛ : سرعو باد؛ : پارامتر گاما. ̅ همچنین براساک دادههای اندازهگیری شده در ا یستگاههای هواشناسی میانگین چگالی توان باد ⁄ توسدط رابطده 8 تعیین م یشود:
̅ ∑ رابطت 8
پتانسیل برای تولید انرژی بادی برای نقاطی با میانگین چگالی توان باد کمتر از 011 وا بر متدر مربدع ضدعیف، برای نقاطی با میانگین چگالی توان باد دود 011 وا بر متر مربع خوب و برای نقاطی با میانگین چگالی تدوان بداد بیشتر از 311 عالی اسو ) فاضلپور و همکاران، 3103(. بهطور ساده چگالی انرژی باد برای ی دورة زمانی مدّ t∆ با رابطت 3 برآورد م یشود:
1- Boudia & Guerri ارزیابی پتانسیل بادخیزی در استان کرمانشاه 42
̅ ̅ ∆t ∑ ( ) ∆t رابطت 3
N: تعداد دورههای اندازهگیری t∆ نتایج مقایست میانگین سرعو باد ایستگاه های منطقه با توجّه به موقعیّو مکانی آن ها نشان می دهد کده میدانگین سدرعو باد نظم مکانی مشخّصی ندارد. به این صور که گاه ایسدتگاه هدایی بدا فواصدل کدم ، تفداو هدای زیدادی در مقددار میانگین سرعو باد دارند )شکل 3(. بهطور کلّی در تمامی ایستگاه های منطقه بهاستثنای ایستگاه تازه آبداد ، میدانگین سرعو باد در ماه های گرم تر سال بیشتر از ماه های سردتر سال بوده اسو )شکل 8(؛ البتّه این بدان معنی نیسو کده در تمامی ایستگاهها مقدار بیشینت میانگین سرعو ماهانه در گرمترین ماه سال و کمیندت آن در سدردترین مداه سدال رخ داده اسو؛ بلکه بدین منظور اسو که میانگین سرعو باد در ماه های گرم نسبو به مداه هدای سدرد بیشدتر بدوده اسو. هرچند این روند درمورد ایستگاه تازه آباد مصداق ندارد. در این ایستگاه تغییرا ماهانت میانگین سرعو باد کدم بوده و بیشینت آن در ماه ژانویده ) m/s06/5( و کمیند ت آن در مداه مدی ) m/s16/4( رخ داده اسدو. بیشدینت میدانگین ماهانت سرعو باد در ایستگاه های کرمانشاه، کنگاور، هرسین و سنقر در ماه مارک و در دیگر ایستگاه هدا در مداه هدای جون تا آگوسو گزارد شده اسو. کمینت میانگین ماهانت سرعو باد نیز در تمام ایسدتگاه هدای منطقده بده اسدتثنای ایستگاه تازهآباد، در ماههای نوامبر، دسامبر یا ژانویه رخ داده اسو.
شکل 2. مقایسة میانگین سرعت باد در ایستگاه های منطقه
شکل 3. مقایسة میانگین ماهانة سرعت باد )2002 تا 2013( در ایستگاه های منطقه 81 رفعتی و کریمی/ جغرافیا و پایداری محیط 83 )0211( 21-48
در تمامی ایستگاهها ضری تغییرا میانگین ماهانت سرعو بداد در مداه هدای ندوامبر، دسدامبر، ژانویده یدا فوریده بیشترین مقدار را داشته و ضری تغییرا در ماه های گرم تر فصل بهدار و تابسدتان کمتدر بدوده اسدو، بده اسدتثنای ایستگاه جوانرود که ضری تغییرا در ماه های می و جون افزون بر ماه دسامبر مقدار باالیی داشته اسو )شدکل 0(؛ همچنین بهطور کلّی بیشترین نوسانا میانگین ماهانت سرعو باد در ایستگاه های جوانرود، کنگاور و سنقر )در برخی ماهها در دود 01%( و کمترین مقدار آن در ایستگاههای تازهآباد، سومار، سرارود و قصرشیرین مشاهده شده اسو. بررسی میانگین شرایط رژیم روزانت سرعو باد نشان می دهدد )شدکل 3( کده در ایسدتگاه هدای سدینوپتی کده اندازه گیری های شبانه دارند، سرعو باد بهطور میانگین از رژیم گرمایش روزانه پیروی می کندد، بده ایدن ترتید کده کمینت سرعو باد بهطور میانگین اغل پیش طلوع آفتداب )سداعو 8 بده وقدو جهدانی و 8:81 بده وقدو محلّد ی( رخ می دهد و بهطور کلّی در ساعوهای دیدبانی صفر، 8، 8، 30 بهوقو جهانی )بهترتید 8:81، 8:81، 1:81 و 1:81 بده وقو محلّی( میانگین سرعو باد کمتر اسو؛ امّا شرایط در سه ایستگاه گیینغرب، سومار و تازه آباد تا ددود زیدادی متفاو بوده اسو. به این صور که در این سه ایستگاه، در ساعو 8 بهوقو ،جهانی میانگین سدرعو بداد بداال بدوده بهطوری که در ایستگاه گیین غرب در تمام ماهها و در ایستگاه سومار در ماه نوامبر، بیشینت میدانگی ن سدرعو بداد در این ساعو )8:81 بهوقو محلّی( گزارد شده اسو. در دو ایستگاه سومار و تازه آباد بیشینت سرعو در بیشدتر مداه هدا در ساعو 03 بهوقو جهانی و گاه تّی در ساعو 8 بهوقو جهانی )در فصل زمستان و پداییز در ایسدتگاه تدازه آبداد( نبو شده اسو. ازآنجا که در این زمان دیدبانی بهطور عمده جهو بادها از سدمو ارتفاعدا منطقده )شدمال شدرق، شرقی یا جنوب شرقی( بوده اسو؛ بنابراین ا تماالً تکوین نسیم کوه که پیش از طلوع آفتاب به بیشینت شددّ خدود میرسد، باعث افزایش فراوانی رخداد و افزایش میانگین سرعو باد شده اسو. نکتت جال دیگر درمورد دو ایستگاه تازهآباد و سومار این اسو که دامنت نوسان رژیم روزانت میدانگین سدرعو بداد بهطور کلّی در این دو ایستگاه کم بوده اسو؛ همچنین در ایستگاه تازهآباد برخیف ایستگاههدای دیگدر منطقده، ایدن دامن ه در فصل بهار و تابستان کمتر از فصلهای پاییز و زمستان بوده اسو؛ بهعبار دیگدر در فصد ل بهدار و تابسدتان میانگین ساعتی سرعو باد طی تمام ساعوهای دیدبانی باال بوده اسو.
