基于matlab的風力發(fā)電系統仿真開題報告

1、 中 北 大 學 信 息 商 務 學 院畢業(yè)論文開題報告學 生 姓 名：戈亮學 號：1303014133系 名：自動控制專 業(yè)：自動化論 文 題 目：基于Matlab的風力發(fā)電系統仿真指導教師:史元浩 2017 年 3 月 3 日開題報告填寫要求1開題報告作為畢業(yè)論文答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)論文工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在系審查后生效；2開題報告內容必須用按教務處統一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；3學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括

2、辭典、手冊）。文中應用參考文獻處應標出文獻序號，文后“參考文獻”的書寫，應按照國標GB 771487文后參考文獻著錄規(guī)則的要求書寫，不能有隨意性；4學生的“學號”要寫全號（如02011401X02），不能只寫最后2位或1位數字；5. 有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 740894數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2016年3月15日”或“2016-03-15”；6. 指導教師意見和所在系意見用黑墨水筆工整書寫，不得隨便涂改或潦草書寫。畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告1結合畢業(yè)論文情況，根據所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：

3、文 獻 綜 述1.1選題的目的與意義：（一）選題依據隨著世界經濟和工業(yè)的迅猛發(fā)展，伴隨著不可再生能源的石油和煤的迅速消耗，世界已陷入能源危機。1目前全世界能源年總消費量約為134億噸標準煤，其中石油、天然氣、煤等化石能源占85%，大部分電力也是依賴化石能源生產的，核能、太陽能、水力、風力、波浪能、潮汐能、地熱等能源僅占15%。化石能源價格比較低廉，開發(fā)利用的技術也比較成熟，并且已經系統化和標準化。1雖然發(fā)達國家遭受年代兩次石油危機打擊后，千方百計擺脫對石油的過度依賴，但是今后20多年里，石油仍然是最主要的能源，全球需求量將以年均1.9%的速度增長；煤仍然是電力生產的主要燃料，全球需求量將以每年

4、1.5%的速度增長。可見化石能源仍然是我們在這個星球上賴以生存和發(fā)展的能源基礎。2目前以煤炭、石油為主的世界能源結構帶來全球性能源環(huán)境問題的主要表現為酸雨、臭氧層破壞、溫室氣體排放等。在許多發(fā)展中國家，城市大氣污染已達到十分嚴重的程度，在歐洲和北美也出現了超越國界的大氣污染，形成了廣泛的環(huán)境酸化，上千個湖泊的湖水酸度達到了不能支持魚類生存的程度，酸性氣體所造成的腐蝕損失，每年高達億美元。3我國以煤炭、石油為主的能源結構也造成了嚴重的大氣污染，二氧化硫和二氧化碳的排放量都居世界前列。（二）選題意義，預防使用能源的同時產生污染，我們需要一種新能源。4風能作為一種清潔可再生能源將具有廣闊的市場和開發(fā)

5、的重大意義。其蘊量巨大，全球的風能約為2.74*109MW，其中可利用的風能為2*107MW,比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。風是沒有公害的能源之一。而且對于缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區(qū)、山區(qū)和高原地帶，因地制宜地利用風力發(fā)電，非常適合，大有可為。5海上風電是可再生能源發(fā)展的重要領域，是推動風電技術進步和產業(yè)升級的重要力量，是促進能源結構調整的重要措施。我國海上風能資源豐富，加快海上風電項目建設，對于促進沿海地區(qū)治理大氣霧霾、調整能源結構和轉變經濟發(fā)展方式具有重要意義。風力發(fā)電的重要意義：（1）風能發(fā)電是開發(fā)新能源、改善環(huán)境的重要組成部分意義。（2）風力發(fā)電場對比同規(guī)模

6、使用燃煤電廠其向大氣排放的污染物為零，實現固體、氣體零排放。對保護大氣環(huán)境有積極作用。（3）風力發(fā)電場比燃煤電廠可節(jié)省大量淡水資源，減少水環(huán)境污染。特別是對缺少淡水資源的沿海及干旱地區(qū)更重要。（4）在沿海及旅游區(qū)風力機群也是一道風景線，可在一定程度上反映經濟、文化、環(huán)境相融洽的程度。（5）通過實物教育，可增強公眾開發(fā)自然資源、保護環(huán)境的意識。（6）建設風力電場對發(fā)展沿海經濟有重大意義。如建海產冷庫、開展海水淡化、進行電量季節(jié)調峰等都起到關鍵作用。1.2研究現狀（一） 我國風電發(fā)展從1986年山東榮城建立第一個風電場，到2005年底將突破100萬千瓦，經過20多年的發(fā)展，風機的制造也從幾十千瓦的

