基于matlab的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真開題報告

1、 中 北 大 學(xué) 信 息 商 務(wù) 學(xué) 院畢業(yè)論文開題報告學(xué) 生 姓 名：戈亮學(xué) 號：1303014133系 名：自動控制專 業(yè)：自動化論 文 題 目：基于Matlab的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真指導(dǎo)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(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)論文工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在系審查后生效；2開題報告內(nèi)容必須用按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；3學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括

2、辭典、手冊）。文中應(yīng)用參考文獻(xiàn)處應(yīng)標(biāo)出文獻(xiàn)序號，文后“參考文獻(xiàn)”的書寫，應(yīng)按照國標(biāo)GB 771487文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則的要求書寫，不能有隨意性；4學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號（如02011401X02），不能只寫最后2位或1位數(shù)字；5. 有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)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?dāng)?shù)字書寫。如“2016年3月15日”或“2016-03-15”；6. 指導(dǎo)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(jié)合畢業(yè)論文情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：

3、文 獻(xiàn) 綜 述1.1選題的目的與意義：（一）選題依據(jù)隨著世界經(jīng)濟(jì)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(jī)。1目前全世界能源年總消費(fèi)量約為134億噸標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)的，核能、太陽能、水力、風(fēng)力、波浪能、潮汐能、地?zé)岬饶茉磧H占15%?；茉磧r格比較低廉，開發(fā)利用的技術(shù)也比較成熟，并且已經(jīng)系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化。1雖然發(fā)達(dá)國家遭受年代兩次石油危機(jī)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(chǎn)的主要燃料，全球需求量將以每年

4、1.5%的速度增長?？梢娀茉慈匀皇俏覀冊谶@個星球上賴以生存和發(fā)展的能源基礎(chǔ)。2目前以煤炭、石油為主的世界能源結(jié)構(gòu)帶來全球性能源環(huán)境問題的主要表現(xiàn)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(dá)到十分嚴(yán)重的程度，在歐洲和北美也出現(xiàn)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(dá)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(dá)億美元。3我國以煤炭、石油為主的能源結(jié)構(gòu)也造成了嚴(yán)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(yù)防使用能源的同時產(chǎn)生污染，我們需要一種新能源。4風(fēng)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(yùn)量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74*109MW，其中可利用的風(fēng)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(fēng)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(fēng)力發(fā)電，非常適合，大有可為。5海上風(fēng)電是可再生能源發(fā)展的重要領(lǐng)域，是推動風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級的重要力量，是促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要措施。我國海上風(fēng)能資源豐富，加快海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)，對于促進(jìn)沿海地區(qū)治理大氣霧霾、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式具有重要意義。風(fēng)力發(fā)電的重要意義：（1）風(fēng)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(fēng)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(shí)現(xiàn)固體、氣體零排放。對保護(hù)大氣環(huán)境有積極作用。（3）風(fēng)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(fēng)力機(jī)群也是一道風(fēng)景線，可在一定程度上反映經(jīng)濟(jì)、文化、環(huán)境相融洽的程度。（5）通過實(shí)物教育，可增強(qiáng)公眾開發(fā)自然資源、保護(hù)環(huán)境的意識。（6）建設(shè)風(fēng)力電場對發(fā)展沿海經(jīng)濟(jì)有重大意義。如建海產(chǎn)冷庫、開展海水淡化、進(jìn)行電量季節(jié)調(diào)峰等都起到關(guān)鍵作用。1.2研究現(xiàn)狀（一） 我國風(fēng)電發(fā)展從1986年山東榮城建立第一個風(fēng)電場，到2005年底將突破100萬千瓦，經(jīng)過20多年的發(fā)展，風(fēng)機(jī)的制造也從幾十千瓦的

