大规模海上风力发电系统的控制策略研究开题报告

1. 研究目的与意义

本课题的现状及发展趋势：海上风电作为可再生能源开发利用的重要方向之一，已成为全球风电发展的研究热点。我国海上风电发展前景十分广阔，在推进能源结构转型和承担环境保护升级任务中发挥了至关重要的作用，也是我国战略性新兴产业、科技产业和海洋经济发展的重要组成部分。经过十余年的发展，我国海上风电不断取得进步，发展形势也不断发生变化，很有必要进行阶段性的总结与展望。我国海上风电发展取得了瞩目的成绩，逐步缩小了与欧洲成熟市场的差距。同时我们也要清醒认识到我国海上风电发展还处于起步和成长阶段，面对广阔的海上风电市场，还需要继续寻找差距，不断提升发展质量。

本课题的价值：风力资源是取之不尽用之不绝的，利用风力发电可以减少环境污染，节省煤炭、石油等常规能源。风力发电技术成熟，在可再生能源中成本相对较低，有着广阔的发展前景。风力发电技术可以灵活应用，既可以并网运行，也可以离网独立运行，还可以与其它能源技术组成互补发电系统。风电场运营模式可以为国家电网补充电力，小型风电机组可以为边远地区提供生产、生活用电。

2. 研究内容和问题

基本内容：风力资源是取之不尽用之不绝的，利用风力发电可以减少环境污染，节省煤炭、石油等常规能源，海平面作为最大的地表面积，所以发展海上大规模风力发电变得更为重要，不仅可以节省其他能源的使用，还提供了环境保护。

本课题主要研究大规模海上风力发电系统的基本原理，建立大规模海上风力发电系统的电磁暂态仿真模型。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。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。目前的风电场主要分为陆上（包括滩涂）和海上。其中海上风电场又分为潮间带和中、深海域。基于电压源换流站的直流输电系统，采用全控电力电子器件，实现pwm调制技术，提高了海上风电场的电能传输的效率。运用matlab语言设计和验证系统，完成仿真验证，并完成毕业论文。

3. 设计方案和技术路线

研究方法：直驱式永磁同步电机无需增速设备，是大型海上风电场的主流机型。大规模海上风电场通过直流母线互相连接，对直流故障非常敏感，对海上风电场直流故障穿越进行研究，有着重要的应用价值。大规模海上风电场的拓扑结构非常复杂，包括电网环形拓扑、风电场环形拓扑、星形拓扑、中心环形拓扑等，需要对各种拓扑结构进行对比分析，实现优化控制。

4. 研究的条件和基础

在网上搜索大量的资料首先了解风力发电的原理，并且需要了解如何在海上大规模投入使用，在老师的指导下完成与大规模海上风力发电系统的控制策略研究和仿真验证。自己的不足之处就是了解的东西还不够多，需要从多方面更加透彻的了解海上风力发电的原理，价值以及可行性，并且更熟练使用matlab仿真软件。