شکل 4. مقایسة ضریب تغییرات میانگین ماهانة سرعت باد )2002 تا 2013( در ایستگاه های منطقه
شکل 5. مقایسة میانگین سرعت باد در زمان های دیدبانی در ایستگاه های منطقه )2002 تا 2013( ارزیابی پتانسیل بادخیزی در استان کرمانشاه 80
بررسی فروانی عدم رخداد باد در منطقت مورد مطالعه نشان داد )شدکل 8( بده طدور کلّد ی در تمدامی ایسدتگاه هدا ماه های نوامبر، دسامبر و ژانویه بیشترین و مارک تا سپتامبر کمترین فراوانی رخداد شرایط هوای پایدار را دشدته اندد. درمیان زمان های دیدبانی نیز در بیشتر ایستگاه ها کمترین فراوانی رخداد شرایط هوای پایدار مربو به سداعو 03 و گاهی 03 بهوقو جهانی )03:81 و 03:81 بهوقو محلّی( و بیشترین آن مربو به ساعو صدفر، 8، 8 و 30 بده وقدو جهانی )بهترتی 8:81، 8:81، 1:81 و 1:81 بهوقو محلّی( بوده اسو )شکل 3(. در ایستگاه های گیین غرب، سدومار و تازه آباد شرایط با دیگر ایستگاه های منطقه متفاو بوده، به این صدور کده در سداعو 8 بده وقدو جهدانی ) 8:81 بهوقو محلّی( فراوانی رخداد هوای پایدار یا کمترین مقدار را داشته )ایستگاه گیین غرب و سومار( یا با کمدی تفداو پا از ساعو 03 بهوقو جهانی، کمترین مقدار را داشته اسو )ایستگاه تازه آباد(؛ بهطور کلّد ی دربدین ایسدتگاه هدای منطقه، کنگاور و روانسر بیشترین درصد فراوانی و سومار و تازهآباد کمترین درصد فراوانی هدوای پایددار را داشدته اندد )جدول 0(.
شکل 6. مقایسة فراوانی رخداد ماهانة هوای پایدار )2002 تا 2013( در ایستگاههای منطقه
شکل 7. مقایسة فراوانی رخداد هوای پایدار در زمان های دیدبانی در ایستگاه های منطقه )2002 تا 2013( جدول 1. کمینه و بیشینة میانگین ساالنه و ماهانة سرعت باد و فروانی رخداد هوای پایدار در ایستگاه های مورد بررسی )2002 تا 2013( کمینة میانگین ساالنة بیشینة میانگین ساالنة کمینة میانگین ماهانة کمینة میانگین ماهانة فراوانی رخداد ایستگاه سرعت باد )m/s( سرعت باد )m/s( سرعت باد )m/s( سرعت باد )m/s( هوای پایدار )%( کرمانشاه 3/30 3/18 0/33 8/80 31 روانسر 0/31 3/33 0/13 8/00 81 اسیمآباد 3/10 3/83 0/88 3/33 33 کنگاور 0/31 3/13 0/13 8/3 83 سرپلذهاب 0/81 0/33 0/0 3/0 30 هرسین 3/33 8/83 0/31 0 03 قصرشیرین 3/03 3/38 0/38 8/03 80 سنقر 3/18 8/88 0/31 0/88 38 جوانرود 3/13 3/33 0/01 3/31 00 سرارود 8/33 8/83 3/31 8/10 88 گیینغرب 8/38 0/33 8/03 0/03 38 سومار 0/10 0/08 8/00 0/18 8 تازهآباد 0/38 0/30 0/08 3/18 3 84 رفعتی و کریمی/ جغرافیا و پایداری محیط 83 )0211( 21-48
ارزیابی گلباد ایستگاه های مورد مطالعه نشان می دهد که کمابیش در تمامی ایستگاه ها، بادهدای غربدی بده لحداظ فراوانی در رتبت اوّل )ایستگاه های کرمانشاه، اسیم آباد غرب، سرارود، هرسین، قصرشیرین و جوانرود( یا دوم )روانسدر، کنگاور، سرپل ذهاب، سنقر، گیینغرب و تازهآباد( بادهای منطقه بودهاند. تنها در ایسدتگاه سد ومار بداد غربدی پدا از بادهای شمال شرقی و شمال غربی بهلحاظ فروانی در رتبت سوم بدوده اسدو. در ایسد تگاه هدای کنگداور و سدنقر بداد جنوب غربی، در ایستگاه های روانسر و سومار باد شمال غربی، در ایستگاه های سدرپل ذهداب و تدازه آبداد بداد جندوب شرقی و در ایستگاه گیینغرب باد شرقی، باد غال بوده اسو )جدول 3(. در ایستگاه های کرمانشاه و کنگاور، بیشینت میانگین سرعو باد در جهدو جندوب غربدی و کمیند ت آن در جهدو شمال شرقی گزارد شده اسو. در ایستگاه های سرپلذهاب، اسیم آباد غرب، هرسین، سدنقر و قصرشدیرین بیشدینه در جهو جنوبی و کمینه در جهو شمالی، شمال شرقی یا شمال غربی مشاهده شده اسدو. عکدا آن در ا یسدتگاه روانسر رخ داده؛ یعنی بادهای شمال شرقی بیشترین و بادهای جندوبی کم تدرین میدانگین سدرعو را داشدته اندد. در ایستگاه های سرارود و گیین غرب جهو شرقی بیشترین میانگین سرعو باد را داشته اسو. جهدو کمیندت میدان گین سرعو در ایستگاه سرارود جنوب شرقی و جنوبی و در ایستگاه گیین غدرب جندوب غربدی و غربدی بدوده اسدو. در ایستگاه جوانرود بیشینه در جهو غربی و کمینت میانگین سرعو باد در جهوهای شمالی، جند وب شدرقی و جندوبی نبو شده اسو. جهو بیشینت میانگین سرعو باد در ایستگاه سومار و تدازه آبداد جندوب شدرقی