7、小機(jī)組，到向兆瓦級機(jī)組發(fā)展。7中國海上風(fēng)能資源儲量遠(yuǎn)大于陸地風(fēng)能，海上風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)悄然興起并且將會成為重要能源形式，海上有豐富的風(fēng)能資源和廣闊平坦的區(qū)域，從而使海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)成為最近的研究和應(yīng)用熱點(diǎn)。隨著現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的日趨成熟，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正不斷向大型化發(fā)展。大體上大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有兩種發(fā)展模式。8一種是陸地風(fēng)力發(fā)電，其方向是低風(fēng)速發(fā)電技術(shù)，這種模式關(guān)鍵是向電網(wǎng)輸電。另外一種是近海風(fēng)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(fēng)力發(fā)電場的規(guī)劃和建設(shè)成本，但是近海風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢是明顯的，即不占用土地，海上風(fēng)力資源較好。9目前，我國國產(chǎn)化機(jī)組產(chǎn)量仍然偏小，遠(yuǎn)未達(dá)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(fēng)力發(fā)電裝備市場至今仍由國外風(fēng)力發(fā)電機(jī)組占據(jù)。這一現(xiàn)實(shí)要求我國的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)，應(yīng)加快適合中國國情的新型風(fēng)力發(fā)電裝備的研制進(jìn)度。盡快提高大型風(fēng)力發(fā)電裝備的設(shè)計和制造技術(shù)，加大風(fēng)力發(fā)電裝備國產(chǎn)化進(jìn)程。還應(yīng)注意穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，提高國產(chǎn)機(jī)組可靠性，以取得風(fēng)電場建設(shè)者的認(rèn)可，逐步加大市場份額。10（二） 世界上第臺用于發(fā)電的風(fēng)力機(jī)于年在丹麥建成，但由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等方面原因，風(fēng)力發(fā)電一直未能成為電網(wǎng)中的電源。直到年發(fā)生石油危機(jī)，美國、西歐等發(fā)達(dá)國家為尋求替代化石燃料的能源，投入大量經(jīng)費(fèi)，用新技術(shù)研制現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。11世紀(jì)年代開始建立示范風(fēng)電場，成

9、為電網(wǎng)新電源。到了年代對環(huán)境保護(hù)的要求日益嚴(yán)格，特別是要兌現(xiàn)減排等溫室效應(yīng)氣體的承諾，風(fēng)電的發(fā)展是因?yàn)榉梢?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(fēng)電投資的補(bǔ)貼、稅收減免和鼓勵電價。12風(fēng)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?jǐn)偪稍偕茉窗l(fā)電份額中進(jìn)行補(bǔ)償。為了鼓勵利用風(fēng)能，美國年就制定了相關(guān)的法規(guī)，風(fēng)力發(fā)電可享受減免聯(lián)邦產(chǎn)品稅美分千瓦時。在亞洲，利用風(fēng)能資源最好的國家是印度。13年，印度新裝機(jī)的風(fēng)力發(fā)電容量為，風(fēng)力發(fā)電能力達(dá)到，位居世界第位，是世界最大的風(fēng)力發(fā)電國家之一。據(jù)估計，在印度風(fēng)能資源大約為，可利用的風(fēng)能大約為。14據(jù)印度政府有關(guān)部門預(yù)測，到

10、年印度經(jīng)濟(jì)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(fēng)力發(fā)電提供。15 所以風(fēng)能作為清潔，可再生能源，具備相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)。越來越受到各個國家的重視，而且風(fēng)力發(fā)電是新能源領(lǐng)域中技術(shù)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(hù)環(huán)境，改善能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。參考文獻(xiàn)：1葛海濤.基于MATLAB的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真研究D.河北：河北電力大學(xué)，2010。2 張義華，李隆鍵.水平軸風(fēng)力機(jī)空氣動力學(xué)數(shù)值模擬碩士學(xué)位論文.重慶大學(xué)，2007.4133 郭新生.風(fēng)能利用技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2009. 26404 李巨峰，張?jiān)迫A.風(fēng)力發(fā)

