基于海岛直流纳电网波浪能发电场关键技术研究

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1、博士学位论文基于海岛直流纳电网波浪能发电场关键技术研究作者姓名王坤林学科专业模式识别与智能系统指导教师田联房教授所在学院自动化科学与工程学院论文提交日期2015年12月TheKeyIssuesofWaveEnergyFarmsBasedonDCNanoGridinIslandsADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofEngineeringCandidate：WangKunlinSupervisor：Prof.TianLianfangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TM91

2、9,TK学校代号：10561学号：201010102955华南理工大学博士学位论文基于海岛直流纳电网波浪能发电场关键技术研究作者姓名：王坤林指导教师姓名、职称：田联房教授申请学位级别：工学博士学科专业名称：模式识别与智能系统研究方向：可再生能源利用研究论文提交日期：2015年12月29日论文答辩日期：2015年12月9日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：王国利，田联房，曾岳南，皮佑国，毛宗源主席：委员：华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他

3、个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：2015年12月10日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：保密，在年解

4、密后适用本授权书。√不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：2015年12月10日指导教师签名：日期：2015年12月10日摘要我国海域波浪能流密度较低，将使波浪能发电成本较大，其应用场合首选用电成本高昂的岛礁和海上仪器等。偏远岛礁和海上仪器等海上孤立用户缺乏土地资源，处于海洋特殊环境，难于发展太阳能、风能和生物质能等其他可再生能源，其能源解决方案首选海洋波浪能。因此，波能装置为海上孤立用

5、户供电是双向选择的结果。综合考虑波浪资源、海洋工程和运行维护等因素，单体波能装置供电能力是有限的。为了满足日益增长的海上孤立用户用电需求，投放波能装置群，建立波浪能发电场是有效途径之一。波浪运动具有往复特性，波能装置输出功率波动较大。海岛等孤立用户微电网体量十分微小，抵抗电源冲击能力十分有限。因此，波能装置群的并网接入方式、波浪能发电场稳定供电方式、波能装置发电系统特性、馈网变换器及其控制策略和波能装置监控等都是建立波浪能发电场急需解决的关键技术。波能装置发电系统特性是研究波浪能发电场并网接入方式和波能装置馈网变换器的基础。通过建模、推理、仿真和实验等研究方法，取得了波能装置液压发电系统

6、电阻负载模式和电压负载模式的特性公式，通过分析得出液压发电系统具有“电流源”特性，并据此提出直流纳电网技术。直流纳电网是在交流微电网结构中，由部分发电设备采用直流方式并网，与储能设备和直流用户等共同组成的相对独立的更小一级的直流电网。在波浪能直流纳电网中，波能装置群采用直流接入方式，实现海底电缆直流输电和海上可靠并联；蓄电池组提供直流母线，吸收波能装置群的功率波动；纳电网逆变器向海岛微电网供电，提供稳定可调度的电力。此外，直流纳电网技术方案使波浪能发电电力变换环节减少，使延迟消耗电力的路由效率提高10%以上。虽然液压发电系统通过不控整流可以直接并入直流纳电网，稳定可靠，但是液压发电系统的

7、转速不可调节、液压发电系统配置不灵活等。引入交错并联BOOST馈网变换器，通过建模和推理，建立了液压发电系统转速闭环控制结构，实现了转速控制。从液压发电系统的输出功率与转速成正比的特性推出，液压发电系统没有最大输出功率。提出液压发电系统馈网变换器采用最大效率转化控制策略。通过实验训练方法取得液压发电系统最佳压力——转速曲线，馈网变换器控制液压发电系统在每个完整发电周期都工作在最佳压力——转速曲线，最终实现最大效率转化控制。此外，针对