و جهدو کمیندت آن بهترتی جنوب غربی و شمالی بوده اسو )جدول 3(. برای ایجاد امکان مقایست صدک های پنجاهم، هفتادوپنجم و نودم داده های سرعو باد در ایسدتگاه هدای مختلدف برای تمام ایستگاه ها مقدار این صدک ها براساک داده های ساعا دیدبانی 8، 8، 1، 03 و 03 محاسبه شد؛ بهعبدار دیگر، دادههای شبانه از ایستگاههای سینوپتی ذف و نتایج اصل مقایسه شدند. ایستگاه ها بهترتی مقدار صدک پنجاهم عبدار اندد از: روانسدر )m/s0(، کنگداور ) m/s0(، سدرپل ذهداب ) m/s2(، جوانرود )m/s3/2(، کرمانشاه )m/s5/2(، اسیم آباد غرب )m/s5/2(، قصرشیرین )m/s5/2(، سدنقر ) m/s7/2(، هرسدین )m/s2/3(، سرارود )m/s5/3(، سومار )m/s5/4(، گیینغرب )m/s5(، تازهآباد )m/s5(.
جدول 2. جهت باد غالب و جهت بیشینه و کمینة میانگین سرعت باد در ایستگاههای مورد بررسی جهت باد غالب جهت بیشینة میانگین سرعت جهت کمینة میانگین سرعت ایستگاه جهت باد غالب دوم اوّل باد باد جنوب شرقی و شمال کرمانشاه غربی جنوب غربی شمال شرقی غربی روانسر شمال غربی غربی شمال شرقی جنوبی اسیمآباد غرب غربی شمال غربی جنوبی شمالی کنگاور جنوب غربی غربی جنوب غربی شمال شرقی سرپلذهاب جنوب شرقی غربی جنوبی شمال شرقی هرسین غربی جنوب غربی جنوبی شمال غربی قصرشیرین غربی شمالی جنوبی شمالی سنقر جنوب غربی غربی جنوبی شمالی و شمال غربی جوانرود غربی جنوب شرقی غربی شمالی، جنوب شرقی و جنوبی سرارود غربی شرقی شرقی جنوب شرقی و جنوبی گیینغرب شرقی غربی شرقی جنوب غربی و غربی سومار شمال غربی شمال شرقی جنوب شرقی جنوب غربی تازهآباد جنوب شرقی غربی جنوب شرقی شمالی ارزیابی پتانسیل بادخیزی در استان کرمانشاه 88
ایستگاه ها بهترتی مقدار صدک هفتادوپنجم عبار اند از: سرپل ذهاب )m/s7/3(، قصرشدیرین ) m/s4(، جدوانرود )m/s4(، کرمانشاه )m/s5/4(، اسیم آباد غدرب )m/s5/4(، روانسدر ) m/s8/4(، کنگداور ) m/s8/4(، هرسدین ) m/s5/5(، گیینغرب )m/s6(، سنقر )m/s2/6(، سومار )m/s5/6(، سرارود )m/s8/6(، تازهآباد )m/s7(. ایستگاه ها بهترتی مقدار صدک ندودم عبدار اندد از: سدرپل ذهداب ) m/s4/5(، قصرشدیرین ) m/s8/5(، جدوانرود )m/s6(، کرمانشاه )m/s3/6(، اسیم آباد غرب )m/s6/6(، روانسر )m/s7(، کنگداور ) m/s5/7(، گدیین غدرب ) m/s8/7(، هرسین )m/s8(، سرارود )m/s8(، سومار )m/s2/8(، سنقر )m/s5/8(، تازهآباد )m/s5/8(. همان طور که می ظه می شود، ترتی ایستگاه ها براساک مقدار این صدک هدا بدا یکددیگر و همچندین بدا نتدایج اصل از میانگین داده های سرعو باد ایستگاه ها متفاو اسو. ترتی ایسدتگاه هدا از نظدر مقددار میدانگین و صددک پنجاهم )میانه( بیشترین شباهو را بههم دارند و همچنین صدک هفتادوپنجم و نودم نیز شباهو زیادی بده یکددیگر دارند )جدول 8(. مقایست صدک های پنجاهم، هفتادوپنجم و ندودم داده هدای سدرعو بداد در ایسدتگاه هدای مختلدف نشاندهندة توزیع متفاو دادههای سرعو باد در ایستگاههای مورد بررسی اسو. بررسی توزیع فراوانی سرعو باد نشان می دهد، فراوان ترین بادها در ایستگاه های سرپل ذهداب ) 00%(، کرمانشداه، قصرشیرین و جوانرود )30%(، سرعتی در دود m/s2، در ایسدتگاه هدای اسدیم آبداد غدرب ) 03%( و سدرارود ) %03( سرعتی در دود m/s3، در ایستگاه های کنگاور )3%(، روانسر )03%( و سومار )03%(، سدرعتی در ددود m/s3 و 0، در ایستگاه های سنقر )1%(، و هرسین )03%( سرعتی در دود m/s4 و 3، و در ایستگاه هدای گدیین غدرب ) 01%( و تازهآباد )33%( سرعتی در دود m/s5 داشتهاند )شکل 3(. برازد مدل توزیع ویبول به هیستوگرام دادههای سرعو باد در ایستگاههدای روانسدر و کنگداور بده دلیدل رخدداد بسیار زیاد شرایط هوای پایدار نتایج ضعیفی داشته و در ایستگاههای سومار، گیینغرب و تازهآباد که رخدداد شدرایط هوای پایدار در آنها کم بوده، نتایج بسیارخوبی داشته اسو )شکل 3(. ویژگی های باد برآورد ش د د ه ش د ا م ل م ی د ا ن گ ی ن س د ر ع و ب د ا د ، پ ا ر ا م ت ر ه د ا ی ت و ز ی د ع و ی ب د و ل ، م ی د ا ن گ ی ن چ گ د ا ل ی ت د و ا ن ب د ا د ، محتمل ترین سرعو باد و سرعو باد بیشینت تولید انرژی در ارتفداع 01 متدری از سدطح زمدین بدرای زبدری سدطح کیک ی )z0=1/18(، در محدودة ایستگاههای مورد بررسی در جدول 0 مقایسه شده اسو.
