基于matlab的风力发电系统仿真_开题报告.docx

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1、中北大学信息商务学院毕业论文开题报告学生姓名：戈亮学号：1303014133系名：自动控制专业：自动化论文题目：基于MaHab的风力发电系统仿真指导教师：史元浩2017年3月3日开题报告填写要求1 .开题报告作为毕业论文辩论委员会对学生辩论资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2 .开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，制止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3 .学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册文中应用参考文献处应标出文献序

2、号，文后“参考文献的书写，应按照国标GB771487?文后参考文献著录规那么？的要求书写，不能有随意性；4 .学生的“学号要写全号（02011401X02）,不能只写最后2位或1位数字；5 .有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T740894?数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法?规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2016年3月15日或“2016-0375；6 .指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕业论文开题报告1.结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述1.l选题的目的与意义：(一)选题依据随着世界经济

3、和工业的迅猛开展，伴随着不可再生能源的石油和煤的迅速消耗，世界已陷入能源危机。田目前全世界能源年总消费量约为134亿吨标准煤,其中石油、天然气、煤等化石能源占避，大局部电力也是依赖化石能源生产的，核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热等能源仅占出。化石能源价格比较低廉，开发利用的技术也比较成熟，并且已经系统化和标准化。虽然兴旺国家遭受年代两次石油危机打击后，千方百计摆脱对石油的过度依赖，但是今后至多年里，石油仍然是最主要的能源，全球需求量将以年均L型的速度增长；煤仍然是电力生产的主要燃料，全球需求量将以每年L邀的速度增长。可见化石能源仍然是我们在这个星球上赖以存在和开展的能源根基。【2

4、】目前以煤炭、石油为主的世界能源构造带来全球性能源环境问题的主要表现为酸雨、臭氧层破坏、温室气体排放等。在许多开展中国家，城市大气污染已到达十分严重的程度，在欧洲和北美也出现了超越国界的大气污染，形成了广泛的环境酸化,上千个湖泊的湖水酸度到达了不能支持鱼类存在的程度，酸性气体所造成的腐蚀损失，每年高达亿美元。目我国以煤炭、石油为主的能源构造也造成了严重的大气污染,二氧化硫和二氧化碳的排放量都居世界前列。(一)选题意义一预防使用能源的同时产生污染，我们需要一种新能源。风能作为一种清洁可再生能源将具有广阔的市场和开发的重大意义。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74*1(9MW,其中可利用的风能为2*

5、1(7MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大坨倍。风是没有公害的能源之一。而且对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。回海上风电是可再生能源开展的重要领域，是推动风电技术进步和产业升级的重要力量，是促进能源构造调整的重要措施。我国海上风能资源丰富，加快海上风电工程建设，对于促进沿海地区治理大气雾霾、调整能源构造和转变经济开展方式具有重要意义。风力发电的重要意义：(1)风能发电是开发新能源、改善环境的重要组成局部意义。(2)风力发电场比照同规模使用燃煤电厂其向大气排放的污染物为零，实现固体、气体零排放。对保护大气环境有积极作用

6、。(3)风力发电场比燃煤电厂可节省大量淡水资源，减少水环境污染。特别是对缺少淡水资源的沿海及干旱地区更重要。(4)在沿海及旅游区风力机群也是一道风景线，可在一定程度上反映经济、文化、环境相融洽的程度。(5)通过实物教育，可增强公众开发自然资源、保护环境的意识。(6)建设风力电场对开展沿海经济有重大意义。如建海产冷库、开展海水淡化、进展电量季节调峰等都起到关键作用。1.2研究现状(一)我国风电开展从1986年山东荣城建设第一个风电场,到2005年底将突破100万千瓦,经过组多年的开展，风机的制造也从儿十千瓦的小机组，到向兆瓦级机组开展。口中国海上风能资源储量远大于陆地风能，海上风力发电已经悄然兴

7、起并且将会成为重要能源形式，海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，从而使海上风力发电技术成为最近的研究和应用热点。随着现代风力发电技术开展的日趋成熟，风力发电机组正不断向大型化开展。大体上大型风力发电机组有两种开展模式。回一种是陆地风力发电，其方向是低风速发电技术，这种模式关键是向电网输电。另外一种是近海风力发电，主要用于比较浅的近海海域，这种模式的主要制约因素是风力发电场的规划和建设成本，但是近海风力发电的优势是明显的，即不占用土地，海上风力资源较好。目前，我国国产化机组产量仍然偏小，远未到达规模效益，使得零部件采购价格偏高，利润空间很小。因此，我国的风力发电装备市场至今仍由国外风力发电机组

8、占据。这一现实要求我国的风力发电设备制造企业，应加快适合中国国情的新型风力发电装备的研制进度。尽快提高大型风力发电装备的设计和制造技术，加大风力发电装备国产化进程。还应注意稳定产品质量，提高国产机组可靠性，以取得风电场建设者的认可，逐步加大市场份额。10(一)世界上第1台用于发电的风力机于1891年在丹麦建成，但由于技术和经济等方面原因，风力发电一直未能成为电网中的电源。直到1973年发生石油危机，美国、西欧等兴旺国家为寻求替代化石燃料的能源，投入大量经费，用新技术研制现代风力发电机组。回20世纪80年代开场建设示范风电场，成为电网新电源。到了90年代对环境保护的要求日益严格,特别是要兑现减排