7、小機組，到向兆瓦級機組發(fā)展。7中國海上風能資源儲量遠大于陸地風能，海上風力發(fā)電已經悄然興起并且將會成為重要能源形式，海上有豐富的風能資源和廣闊平坦的區(qū)域，從而使海上風力發(fā)電技術成為最近的研究和應用熱點。隨著現代風力發(fā)電技術發(fā)展的日趨成熟，風力發(fā)電機組正不斷向大型化發(fā)展。大體上大型風力發(fā)電機組有兩種發(fā)展模式。8一種是陸地風力發(fā)電，其方向是低風速發(fā)電技術，這種模式關鍵是向電網輸電。另外一種是近海風力發(fā)電，主要用于比較淺的近海海域，這種模式的主要制約因素是風力發(fā)電場的規(guī)劃和建設成本，但是近海風力發(fā)電的優(yōu)勢是明顯的，即不占用土地，海上風力資源較好。9目前，我國國產化機組產量仍然偏小，遠未達到規(guī)模效益，

8、使得零部件采購價格偏高，利潤空間很小。因此，我國的風力發(fā)電裝備市場至今仍由國外風力發(fā)電機組占據。這一現實要求我國的風力發(fā)電設備制造企業(yè)，應加快適合中國國情的新型風力發(fā)電裝備的研制進度。盡快提高大型風力發(fā)電裝備的設計和制造技術，加大風力發(fā)電裝備國產化進程。還應注意穩(wěn)定產品質量，提高國產機組可靠性，以取得風電場建設者的認可，逐步加大市場份額。10（二） 世界上第臺用于發(fā)電的風力機于年在丹麥建成，但由于技術和經濟等方面原因，風力發(fā)電一直未能成為電網中的電源。直到年發(fā)生石油危機，美國、西歐等發(fā)達國家為尋求替代化石燃料的能源，投入大量經費，用新技術研制現代風力發(fā)電機組。11世紀年代開始建立示范風電場，成

9、為電網新電源。到了年代對環(huán)境保護的要求日益嚴格，特別是要兌現減排等溫室效應氣體的承諾，風電的發(fā)展是因為法律規(guī)定全部收購再生能源發(fā)出的電量，且必須在電源中占一定比例；另外還有對風電投資的補貼、稅收減免和鼓勵電價。12風電與常規(guī)電源的價差是用征收火電排放稅，或從火電用戶分攤可再生能源發(fā)電份額中進行補償。為了鼓勵利用風能，美國年就制定了相關的法規(guī)，風力發(fā)電可享受減免聯邦產品稅美分千瓦時。在亞洲，利用風能資源最好的國家是印度。13年，印度新裝機的風力發(fā)電容量為，風力發(fā)電能力達到，位居世界第位，是世界最大的風力發(fā)電國家之一。據估計，在印度風能資源大約為，可利用的風能大約為。14據印度政府有關部門預測，到

10、年印度經濟增長將需要新增電力，其中將來自于可再生能源，新增可再生 能源的將由風力發(fā)電提供。15 所以風能作為清潔，可再生能源，具備相當多的優(yōu)點。越來越受到各個國家的重視，而且風力發(fā)電是新能源領域中技術最成熟，最具有開發(fā)規(guī)模和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式。大力發(fā)展鋒利發(fā)電對保護環(huán)境，改善能源結構，促進可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。參考文獻：1葛海濤.基于MATLAB的風力發(fā)電系統仿真研究D.河北：河北電力大學，2010。2 張義華，李隆鍵.水平軸風力機空氣動力學數值模擬碩士學位論文.重慶大學，2007.4133 郭新生.風能利用技術.北京：化學工業(yè)出版社. 2009. 26404 李巨峰，張云華.風力發(fā)

11、電與我國復合材料葉片產業(yè)的發(fā)展.玻璃鋼學會第十五屆全國玻璃鋼/復合材料學術年會論文集，2003. 3313345 申振華，于國亮.翼型彎度對風力機性能的影響.動力工程，2007，276 李偉，林勇剛.大型風力機變槳距控制技術研究.浙江大學學報，20057 王樹強，劉紹杰.兆瓦級風力發(fā)電機液壓變槳距系統設計及建模.沈陽工業(yè)學院學報，20048 現代風力發(fā)電技術及工程應用王志新編著.北京：電子工業(yè)出版社，2010.10（風力發(fā)電工程及應用叢書）9 易躍春.風力發(fā)電現狀、發(fā)展前景及市場分析J.國際電力，2005，8(5):18-2210交流電機及其系統的分析-第2版 高景德，王祥珩，李發(fā)海 - 清華