جدول 3. صدک های پنجاهم، هفتادوپنجم و نودم سرعت باد در ایستگاههای مورد بررسی ایستگاه صدک پنجاهم )m/s( صدک هفتادوپنجم)m/s( صدک نودم )m/s( کرمانشاه 3/3 0/3 8/8 روانسر 1 0/3 3 اسیمآباد غرب 3/3 0/3 8/8 کنگاور 1 0/3 3/3 سرپلذهاب 3 8/3 3/0 هرسین 8/3 3/3 3 قصرشیرین 3/3 0 3/3 سنقر 3/3 8/3 3/3 جوانرود 3/8 0 8 سرارود 8/3 8/3 3 گیینغرب 3 8 3/3 سومار 0/3 8/3 3/3 تازهآباد 3 3 3/3
82 رفعتی و کریمی/ جغرافیا و پایداری محیط 83 )0211( 21-48
ایستگاه کرمانشاه ایستگاه روانسر
ایستگاه کنگاور ایستگاه سرپل ذهاب
ایستگاه سرارود ایستگاه اسالمآباد غرب
ایستگاه هرسین ایستگاه سنقر ارزیابی پتانسیل بادخیزی در استان کرمانشاه 82
ایستگاه قصرشیرین ایستگاه جوانرود
ایستگاه سومار ایستگاه گیالنغرب
ایستگاه تازهآباد شکل 8. مقایسة توزیع فراوانی داده های سرعت باد و تابع ویبول برازشدادهشده به آن در ایستگاههای منطقه )2009 تا 2013( همان طور که مشاهده می شود، میانگین سرعو باد بهترتی در ایستگاه های گیین غرب و تازه آباد بیشدتر ین و در ایستگاه های کنگاور و سرپل ذهاب کمترین مقدار را دارد؛ همچنین با توجّه به پدارامتر k ویبدول مشدخّص اسدو کده رژیم بادی در ایستگاه های تازه آباد، سومار و گیین غرب یکنواخو تر و در ایستگاه های کنگاور و روانسدر ندامنظم تدر از دیگر ایستگاه ها اسو. میانگین چگالی توان باد )وا بر متر مربع( ایسدتگاه هدا بده ترتید برابرندد بدا: روانسدر ) 833(، گیین غرب )080(، سرارود )000(، اسیم آباد غرب )010(، تازه آباد )888(، سدنقر ) 808(، سدومار ) 811(، کرمانشداه )333(، هرسددین )301(، سددرپلذهدداب )088(، کنگدداور )083(، قصرشددیرین )033( و جددوانرود )003(؛ بنددابراین همان طور که می ظه می شود، روانسر با وجود میانگین سرعو بداد کم تدر نسدبو بده ایسدتگاه هدای گدیین غدرب و 82 رفعتی و کریمی/ جغرافیا و پایداری محیط 83 )0211( 21-48
تازه آباد، میانگین چگالی توان باالیی دارد که بهدلیل رخداد بیشتر بادهایی با سرعو باالسو که انرژی زیدادی تولیدد می کنند؛ امّا با توجّه به رژیم بسیار نامنظّم باد و عدم یکنواختی وزد باد در طول سال از ید سدو و نابدو شددن یدا تّی کاهش میزان تولید انرژی از سرعو باد یمشخّص به باال برای هر تدوربین )کمیندت سدرعو بداد بیشدینت تولیدد انرژی(، این میانگین چگالی توان باد به تولید انرژی بیشتر در طول سال منجر نمیشود. این مسئله درمدورد ایسدتگاه اسیمآباد نیز تا اندازهای مصداق دارد. در ایستگاه هدای روانسدر و کنگداور نبدود وزد بداد، محتمدل تدرین پیشدامد اسدو، همچندین در ایسدتگاه هدای سرپل ذهاب و اسیم آباد غرب نیز محتمل ترین سرعو باد بسیار پایین و کمتر از ی متر بر نانیه اسدو؛ در دالی کده محتمل ترین سرعو باد در ایستگاه های تازه آباد )m/s72/5(، گیین غرب )m/s61/5( و سدومار ) m/s91/4( بده ترتید باالترین مقادیر را دارند. سرعو بیشینت تولید انرژی بهعبار دیگر سرعو بادی که بیشینت اندرژ ی در سدال را تول یدد م یکند، در ایستگاه هایی که میانگین سرعو باد بیشتر و یکنواختی وزد بداد کم تدری دارندد، بداالتر ا سدو. بده ایدن ترتی سرعو باد بیشینت تولید انرژی در ایستگاه های روانسر، اسیم آباد، سنقر، سرارود، کنگاور، گیین غرب، تازه آبداد، سرپل ذهاب، هرسین، کرمانشاه، سومار، جوانرود و قصرشیرین بهترتی کاهش یافتده و مقددار آن از 33/00 متدر بدر نانیه در ایستگاه روانسر تا 00/1 متر بر نانیه در ایستگاه قصرشیرین متغیّر اسو )جدول 0(. بحث بررسی نتایج نشان داد که بهطور کلّی در بیشتر ایستگاه های منطقه میانگین سرعو باد در ماههدای گدرم نسدبو بده ماه های سرد بیشتر بوده اسو؛ همچنین در بیشتر ایستگاه ها ضری تغییرا میانگین ماهانت سرعو باد در مداه هدای نوامبر، دسامبر، ژانویه یا فوریه بیشترین مقدار را داشته اسو و ضدری تغییدرا در مداه هد ای گدرم تدر فصدل بهدار و تابستان کمتر بوده اسو؛ بنابراین می توان بیان کرد که با افزایش ارتفاع خورشید شرایط بهطور یکنواخو تدری بدرای ایجاد ناپایداری و وزد باد در منطقه فراهم بوده اسو. بههمدین دلیدل طبد مطالعدت گنددم کدار ) 0833( در فصدل تابستان در بسیاری از نوا ی کشور توان تولید برق با استفاده از نیروی باد وجدود دارد ؛ البتّد ه براسداک نتدایج برخدی مطالعا این ویژگی بهبایسو قابل تعمیم به تمامی مناط نیسو )همانندد ایسدتگاه تدازه آبداد در پدژوهش اضدر (؛ بهعبار دیگر، لزوماً بیشینت سرعو و پتانسیل باد مربو به مداه هدای فصدل تابسدتان نی سدو )کیهدانی و همکداران، 3101؛ فاضل پور و همکاران، 3103(. همچنین درمورد میزان پراکندگی داده های سرعو باد نیز لزوماً ایسدتگاه هدای مجاور شرایط مشابهی را نشان نمیدهند.
