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1、风力发电并网稳定性研究毕业设计（论文）开题报告 Xx大学毕业设计(论文)开题报告 题 目风力发电并网稳定性研究 系 (院) 自动化系年级 专 业 电气工程与自动化 班级 学生姓名学号 指导教师 职称xxx教务处二?一一 年 三 月开题报告填表说明 1.开题报告是毕业设计(论文)过程规范管理的重要环节,是培养学生严谨务实工作作风的重要手段,是学生进行毕业设计(论文)的工作方案,是学生进行毕业设计(论文)工作的依据。 2.学生选定毕业设计(论文)题目后,与指导教师进行充分讨论协商,对题意进行较为深入的了解,基本确定工作过程思路,并根据课题要求查阅、收集文献资料,进行毕业实习(社会调查、现场考察、实
2、验室试验等),在此基础上进行开题报告。 3.课题的目的意义,应说明对某一学科发展的意义以及某些理论研究所带来的经济、社会效益等。 4.文献综述是开题报告的重要组成部分,是在广泛查阅国内外有关文献资料后,对与本人所承担课题研究有关方面已取得的成就及尚存的问题进行简要综述,并提出自己对一些问题的看法。 5.研究的内容,要具体写出在哪些方面开展研究,要突出重点,实事求是,所规定的内容经过努力在规定的时间内可以完成。 6.在开始工作前,学生应在指导教师帮助下确定并熟悉研究方法。 7.在研究过程中如要做社会调查、实验或在计算机上进行工作,应详细说明使用的仪器设备、耗材及使用的时间及数量。 8.课题分阶段
3、进度计划,应按研究内容分阶段落实具体时间、地点、工作内容和阶段成果等,以便于有计划地开展工作。 9.开题报告应在指导教师指导下进行填写,指导教师不能包办代替。 10.开题报告要按学生所在系规定的方式进行报告,经系主任批准后方可进行下一步的研究(或设计)工作。课题的目的意义: 随着现代工业的飞速发展,人类对能源的需求明显增加,而地球上可利用的常规能源日趋匮乏。据专家预测,煤炭还可开采221年,石油39年,天然气只能用60年。如何实现能源的持续发展,从而保证经济的可持续发展和社会的可持续发展,已经是各国政府必须解决的大问题,即能源战略问题。唯一的出路就是有计划的利用常规能源,节约能源,开发新能源和
4、可再生能源。现在作为占能源消耗首位的电能是二次能源,是由其他能源转换而来的。目前世界各国电能产生主要是靠火力发电。火力发电以碳氢化合物为主要成分的煤、重油等为燃料,燃烧后向大气排放SO2、CO2等有害气体及烟尘、SO2形成酸雨,对农作物、森林、建筑物及金属材料构成危害和腐蚀浪费。CO2形成温室效应,改变局部气候,造成各种自然灾害。为了减少火电对大气的污染,实现能源的持续发展。世界各国都在积极地发展风力发电。随着全世界风力发电装机容量的快速发展和风力发电机的成熟和不断完善,在今后10年,风力发电必将成为世界各国更加重视和重点开发的能源之一。 二、文献综述(分析国内外研究现状、提出问题,找到研究课
5、题的切入点,附主要参考文献,约2000字): 把风的动能转变成机械能,再把机械能转化为电能,这就是风力发电。风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。国内外研究现状: 风力发电是21世纪发展最快的一种可再生能源,随着风电场的容量越来越大,对系统的影响也越来越明显。研究风电并网对系统的影响已成为重要课题。早期风电的单机容量较小,大多采用结构简单,并网发电的异步发电机,直接和配电网相连,而风电场所在地区往往人口稀少,处于供电网络的末端,承受冲击的能力很弱,因此,风电很有可能对风电网带来谐波污染、电压波动及闪变问题,风电的随机性给发电和运行计划的制定
6、带来很多的困难。 目前,中、大型风力发电机组已在世界40多个国家海洋和陆地并网运行,风电增长率比其他的电源增长率的趋势要高。2005年国际风电市场份额的分布多样化进程呈发展趋势,有11个国家的装机容量高于1000MW,其中7个欧洲国家、3个亚洲国家、还有美国。2002年欧洲风能协会EWEA、绿色和平组织(Greenpence Internation)发表了“风力12”的报告。这次不是预测,而是从世界风能资源、世界电力需求的增长和电网容量、风电市场发展趋势和潜在的增长率、与核电等其它电源技术发展的比较及减排CO2等温室气体的排放要求,验证了风电达到世界电量的12%还是有可能的。 我国“十一五”国
7、家科技支撑重大项目“大功率风电机组研制与示范”支持2.5MW及以上双馈式变速恒频风电机组的研制、近海风电场建设关键技术的研制、大型风电机组相关标准的制定及风电技术发展分析等课题的研究。“十一五”末,我国风电技术的自主研发能力将会达到世界先进水平。 发电机的作用,是把由风轮得到的恒定转速,通过升速传递给发电机构均匀运转,因而把机械能转变为电能。风力发电机因风量不稳定,故其输出的是1325V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用。通常人们认为,风力发电的功率完全由风力发电机
8、的功率决定,总想选购大一点的风力发电机,而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电,而由电瓶把电能贮存起来,人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小,而不仅是机头功率的大小。在内地,小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电,持续不断的小风,会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能,也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用,获得500W甚至1000W乃至更大的功率输出。 异步电机作为发电机运行时,没有独立的励磁装置,并网发电机本身没有电压,因此并网时有一个过渡过程。异步发电机