9、CO2等温室效应气体的承诺，风电的开展是因为法律规定全部收购再生能源发出的电量，且必须在电源中占一定比例；另外还有对风电投资的补贴、税收减免和鼓励电价。口风电与常规电源的价差是用征收火电CO2排放税，或从火电用户分摊可再生能源发电份额中进展补偿。为了鼓励利用风能，美国1992年就制定了相关的法规，风力发电可享受减免联邦产品税1.5美分/千瓦时。在亚洲，利用风能资源最好的国家是印度。西2OO4年，印度新装机的风力发电容量为875MW,风力发电能力到达3OOOMW,位居世界第5位，是世界最大的风力发电国家之一。据估计，在印度风能资源大约为45000MW,可利用的风能大约为13595MW。【图据印度

10、政府有关部门预测，到2012年印度经济增长将需要新增电力240000MW,其中10%将来自于可再生能源，新增可再生能源的50%将由风力发电提供。吧所以风能作为清洁，可再生能源，具备相当多的优点。越来越受到各个国家的重视，而且风力发电是新能源领域中技术最成熟，最具有开发规模和商业化开展前景的发电方式。大力开展锋利发电对保护环境，改善能源构造，促进可持续开展都具有重要意义。参考文献：1葛海涛.基于MATLAB的风力发电系统仿真研究D.河北：河北电力大学,2010o2张义华，李隆键.水平轴风力机空气动力学数值模拟硕士学位论文.重庆大学，2007.4-133郭新生.风能利用技术.北京：化学工业出版社.

11、2009.26-404李巨峰，张云华.风力发电与我国复合材料叶片产业的开展.玻璃钢学会第十五届全国玻璃钢/复合材料学术年会论文集，2003.331-3345申振华，于国亮.翼型弯度对风力机性能的影响.动力工程，2007,276李伟，林勇刚,大型风力机变桨距控制技术研究.浙江大学学报，20057王树强，刘绍杰.兆瓦级风力发电机液压变桨距系统设计及建模.沈阳工业学院学报，20048现代风力发电技术及工程应用/王志新编著.一一北京：电子工业出版社，2010.10（风力发电工程及应用丛书）9易跃春.风力发电现状、开展前景及市场分析（J国际电力，2005,8（5）:18-2210交流电机及其系统的分析-

12、第2版高景德，王祥布，李发海-清华大学出版社11从世界开展趋势展望我国风力发电前景施鹏飞-？太阳能？12Powerandlifeextensionofbattery-u1tracapacitorhybridsRADougal,SLiu,REWhite-?IEEETransactionsonComponents&PackagingTechnologies?13PrinciplesandapplicationsofelectrochemicalcapacitorsRKtz,MCarlen-VElectrochimicaActa?14Ultracapacitors:why,how,andwherei

13、sthetechnologyABurke-VJournalofPowerSources?15SorensenN.N,MichelsenJ.A.AerodynamicPredictionsfortheUnsteadyAerodynamicsExperimentPhaseIIRotorattheNationalRenewableEnergyLaboratory.AIAA-2000-0037:161-171毕业论文开题报告2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.1 研究内容主要内容：风力发电系统的模型主要包括风速模型，传动系统模型，发电机模型和变桨距模型。基本要求：首先分析和建设

14、各个风力发电机组的数学模型，继而在MATLAB的SinlUIink中，建设各局部的仿真模型，并建设整个风力发电机组的模型，从而进展仿真研究。2.2 研究方法(1)在风速模型中不考虑风向问题，从风速问题出发以其变化特点出发,着重描述其随机性和间歇性，用基本风速，阵风风速，渐变风速，和噪声风速来模拟风速模型。(2)风力发电机组的传动系统主要是由风轮转子，低速轴，增速齿轮箱,高速轴和发电机转子构成的。本文以刚性轴为根基，建设系统的刚性轴模型。(3)发电机模型直接采用异步发电机，可以决了低功率时发电机的效率问题，而且改善了低风速时的叶尖速比，提高了风能利用系数并降低了运行时的噪声(4)从空气动力学的角

15、度考虑，当风速过高时，只有通过调整桨叶节距,改变气流对叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，才能使功率输出保持稳定。当功率在额定功率以下时，控制器将叶片节距角置于零度角附近，不作变化。所以，变桨距系统的存在是非常必要的。由于风力发电机组的桨距角和变桨距速率的范围是有限制的，所以变桨距执行系统是带有死区的非线性系统。2.3 拟解决的问题系统在没有控制策略的情况下，在风速高于额定风速时，风轮机和发电机的输出功率远远大于额定输出功率。以L5MW风力发电机组为根基，其最大输出功率为5.23MW,大约是额定输出功率的3.49倍，在此种情况下,有烧坏发电机的可能。同时，在长时间高风速的情况下运行，可能使风力叶片和加速箱行星齿轮的寿命时限变短，不能到达设备的运行要求且风能利用系数比较低，基本运行在0.2以下，必会造成风能的极大浪费。所以若何保证发电机的稳定运行和机械低损耗以及不浪费资源，是需要改进的问题。2.4 预期研究结果通过matlab数学模型建设仿真模型继而找到一条最优的控制策略来保证资源的最大利用和设备的安全运行2.5完成论文的进度和时间201乙年3月9B3月23日文献资料收集整理，完成开题报告;3月24B3月25日开题报告辩论；3月28B5月11日完成论文初稿；5月12B6月H日论文修改定稿；6月1