جدول 4. پارامترهای تعیینکنندة پتانسیل باد در ارتفاع 40 متری از سطح زمین و برای زبری m 0/03 میانگین پارامتر c پارامتر k میانگین چگالی محتملترین سرعت باد بیشینة ایستگاه سرعت باد ویبول ویبول توان باد سرعت باد تولید انرژی کرمانشاه 3/00 8 0/33 333 3/18 01/08 روانسر 3/18 0/8 1/33 833 1 01/11 اسیمآباد غرب 3/00 3/8 0/11 010 1/33 00/33 کنگاور 8/88 8/3 1/33 083 1 03/80 سرپلذهاب 8/13 0/0 0/11 088 1/03 01/88 هرسین 3/10 3/80 0/01 301 3/33 01/80 قصرشیرین 0/01 3/18 0/03 033 3/80 1/00 سنقر 3/03 3/31 0/30 808 0/83 08/33 جوانرود 0/38 0/31 0/33 003 0/83 1/88 سرارود 8/08 3/33 0/01 000 8/03 03/10 گیینغرب 3/30 3/13 0/13 080 3/80 00/30 سومار 8/80 3/18 0/13 811 0/10 01/13 تازهآباد 3/10 3/31 3/11 888 3/33 01/33 ارزیابی پتانسیل بادخیزی در استان کرمانشاه 82
بررسی نتایج میانگین شرایط رژیم روزانت سرعو باد نشان داد که میانگین ساعتی سرعو بداد از رژیدم گرمدایش روزانه پیروی می کند، به این ترتی که پا از طلوع آفتاب با گرمشدن سطح زمین و گسترد الیدت مدرزی و شدروع انتقال همرفتی، بهدلیل تفاو های محلّی ناشی از ارتفاع، شی ، جهو جغرافیایی، نوع پوشش سدطح زمدین، مید زان ناپایداری افزایش یافته و بهطور میانگین بر میزان سرعو باد افزوده شده، بهطوری که بیشینت سدرعو بداد در ب یشدتر ماههای سال در بعدازظهر )03 بهوقو جهانی و 03:81 بهوقو محلّی( رخ میدهد. بیشدینت میدانگین سدرعو بداد در فصل تابستان در بیشتر ایستگاه های منطقه در ساعو 03 بهوقو جهانی )03:81 بهوقو محلّی( مشاهده شده اسدو؛ بنابراین در ماههای گرم سال زمان رخداد بیشینت سرعو باد بهطور میانگین نسبو به ماههای سدرد سدال بده تعوید میافتد؛ همچنین بهطور میانگین دامنت نوسان روزانت سرعو باد در ماه های گرم تر سدال بیشدتر از مداه هدای سدردتر اسو. مقدار میانگین بیشینت سرعو باد نیز در ماههای گرمتر سال نسبو به ماههای سدردتر بیشدتر اسدو و بده طدور میانگین، دامنت نوسان روزانت سرعو باد در ماه های گرم تر سال بیشتر از ماه هدای سدردتر سدال اسدو . هرچندد ایدن نتیجه در همت ایستگاه ها مصداق ندارد. در برخی ایستگاههای منطقه میدانگین سدرعو بداد تنهدا تحدو تدأ نیر رژیدم گرمایش روزانه نبوده و بهنظر می رسد با توجّه به جهو وزد بادها ازسمو ارتفاعا منطقه، بیشتر تحو تأنیر شدکل زمین باشد. بهطور کلّی برازد مدل توزیع ویبول به داده های سرعو باد نشدان داد کده تدابع ویبدول در سدرعو هدای بداالتر ) بهطور عمده بیشتر از دو متر بر نانیه( تطاب بسیارخوبی را با دادههای نبوشده نشان میدهد. عدم بدرازد مناسد این مدل توزیع در سرعوهای کمتر نیز بیشدتر از آنکده بده دلیدل نامناسد بدودن الگدوریتم بدرازد باشدد، ناشدی از پا یینبودن دقّو ابزار اندازهگیری دادههای سرعو باد اسو؛ بهعبار دیگر، میدزان فراواندی سدرعو داده هدای پدایین )ی تا دو متر بر نانیه( بهطور غیر عادّی در سری دادهها کم و میزان فراوانی دادههای با سرعو صفر )عددم رخدداد( بسیار زیاد اسو. این مشکل را جمیل0 و همکاران ) (0113 و دیوک و الینز3 )0113( نیز مطرح کردند. آن ها فواید تدابع ا تمدال ویبول را برای ارزیابی چگالی انرژی باد تأیید نمودند. با این وجود بیان کردند که این توزیعها با دادههدای واقعدی بداد با سرعو پایین در رکوردهای کوتاهمدّ برازد خوبی ندارند؛ بنابراین میتوان تصوّر کرد که ابزارهای مدورد اسدتفاده ودقّ الزم برای نبو سرعوهای پایین باد )تا دود m/s1( را نداشتهاند؛ بنابراین چهبسا میانگین برآوردشدده ا ز تدابع ویبول اصل از این رود، ودقّ باالتری نسبو به دادههای نبوشده داشته باشد. مقایست ویژگی های برآوردشدة باد شامل میانگین