11、電與我國復(fù)合材料葉片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.玻璃鋼學(xué)會第十五屆全國玻璃鋼/復(fù)合材料學(xué)術(shù)年會論文集，2003. 3313345 申振華，于國亮.翼型彎度對風(fēng)力機(jī)性能的影響.動力工程，2007，276 李偉，林勇剛.大型風(fēng)力機(jī)變槳距控制技術(shù)研究.浙江大學(xué)學(xué)報，20057 王樹強(qiáng)，劉紹杰.兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓變槳距系統(tǒng)設(shè)計及建模.沈陽工業(yè)學(xué)院學(xué)報，20048 現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及工程應(yīng)用王志新編著.北京：電子工業(yè)出版社，2010.10（風(fēng)力發(fā)電工程及應(yīng)用叢書）9 易躍春.風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)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(jī)及其系統(tǒng)的分析-第2版 高景德，王祥珩，李發(fā)海 - 清華

12、大學(xué)出版社11從世界發(fā)展趨勢展望我國風(fēng)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(nèi)容主要內(nèi)容： 風(fēng)力

14、發(fā)電系統(tǒng)的模型主要包括風(fēng)速模型，傳動系統(tǒng)模型，發(fā)電機(jī)模型和變槳距模型?；疽螅?首先分析和建立各個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的數(shù)學(xué)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組的模型，從而進(jìn)行仿真研究。2.2研究方法 （1）在風(fēng)速模型中不考慮風(fēng)向問題，從風(fēng)速問題出發(fā)以其變化特點(diǎn)出發(fā)，著重描述其隨機(jī)性和間歇性，用基本風(fēng)速，陣風(fēng)風(fēng)速，漸變風(fēng)速，和噪聲風(fēng)速來模擬風(fēng)速模型。 （2）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動系統(tǒng)主要是由風(fēng)輪轉(zhuǎn)子，低速軸，增速齒輪箱，高速軸和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子構(gòu)成的。本文以剛性軸為基礎(chǔ)，建立系統(tǒng)的剛性軸模型。 （3）發(fā)電機(jī)模型直接采用異步發(fā)電機(jī)，可以決了低功率時發(fā)

15、電機(jī)的效率問題，而且改善了低風(fēng)速時的葉尖速比，提高了風(fēng)能利用系數(shù)并降低了運(yùn)行時的噪聲 （4）從空氣動力學(xué)的角度考慮，當(dāng)風(fēng)速過高時，只有通過調(diào)整槳葉節(jié)距，改變氣流對葉片的攻角，從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動力轉(zhuǎn)矩，才能使功率輸出保持穩(wěn)定。當(dāng)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(tǒng)的存在是非常必要的。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(tǒng)是帶有死區(qū)的非線性系統(tǒng)。2.3擬解決的問題 系統(tǒng)在沒有控制策略的情況下，在風(fēng)速高于額定風(fēng)速時，風(fēng)輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的輸出功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定輸出功率。以1.5MW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為基礎(chǔ)，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(jī)的可能。同時，在長時間高風(fēng)速的情況下運(yùn)行，可能使風(fēng)力葉片和加速箱行星齒輪的壽命時限變短，不能達(dá)到設(shè)備的運(yùn)行要求且風(fēng)能利用系數(shù)比較低，基本運(yùn)行在 0.2 以下，必會造成風(fēng)能的極大浪費(fèi)。所以如何保證發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和機(jī)械低損耗以及不浪費(fèi)資源，是需要改進(jìn)的問題。 2.4預(yù)期研究結(jié)果 通過matlab數(shù)學(xué)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(shè)備的安全運(yùn)行2.5完成論文的進(jìn)度和時間 2017年 3月 9 日 3 月 23 日 文獻(xiàn)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(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師： 年 月 日所在系審查意見： 系主任： 年 月 日附件：參考文獻(xiàn)注釋格式學(xué)術(shù)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(shù)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(jìn)展. 無機(jī)化學(xué)學(xué)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(xué)術(shù)會議論文集 作者論文題目文集編者姓名學(xué)術(shù)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(guān)聯(lián)的研究見趙維勤，高崇壽編第五屆高能粒子產(chǎn)生和重離子碰撞理論研討會文集，北京：中國高等科學(xué)技術(shù)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(xué)出版社，1987101預(yù)印本 作者論文題目預(yù)印本編號（出版年份）例如：5Xiaofeng Guo and Jianwei QiuThe leading power corrections