风电场集总模型的建立及算例分析毕业设计

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1、风电场集总模型的建立及算例分析毕业设计目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题背景11.1.1能源问题及风力发电的兴起11.1.2国内外风力发电现状11.2研究现状41.3本文研究的主要内容6第2章变速恒频风电机模型82.1引言82.2风速模型82.3空气动力学模型102.4传动系统模型122.5双馈感应电机工作原理及数学模型132.5.1双馈感应电机工作原理132.5.2双馈感应电机动态模型132.6变速风力发电机组控制技术162.6.1桨距角控制172.6.2转速控制和无功功率控制172.7本章小结1

2、9第3章风电场集总模型203.1引言203.2变速风力机集总模型213.3风电场的等值及等值机群的划分223.3.1风电场的等值方法223.3.2风电场的等值机群的划分243.4算例分析26III3.4.1风电场结构263.4.2仿真结果303.5本章小结34结论36参考文献37致谢39附录140III第1章绪论第1章绪论1.1课题背景1.1.1能源问题及风力发电的兴起人类开发和利用自然能源的历史源远流长，然而在很长一段时间里，由于科学技术和开发手段的限制，这种能源的利用局限于农业和简单的手工业范围内。随着科技的飞速

3、发展，人们对能源的认识有了质的飞跃。工业的飞速发展以及电力系统的形成，使得人类对化石类燃料的需求达到了空前的境地，随之而来就是对地球环境的巨大的破坏。能源对于国家经济发展和提高人民生活水平极为重要,是国民经济的基础,是人类发展的动力。进入21世纪以来，能源问题已经成为人类所面临的最严峻的问题之一，许多地缘冲突以及环境恶化问题都是源于人类对化石燃料的过分依赖所导致的。联合国所做的一项能源调查报告中指出最有利于人类的清洁能源主要有水能、太阳能、生物质能以及风能，其中最具经济效益与发展前景的便是太阳能与风能。风能凭借其清洁

4、、可再生、分布广等众多优点而备受世界各国青睐，风能作为清洁可再生能源，储量巨大、分布广泛且无污染。目前风能最主要的利用方式风力发电越来越受到重视，风力发电也随之得到大力发展[1]。1.1.2国内外风力发电现状现代风力发电技术的发展兴起于20世纪70年代，但是当时受到科学技术、人力资源等方面的限制，风力发电技术发展相对缓慢。自1996年以后，全球风电机组装机年均增长率保持在20%以上，成为世界上增长最快的清洁能源。在20年以前，全球只有三四个国家真正意识到开发风能的重要性，其政府制定了一些有关的政策和法规来支持风电的发

5、展。到目前为止，开发风电的国家已经增加到25个，这些认识到新能源重要性的国家，在政策和法规上都出台了相应的规定，风力发电在许多国家如德国、西班牙、丹麦、美国和印度等得到了大规模的利用。同时，39第1章绪论风电的迅猛发展也为风力发电机组的制造开拓了广阔的市场，风电机组制造业每年新增产值在3000亿元以上，而且就其市场发展潜力来说，是非常巨大的。据世界风能协会（GWEC）的统计,2010年全世界风力发电装机容量194.4GW，比2009年增加了22.5%。按国家划分，风力发电装机容量中国（42287MW，占21.75%）

6、、美国（40180MW，占20.67%），其后是德国（27214MW，占14.00%）、西班牙（20676MW，占10.64%）、印度（13065MW，占6.72%）等。数年之前一直是德国、西班牙、丹麦等欧洲国家拉动世界风电开发，然而近两年中国、美国突飞猛进，今后风力发电可望成为欧洲、亚洲、北美的主要电力来源。从中长期来看，随着发展中国家经济的发展，中东、南美、非洲也将进行风力发电开发[2]。据国内资源报告表明，我国风能资源居世界前列，陆上可开发容量为2.53亿千瓦，海上更大，为6.0亿千瓦。我国风力发电的发展起步较

7、晚,1986年在山东荣城建立了我国第一个并网风力发电场。近几年来，随着国家风电特许项目的设立和《可再生能源法》的正式实施，我国风电事业进入了一个高速发展的阶段。2010年我国新增风电装机容量为1893万千瓦，仍保持全球新增装机容量排名第一的位置。与2009年末累计装机2580.5万千瓦相比，2010年装机容量增长率为73.3%。截止2010年底我国累计风电装机容量为4473万千瓦，首次超越美国跃居世界第一位。根据目前国内的增长趋势，中国工程院和国家发展改革委能源研究所的专家们预测：到2020年底，我国风电装机容量将达

8、到2亿千瓦。从1918年荷兰建成世界上第一个风电场至今，风电机组从最初的向蓄电池单独供电发展到现在的并网发电，呈现出单机容量大型化的发展趋势。现代风力发电系统由风能资源、风力发电机组、控制装置及监测显示装置等组成。风力发电机组是风电系统的关键设备，通常包括风轮机、发电机、变速器及相应控制装置，用来实现能量的转换。按转速变化情况区分有固定转速和变