سرعو باد، پارامترهای توزیع ویبول، میانگین چگالی توان بداد، محتمل ترین سرعو باد و سرعو باد بیشینت تولید انرژی در ارتفاع 01 متری از سدطح زمدین بدرای زبدری سدطحی کیک ی )z0=1/18(، در محدودة ایستگاه های مورد بررسی نشان داد، میانگین سرعو باد بهترتی در ایستگاههدای گیین غرب و تازه آباد بیشترین و در ایستگاه های کنگاور و سرپل ذهاب کمترین مقدار را دارد؛ همچنین بدا توجّد ه بده پارامتر k ویبول مشخّص شد که رژیدم بدادی در ایسدتگاه هدای تدازه آبداد، سدومار و گدیین غدرب یکنواخدو تدر و در ایستگاه های کنگاور و روانسر نامنظّم تر از دیگر ایستگاه ها اسو. باوجود میانگین سرعو باد کمتر در ایسدتگاه روانسدر نسبو به ایستگاه های گیین غرب و تازه آباد، این ایستگاه نمیانگی چگالی توان باالیی دارد که بهدلیدل رخدداد بیشدتر بادهایی با سرعو باالسو که انرژی زیادی تولید می کنند؛ امّا با توجّه به رژیم بسیار ندامنظّ م بداد و یکنواخدو نبدودن وزد باد در طول سال از ی سو و نابوشدن یا تّی کاهش میزان تولید انرژی از سرعو باد یمشخّص به بداال بدرای
1- Jamil 2- Deaves & Lines 83 رفعتی و کریمی/ جغرافیا و پایداری محیط 83 )0211( 21-48
هر توربین )کمینت سرعو باد بیشینت تولید انرژی( از دیگرسو، این میانگین چگالی توان باد به تولید انرژی بیشدتر در طول سال منجر نمیشود. این مسئله در مورد ایستگاه اسیمآباد نیز تا دودی مصداق دارد. نتیجهگیری بهطور کلّی نتایج پژوهش اضر مشخّص کرد که میانگین سرعو باد نظم مکانی مشخّصی در منطقت مدورد مطالعده ندارد، به این صور که گاه ایستگاه هایی با فواصل کم، تفاو های زیادی در مقدار میدانگین سدرعو بداد د ارندد کده ناشی از اهمّیو تأنیر عوامل محلّی و ریزمقیاک در تعیین مقدار سرعو باد و پیچیدگی های منطقه اسو؛ امّا بده طدور کلّی می توان گفو که نیمت غربی اسدتا ن نسدبو بده ن یمد ت شدرق ی آن پتانسد یل بدادخ یزی بداالتر ی دارد؛ همچندین باوجودی که رژیم گرمایش روزانه در ویژگی های باد برخی نقا منطقت مورد مطالعه عامل تأنیرگذاری اسو؛ امّا ایدن متغیّر در برخی نقا دیگر تنها تحو تأنیر رژیم گرمایش روزانه نیسو و بهنظر م یرسد شکل زمین نیز عامدل بسدیار مؤنّری در ویژگیها و پتانسیل باد باشد؛ بنابراین ایستگاههای منطقه بده لحداظ میدانگین سدرعو بداد، فرواندی هدوای پایدار، دامنت نوسان سرعو باد، تفاو های فصلی میانگین سرعو باد بسیار با یکدیگر متفاو هسدتند. نقدش شدکل زمین و تکوین بادهای اروگرافی نیز سهم متفاوتی در ویژگیهای باد ایستگاههدای منطقده داشدته اسدو کده بدرای روشن ترشدن دالیل این تفاو بررسی جزئیا توپوگرافی منطقه در ارتبا با محدلّ ایسدتگاه الزم اسدو . ایدن نکتده اهمّیو مکانیابی و دقّو آن را در نقاطی با پیچیددگی ه د ا ی ت و پ د و گ ر ا ف ی م ث د ل م ن ط ق د ت م د و ر د م ط ا ل ع د ه ب د ر ا ی ت أ سد یا نیروگاه های بادی نشان می دهد؛ بهطوری که در تعمیم ویژگی های باد ی نقطه به اطراف الزم اسو بسیار سدنجیده عمل کرد و انتخاب قدر تفکی نامناس می تواند خطای بزرگی در تخمین پتانسیل باد ایجداد سدازد. نکتدت مهدم دیگر این اسو که میانگین چگالی توان باد بهتنهایی پارامتر گمراهکننده ای در نتعیی پتانسیل باد اسدو و الزم اسدو بههمراه پارامترهای مهمّ دیگری مثل یکنواختی وزد باد در طول سال درنظر گرفته شود. سپاسگزاری در پایان از مایو مالی شرکو توزیع نیروی برق استان کرمانشداه در نوشدتار پدیش رو )در قالد طدرح پژوهشد ی( تقدیر م یشود. منابع جعفری، میدرضا؛ عزیزی، علی؛ نصیری، سین؛ عابدی، سپیده )0813(. تحلیل تناس اراضی جهو اسدتقرار نیروگداه هدای بادی در استان اردبیل با استفاده از مدل AHP و SAW در محیط سیستم اطّیعدا جغرافیدایی. علدوم و تکنولدوژی محیطزیسو، 03 )3(، 00-38. قی فام، محمودرضا؛ سلطانی، سینا )0833(. بررسی تأنیر نیروگاههای بادی بر قابلیو اطمینان سیستمهدای قددر . هفتمدین همایش ملّی انرژی، تهران: کمیتت ملّی انرژی جمهوری اسیمی ایران. رفعتی، سمیه )0813(. بررسی کیفی و همگنی داده های سرعو و جهو باد )مطالعت مقدّماتی جهدو بررسدی پتانسدیل تول یدد انرژی بادی در استان کرمانشاه. اوّلین همایش ملّی شهر سبز پایدار، شهرداری و شورای اسیمی شهر همدان. رفعتی، سمیه؛ کریمی، مصطفی؛ سام دلیری، ا مد )0813(. پتاسیل یابی انرژی باد و ارزیابی اقتصدادی ت أسدیا نیروگداه بدادی در استان کرمانشاه. طرح پژوهشی شرکو توزیع نیروی برق استان کرمانشاه. گندمکار، امیر )0833(. ارزیابی پتانسیل باد در کشور ایران. مجلّت جغرافیا و برنامهریزی محیطی، 31 )0(، 011-33. نشریت سازمان انرژی نو ایران )پیام سانا( )0838(. 