12、大學出版社11從世界發(fā)展趨勢展望我國風力發(fā)電前景 施鵬飛 - 太陽能12Power and life extension of battery-ultracapacitor hybrids RA Dougal，S Liu，RE White - IEEE Transactions on Components & Packaging Technologies13Principles and applications of electrochemical capacitors R Ktz，M Carlen - Electrochimica Acta14Ultracapacitors: why, ho

13、w, and where is the technology A Burke - Journal of Power Sources15Sorensen N.N, Michelsen J.A. Aerodynamic Predictions for the Unsteady Aerodynamics Experiment Phase II Rotor at the National Renewable Energy Laboratory. AIAA-2000-0037:161-171 畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：2.1研究內容主要內容： 風力

14、發(fā)電系統的模型主要包括風速模型，傳動系統模型，發(fā)電機模型和變槳距模型?；疽螅?首先分析和建立各個風力發(fā)電機組的數學模型，繼而在 MATLAB 的 simulink 中，建立各部分的仿真模型，并建立整個風力發(fā)電機組的模型，從而進行仿真研究。2.2研究方法 （1）在風速模型中不考慮風向問題，從風速問題出發(fā)以其變化特點出發(fā)，著重描述其隨機性和間歇性，用基本風速，陣風風速，漸變風速，和噪聲風速來模擬風速模型。 （2）風力發(fā)電機組的傳動系統主要是由風輪轉子，低速軸，增速齒輪箱，高速軸和發(fā)電機轉子構成的。本文以剛性軸為基礎，建立系統的剛性軸模型。 （3）發(fā)電機模型直接采用異步發(fā)電機，可以決了低功率時發(fā)

15、電機的效率問題，而且改善了低風速時的葉尖速比，提高了風能利用系數并降低了運行時的噪聲 （4）從空氣動力學的角度考慮，當風速過高時，只有通過調整槳葉節(jié)距，改變氣流對葉片的攻角，從而改變風力發(fā)電機組獲得的空氣動力轉矩，才能使功率輸出保持穩(wěn)定。當功率在額定功率以下時，控制器將葉片節(jié)距角置于零度角附近，不作變化。所以，變槳距系統的存在是非常必要的。由于風力發(fā)電機組的槳距角和變槳距速率的范圍是有限制的，所以變槳距執(zhí)行系統是帶有死區(qū)的非線性系統。2.3擬解決的問題 系統在沒有控制策略的情況下，在風速高于額定風速時，風輪機和發(fā)電機的輸出功率遠遠大于額定輸出功率。以1.5MW 風力發(fā)電機組為基礎，其最大輸出功

16、率為 5.23MW，大約是額定輸出功率的 3.49 倍，在此種情況下，有燒壞發(fā)電機的可能。同時，在長時間高風速的情況下運行，可能使風力葉片和加速箱行星齒輪的壽命時限變短，不能達到設備的運行要求且風能利用系數比較低，基本運行在 0.2 以下，必會造成風能的極大浪費。所以如何保證發(fā)電機的穩(wěn)定運行和機械低損耗以及不浪費資源，是需要改進的問題。 2.4預期研究結果 通過matlab數學模型建立仿真模型繼而找到一條最優(yōu)的控制策略來保證資源的最大利用和設備的安全運行2.5完成論文的進度和時間 2017年 3月 9 日 3 月 23 日 文獻資料收集整理，完成開題報告； 3月 24 日 3 月 25 日 開

17、題報告答辯；3月 28 日 5 月 11 日 完成論文初稿；5月 12 日 6 月 11 日 論文修改定稿；6月 1 日 6 月 3 日 論文答辯。 畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告指導教師意見： 指導教師： 年 月 日所在系審查意見： 系主任： 年 月 日附件：參考文獻注釋格式學術期刊 作者論文題目期刊名稱，出版年份，卷(期)：頁次如果作者的人數多于3人，則寫前三位作者的名字后面加“等”，作者之間以逗號隔開。例如：1 李峰，胡征，景蘇等. 納米粒子的控制生長和自組裝研究進展. 無機化學學報， 2001, 17(3): 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrica

18、tion of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57學術會議論文集 作者論文題目文集編者姓名學術會議文集名稱，出版地：出版者，出版年份：頁次例如：3 司宗國，謝去病，王群重子湮沒快度關聯的研究見趙維勤，高崇壽編第五屆高能粒子產生和重離子碰撞理論研討會文集，北京：中國高等科學技術中心，1996：105圖書 著者書名版本出版地：出版者，出版年頁次如果該書是第一版則可以略去版次。例如：4韓其智，孫洪洲群論北京：北京大學出版社，1987101預印本 作者論文題目預印本編號（出版年份）例如：5Xiaofeng Guo and Jianwei QiuThe leading power corrections to the structure functionshepph/9810548(1998)學位