毕业设计(论文)开题报告

题 目： 风力发电电能变换装置的研究与设计

学 院： 电气信息学院 专 业： 电气信息工程及其自动化 学生姓名： 许诺 学 号： 201001010218 指导老师： 浣喜明

2014年 3 月 9 日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。

4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。 文 献 综 述 1 风力发电与发电系统电能变换器介绍 伴随着世界经济的发展及人口的增长，人类对能源的需求增加，而从前以煤炭、石油为主的常规能源都存在有限性，且污染和破坏自然环境。而风能是一种清洁的可再生能源，并且资源丰富，有着无需开采、运输的特点[1]。有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。面对日益严峻的能源形势,化工燃料日益枯竭,全球范围的能源困局,迫使世界各国不得不讨论后续能源的接续问题[2]。风力发电因投资小、清洁无污染、资源分布广而受到人们的广泛关注。但由于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电量是波动的,当风电机组并网运行时,会影响电网的电能质量,如电压偏差、电压波动和闪变、谐波等[3],严重时会对弱电网的安全稳定性造成危害,因此风力发电场对接入电网的影响不容忽视。

1.1 风力发电的类型 目前风力发电系统分非直驱风力发电系统和直驱风力发电系统，前者主要采用齿轮箱对风轮机提速后，驱动常规异步发电机，而直驱风力发电在整个体系结构中，由于省去了增速齿轮箱，减小了风力发电机的体积和重量，省去了维护，降低了风力发电机的运行噪声[4]。所以要进行风力发电电能变换装置的研究与设计，先要对风力发电的类型有所了解。 1.2 风力发电电能变换的本质特点

风力是一种不稳定不可控的能源，所发出的电能电压不稳定，要并网利用必然得进行整流，将一部分电流并入电网，剩余的一部分，储存在蓄电池中。在此我们可以知道，电能转换器对风力发电系统的重要性。电能需要并入电网，就需要稳定的电流与稳定的电压，一定的功率。电能转换器就相当于风力发电机与电网之间的纽扣。同时要选择风力发电电能变换装置合适的电路，通过一系列的处理，如整流，蓄电池充电，逆变电路和斩波电路，静态开关。只有通过电能变换器，再通过合适的电路，最终打到风力发电的要求和目标。 2 中国的风力发电现状与趋势 2.1 中国的风力发电现状 中国风电2010年新增装机容量达到18.928兆瓦，占全球新增装机容量48%，超过美国，成为世界第一大风电市场[5]。中国风力发电行业发展前景广阔，预计在未来很长一段时间都将保持高速发展，与此同时盈利能力也将随着技术的日益成熟稳步提高。“十二五”期间，我国风电产业仍将持续每年10000兆瓦以上的新增装机速度，风电场建设、并网发电、风电设备制造等领域将成为投资的热点，并且有着非常好的市场前景。 Potential for Wind-Generated Electricity in China Wind offers an important alternative to coal as a source of energy for generation of electricity in China with the potential for substantial savings in carbon dioxide emissions. Wind fields derived from assimilated meteorological data are used to assess the potential for wind-generated electricity in China subject to the existing government-approved bidding process for new wind farms.Assuming a guaranteed price of 0.516 RMB (7.6 U.S. cents) per kilowatt-hour for delivery of electricity to the grid over an agreed initial average period of 10 years, it is concluded that wind could accommodate all of the demand for electricity projected for 2030, about twice current consumption. Electricity available at a concession price as low as 0.4 RMB per kilowatt-hour would be sufficient to displace 23% of electricity generated from coal[6].

2.2中国的风力发电趋势 根绝参考文献，可以知道，如今风力发电的几大趋势如下： 趋势一:海上风电高速膨胀。“十一五”的最后一年被业界公认为我国的海上风电元年。这一年,第一个海上风电示范项目———上海东海大桥风电场全部投运,国家能源局启动首批规模化海上风电场招标。中国风电几年的发展动摇了欧美的领先地位,为了维持自身优势,海上风电必然成为其下一个全力争夺的技术制高点。我国海上风电供电在全球未来的份额要超过30%。趋势二:风电机组大型化。谁能以更快的速度推出大型机组,谁就抢占了市场的制高点,至少目前是这样。国内众多风电整机企业就像军备竞赛一样,前两年还是千瓦级风机占主流,现在10MW级的已经紧锣密鼓地进行研发了。风机升级换代的间隔越来越短。国务院38号文件明确规定,优先发展3.0MW机组的技术,鼓励开发3.0MW以上的技术,这就是中国总结过去产业发展经验得出的结论。趋势三:风电机组电网友好、自动化。风电机组将越来越适应电网的新型控制模式,自动化程度越来越高。风电并网长期以来是我国乃至世界风电发展的瓶颈因素,并网难的原因很多,但从风电整机的角度看,电网逐步适应风电场的同时,风电机组更要适应电网的要求,如具有低电压穿越功能等。趋势四:走向国际市场[7]。风力发电趋势的改变也意味着风力发电对人们越来越重要，在今后的时间里，发展风力发电将成为经济发展与社会进步不可缺少的一部分。 3 风力发电的形式 风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋转，再通过增速器将旋转的速度提高来促使发电机发电。最简单的风力发电机可由叶片和发电机两部分构成。 风能有间歇性,且受地形和天气变化的影响大，其发电能力由风速和风力而定，因此风力发电输出的波动性也很大，不但影响电力系统的安全稳定运行，也会影响电能质量。电压波动和闪变是风力发电并网对电网电能质量的主要负面影响之一。电压波动的危害主要表现在照明灯光闪烁、电视机画面质量下降等设备的正常工作等。 如果风速不断增强，那么风电机组产生的电压波动和闪变也会越来越大。并网风电机组在启动、停止和发电机切换过程中也产生电压波动和闪变[8]。