0 )0(، 3. نوراللهی، یونا؛ اشرف، محمدعلی؛ زمانی، محسن )0811(. پتانسیلسدنجی اندرژی بداد بدرق منطقده ای بداختر بدا اسدت فاده از سیستم اطّیعا جغرافیایی. نشریت انرژی ایران، 0 )0(، 33-0. ارزیابی پتانسیل بادخیزی در استان کرمانشاه 82
References Boudia, M. & Guerri, O. (2015). Investigation of wind power potential at Oran, northwest of Algeria. Energy Conversion and Management, 105, 81-92. Carta, J. A., Ramirez, P. & Velazquez, S. (2009). A review of wind speed probability distributions used in wind energy analysis: case studies in the Canary Islands. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13 (5), 933-955. Dabbaghiyan, A., Fazelpour, F., Dehghan Abnavi, M. & Rosen, M. A. (2016). Evaluation of wind energy potential in province of Bushehr, Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 55, 455-466. Deaves, D. M. & Lines, I. G. (1997). On the fitting of low mean wind speed data to the Weibull distribution. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 66 (3), 169-178. Fazelpour, F., Mohammadi, K. & Mostafaeipour, A. (2013). Economic feasibility of developing wind turbines in Aligoodarz, Iran. Energy Conversion and Management, 76, 645-653. Fazelpour, F., Soltani N, Soltani S. & Rosen, M. A. (2015). Assessment of wind energy potential and economics in the north-western Iranian cities of Tabriz and, Ardabil. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 45, 88-99. Gandomkar, A. (2009). Wind Energy Potential Estimation in Iran, Geography and Environmental planning, 20 (4), 85-100 (In Persion). Haghifam, M. & Soltani, S. (2009). Investigating the effect of wind power plant on the reliability of power systems. 7th National Energy Conference, Tehran, National Energy Committee of the Islamic Republic of Iran (In Persion). Hennessey, Jr. (1977). Some aspects of wind power statistics. Journal of Applied Meteorology, 16 (2), 119-128. Jafari, H. R., Azizi, A., Nasiri, H. & Abedi, S. (2014). Analysis of Land Suitability to Locate Wind Power Plant in Ardabil Province Using AHP and SAW Methods in GIS Environment. Journal of Environmental Science and Technology, 15 (2), 23-41 (In Persion). Jamil, M., Parsa, S. & Majidi, M. (1995). Wind power statistics and an evaluation of wind energy density. Renewable Energy, 6-5, 623-628. Journal of Renewable Energy Organization of Iran. (2007), 1 (1), 5. Keyhani, A., Ghasemi-Varnamkhasti, M., Khanali, M. & Abbaszadeh, R. (2010). An assessment of wind energy potential as a power generation source in the capital of Iran, Tehran. Energy, 35 (1), 188-201. Mentis, M., Hermann, S., Howells, M., Welsch, M. & Siyal, S. H. (2015). Assessing the technical wind energy potential in Africa a GIS-based approach. Renewable Energy, 83, 110-125. Mohammadi, K. & Mostafaeipour, A. (2013). Using different methods for comprehensive study of wind turbine utilization in Zarrineh, Iran. Energy Conversion and Management, 65, 463- 470. Mostafaeipour, A, Jadidi, M., Mohammadi, K. & Sedaghat, A. (2014). Ananalysis of wind energy potential and economic evaluation in Zahedan, Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 30, 641-650. Mostafaeipour, A, Sedaghat, A., Ghalishooyan, M., Dinpashoh, Y., Mirhosseini, M., Sefid, M. & et