9、并网时冲击电流的大小与网络电压的大小、发电机的暂态电抗及并网时的滑差有关。滑差越大交流暂态时的衰减时间就越长,并网时的冲击电流的有效值也就越大。发电机组与大电网并联时,合闸瞬间的冲击电流对发电机及电网的安全运行不会有太大影响。风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的,可能影响电网的电能质量,包括对电网的频率和电压也是有一定的影响的。风电场对电网的频率影响取决于风电场的容量占系统总容量的比例,当比例较大时,输出功率的波动性对电网的影响是很明显的,影响了一些电能质量和频率敏感负荷的正常工作。考虑到风电的不确定性,当风电由于停风失去出力后,会使电网的频率降低,特别是风电的
10、比重较大时会影响到系统的频率的稳定性。消除该影响的主要措施是提高系统的备用容量和采取优化的调度运行方式。 风电系统稳定问题主要是电压稳定的问题,因为普通的无功补偿方式是电容补偿,补偿量与接入的电压的平方成正比,当系统的电压水平降低时,无功补偿量就会下降很多的,而风电场对电网的需求就会上升,使电压水平得到显著的降低。由此可见,并网型风电场对电网的主要影响就是波动性和随机性引起的风电场出力随时间的变化难以准确预测,而导致风力发电接入系统是存在安全隐患。另外就是弱点网中风电注入功率过高而引起的电压稳定性降低。 与常规配电网保护不同,通过风电场与电力系统联络线的潮流有时是双向的,风力发电机组在有风是都
11、是和电网相连的,当风速在起动风速附近变化时,为防止风电机组频繁对接触器的损害,允许风电机组短期电动机运行,此时会改变联络线的潮流方向,继电保护装置应考虑到这种运行方式。其次,并网运行的异步发电机没有独立的励磁机构,在电网发生短路故障时,由于机端电压有所降低,异步发电机就能够提供短暂的冲击短路电流。 研究(设计)内容: 对主要风力发电机组类型进行对比研究,不同机型的发电机原理、结构、运行特性和对电力系统的影响不尽相同,有必要进行研究。 对风力发电机组并网方式进行比较分析研究,主要是同步发电机的并网方式和异步发电机的并网方式进行比较分析,并对目前主流的变速恒频风力发电机组中的双馈感应发电机进行重点
12、探讨。 电压水平是电力系统稳定运行的重要指标,研究了风力发电并网运行后电力系统的电压特性。 从风电场接入地区的中枢点电压水平、风电系统负荷的轻重、风电场的无功补偿容量大小等各个方面分析探讨影响风电机组最大注入功率的各种因素。 综合分析几种常用风力发电机的并网控制技术,分析比较它们各自应用于风力发电上的优缺点。并提出风力发电技术今后的发展趋势。 研究设计方法及技术路线 : 首先建立几种常用风力发电机的数学模型,建立风速、风力机模型,并利用已建立的数学模型对发电机原理进行探讨,研究各风力发电机的运行特性,并就各种发电机并网时对电网的影响进行理论探讨,特别是与电网有功、无功交换功率及对电网电压的影响
13、进行探讨,找出合适的并网运行控制方案。 参考文献:1刘亮,唐任远,孙雨萍.兆瓦级直驱式永磁风力发电机关键技术研究.山东大学硕士学位论文.2008.5 2任景.变速恒频风力发电机组动态模型及并网研究.电网与水力发电进展.2008.1 3张伟,韩肖清.异步风力发电系统并网仿真分析.太原理工大学硕士学位论文.2006.5 4Holdsworth L,Jenkins N,Strbac G.Electrical stability of large offshore wind farms.Seventh International Conference on AC-DC Power Transmissi
14、on.2001 5CHEDID R,MRAD F,BASMAM. Intelligent control for wind energy conversion systems.Wind Eng,19981 6宋伟,李昌禧.大型风力发电机组并网运行的探讨.河北电力技术.2002(4) 7吴俊玲,周双喜,孙建锋,陈寿孙,孟庆和.并网风力发电场的最大注入功率分析.电网技术.2004.10 8叶运骅.并网型变速风力发电机组的控制技术与策略.哈尔滨建筑大学学报.2002.12 9耿华,杨耕,马小亮.并网型风力发电机组的控制技术综述.电力电子技术.2006.12 10 何东升,刘永强,王亚.并网型风力发电
15、系统的研究.高电压技术.2008.1 11 Slootweg J G, Kling W L , Polinder H. Dynamic modeling of a wind turbine wit h doubly fed induction generator. IEEE Power Engineering Society Summer Meeting : Vol 1,2001三、课题研究的内容、方法和预期目标: 研究内容: 对主要风力发电机组类型进行对比研究,不同机型的发电机原理、结构、运行特性和对电力系统的影响不尽相同,有必要进行研究。 对风力发电机组并网方式进行比较分析研究,主要是同步发电机的并网方式和异步发电机的并网方式进行比较分析,并对目前主流的变速恒频风力发电机组中的双馈感应发电机进行重点探讨。研究方法: 首先建立几种常用风力发电机的数学模型,建立风速、风力机模型,并利用已建立的数学模型对发电机原理进行探讨,研究各风力发电机的运行特性,并就各种发电机并网时对电网的影响进行理论探讨,特别是与电网有功、无功交换功率及对电网电压的影响进行探讨,找出合适的并网运行控制方案。 预期目标: 预期成果为几种常见风力发电机组的并网运行控制方案,并以论文论文的
