基于matlab的风力发电系统仿真开题报告doc.docx

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基于matlab的风力发电系统仿真开题报告doc

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Matlab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答辩委员会对学生答辩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，禁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号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；

4．学生的“学号”要写全号（如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/T7408—94《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“2016-03-15”；

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

1.1选题的目的与意义：

（一）选题依据随着世界经济和工业的迅猛发展，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。

[1]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85%，大部分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15%。

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。

[1]虽然发达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20多年里，石油仍然是最主要的能源，全球需求量将以年均1.9%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1.5%的速度增长。

可见化石能源仍然是我们在这个星球上赖以生存和发展的能源基础。

[2]目前以煤炭、石油为主的世界能源结构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。

在许多发展中国家，城市大气污染已达到十分严重的程度，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达到了不能支持鱼类生存的程度，酸性气体所造成的腐蚀损失，每年高达亿美元。

[3]我国以煤炭、石油为主的能源结构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。

（二）选题意义，预防使用能源的同时产生污染，我们需要一种新能源。

[4]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*10^9MW，其中可利用的风能为2*10^7MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10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。

[5]海上风电是可再生能源发展的重要领域，是推动风电技术进步和产业升级的重要力量，是促进能源结构调整的重要措施。

我国海上风能资源丰富，加快海上风电项目建设，对于促进沿海地区治理大气雾霾、调整能源结构和转变经济发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部分意义。

（2）风力发电场对比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。

（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）建设风力电场对发展沿海经济有重大意义。

如建海产冷库、开展海水淡化、进行电量季节调峰等都起到关键作用。

1.2研究现状

（一）我国风电发展从1986年山东荣城建立第一个风电场，到2005年底将突破100万千瓦，经过20多年的发展，风机的制造也从几十千瓦的小机组，到向兆瓦级机组发展。

[7]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发展的日趋成熟，风力发电机组正不断向大型化发展。

大体上大型风力发电机组有两种发展模式。

[8]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。

[9]目前，我国国产化机组产量仍然偏小，远未达到规模效益，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]

（二）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、西欧等发达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。

[11]２０世纪８０年代开始建立示范风电场，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ＣＯ２等温室效应气体的承诺，风电的发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。

[12]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行补偿。

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。

[13]２００４年，印度新装机的风力发电容量为８７５ＭＷ，风力发电能力达到３０００ＭＷ，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。

[14]据印度政府有关部门预测，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。

[15]

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发展前景的发电方式。

大力发展锋利发电对保护环境，改善能源结构，促进可持续发展都具有重要意义。

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，2010。

[2]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，2007.4～13

[3]郭新生.风能利用技术.北京：

化学工业出版社.2009.26～40

[4]李巨峰，张云华.风力发电与我国复合材料叶片产业的发展.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，2003.331～334

[5]申振华，于国亮.翼型弯度对风力机性能的影响.动力工程，2007，27

[6]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，2005

[7]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，2004

[8]现代风力发电技术及工程应用／王志新编著.——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、发展前景及市场分析〔J].国际电力，2005，8（5）:

18-22

[10]交流电机及其系统的分析-第2版高景德，王祥珩，李发海-清华大学出版社

[11]从世界发展趋势展望我国风力发电前景施鹏飞-《太阳能》

[12]Powerandlifeextensionofbattery-ultracapacitorhybridsRADougal，SLiu，REWhite-《IEEETransactionsonComponents&PackagingTechnologies》

[13]PrinciplesandapplicationsofelectrochemicalcapacitorsRKötz，MCarlen-《ElectrochimicaActa》

[14]Ultracapacitors:

why,how,andwhereisthetechnologyABurke-《JournalofPowerSources》

[15]SorensenN.N,MichelsenJ.A.AerodynamicPredictionsfortheUnsteady

AerodynamicsExperimentPhaseIIRotorattheNationalRenewableEnergyLaboratory.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：

首先分析和建立各个风力发电机组的数学模型，继而在MATLAB的simulink中，建立各部分的仿真模型，并建立整个风力发电机组的模型，从而进行仿真研究。

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。

本文以刚性轴为基础，建立系统的刚性轴模型。

（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1.5MW风力发电机组为基础，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，不能达到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。

所以如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数学模型建立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

2017年

3月9日~3月23日文献资料收集整理，完成开题报告；

3月24日~3月25日开题报告答辩；

3月28日~5月11日完成论文初稿；

5月12日~6月11日论文修改定稿；

6月1日~6月3日论文答辩。

毕业论文开题报告

指导教师意见：

指导教师：

年月日

所在系审查意见：

系主任：

年月日

附件：

参考文献注释格式

学术期刊作者﹒论文题目﹒期刊名称，出版年份，卷（期）：

页次

如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。

例如：

[1]李峰，胡征，景苏等.纳米粒子的控制生长和自组装研究进展.无机化学学报，2001,17（3）:

315~324

[2]J.Y.Li,X.L.Chen,H.Li.Fabricationofzincoxidenanorods.JournalofCrystalGrowth,2001,233:

5～7

学术会议论文集作者﹒论文题目﹒文集编者姓名﹒学术会议文集名称，出版地：

出版者，出版年份：

页次

例如：

[3]司宗国，谢去病，王群﹒重子湮没快度关联的研究﹒见赵维勤，高崇寿编﹒第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：

中国高等科学技术中心，1996：

105

图书著者﹒书名﹒版本﹒出版地：

出版者，出版年﹒页次

如果该书是第一版则可以略去版次。

例如：

[4]韩其智，孙洪洲﹒群论﹒北京：

北京大学出版社，1987﹒101

预印本作者﹒论文题目﹒预印本编号（出版年份）

例如：

[5]XiaofengGuoandJianweiQiu﹒Theleadingpowercorrectionstothestructurefunctions﹒hep—ph/9810548（1998）

学位论文作者﹒论文题目﹒学士（或硕士、博士）学位论文.出版地：

出版者，出版年份

例如：

[6]陈异.纳米粒子形貌控制研究.硕士学位论文.北京：

中国科学院,2002

电子文献主要责任者.电子文献题名﹒电子文献的出处或可获地址.发表或更新日期

例如：

[7]王明亮.关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展.1998-08-16

专利专利所有者.专利名称.专利国别：

专利号，日期.

例如：

[8]姜锡洲.一种温热外敷药制备方案.中国专利：

881056073，1989-07-26.

资料供参考，加油每一天。