al. (2013). Evaluation of wind energy potential as a power generation source for electricity production in Binalood, Iran. Renewable Energy, 52, 222-229. Mostafaeipour, A. & Abarghooei H. (2008). Harnessing wind energy at Manjil area located in north of Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12 (6), 1758-1766. Mostafaeipour, A. (2010). Feasibility study of harnessing wind energy for turbine installation in province of Yazd in Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14 (1), 93-111. Mostafaeipour, A., Sedaghat, A., Dehghan-Niri, A. & Kalantar, V. (2011). Wind energy feasibility study for city of Shahr babak in Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15 (6), 2545-2556. Norollahi, Y., Ashraf, M. A. & Zamani, M. (2011). West wind power energy potential assesment using Geographic Information System (GIS). Iranian Journal of Energy, 1 (4), 1-22 (In Persion). 21 رفعتی و کریمی/ جغرافیا و پایداری محیط 83 )0211( 21-48
Noorollahi, Y., Yousefi, H. & Mohammadi, M. (2016). Multi-criteria decision support system for wind farm site selection using GIS. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 13, 38-50. Peterson, T. C., Easterling, D. R., Karl, T. R., Groisman, P., Nicholls, N., Plummer, N., Torok, S., Auer, I., Boehm, R., Gullet, D., Vincent, L., Heino, R., Tuomenvirta, H., Mestre, O., Szentimrey, T., Salinger, J., Forland, E. J., Hanssen, i., Alexandersson, H., Jones. P. & Parker, D. (1998). Homogeneity adjustments of in situ atmospheric climate data: A review. International Journal of Climatology, 18 (13), 1493-1517. Peterson, T. C. (2013). Introduction to Quality Control of Daily Climate Data, Nanjing Workshop, National Climatic Data Center, Asheville, North Carolina, USA. Rafati, S. (2016). Qualitative and homogeneous study of wind speed and direction data (Preliminary study to investigate the potential of wind energy production in Kermanshah province. The first national conference on sustainable green city, municipality and Islamic council of Hamadan (In Persion). Rafati, S., Karimi, M. & Samdeliri, A. (2018). Wind energy potential and economic evaluation for installation wind farm in Kermanshah province. Research project of Kermanshah Power Distribution Company (In Persion). Shaahid, S. M., Al-Hadhrami, L, M. & Rahman, M. K. (2014). Potential of Establishment of Wind Farms in Western Province of Saudi Arabia. Energy Procedia, 52, 497-505. Shami, S.H., Ahmad, J., Zafar, R., Haris, M. & Bashir, S. (2016). Evaluating wind energy potential in Pakistan's three provinces, with proposal for integration into national power grid. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 53, 408-421. Shu, Z.R., Li, Q. S. & Chan, P. W. (2015). Statistical analysis of wind characteristics and wind energy potential in Hong Kong. Energy Conversion and Management, 101, 644-657. Waewsak, J., Chaichana, T., Chancham, C., Landry, M. & Gagnon, Y. (2014). Micro-siting wind resource assessment and near Shore wind farm analysis in Pakpanang district, Nakhon Si Thammarat province, Thailand. Energy Procedia, 52, 204-215. Wang, X. L. (2008). Penalized maximal F-test for detecting undocumented meanshifts without trend-change. J. Atmos. Oceanic Tech., 25 (3), 368-384. DOI:10.1175/2007/JTECHA982.1. Wang, X. L. & Feng, Y. (2013). RHtests V4 User Manual, Published online at http://etccdi. pacificclimate.org/software.shtml. WWEA (2010). World Wind Energy Report 2009, www.wwindea.org.