1．风力发电系统的基本原理
a)了解风力发电的基本原理，以及当前的发展及应用情况。
b)风力发电机的结构与组成等。
2．风力发电控制系统模型的建立。
a)结合控制系统工作原理，风力发电系统的控制策略。
b)利用软件建模。
c)仿真，特例举例。
1.3.2 研究方法步骤
本设计是以我们学校现有的5KW风力发电机为原形进行的建模与仿真。具体方法步骤如下：
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授权声明
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风力发电系统的建模与仿真
摘
本篇论文主要介绍了风力发电机组的基本控制要求和控制策略，在定桨距风力发电机组控制系统仿真方面作了初步的探究和研究。通过控制系统保持了风力发电机组的安全可靠运行，并实现了稳定机组输出功率和优化功率曲线的控制功能。利用控制系统使风力发电系统在规定的时间内不出故障或少出故障，并在出故障之后能够以最快的速度修复系统使之恢复正常工作。
1.3.1 课题的研究内容和基本要求[7][8][9]
主要是通过MATLAB仿真软件，建立风力发电系统控制模型以及完整的风力发电样例系统模型，对自建的风力发电系统控制模型进行仿真分析，验证风力发电系统控制模型的可用性，并且通过单曲线绘图对模拟结果进行分析，并利用多曲线绘图模块产生可直接用于研究报告的模拟结果图形。以便通过控制系统保持了风力发电机组的安全可靠运行，并实现了稳定机组输出功率和优化功率曲线的控制功能。
第二阶段：70年代初期，世界上相继爆发的几次能源危机很大地促进了风力发电的发展。此时，丹麦己研制出“55一630kw”的系列化风力发电机组。
第三阶段：出现在80年代，西方各国如德国、美国等国家开展节能计划，加上各国的鼓励政策，如对风电经行减少税费，对风电经行投资支持等促进了风力发电的发展。
第四阶段：到了90年代，随着全球能源环境问题加剧，人们的画报意识增强，在这种呼声下，各国更加注重发展风力发电，在科学技术进步的强有力的推动下，风力发电的发展前景令人瞩目。
未来国外风力发电的发展有几个明显的趋势：一是发展海上风力发电技术在积极发展海上风力发电；二是风力发电机组向大型化发展，90年代，千瓦级的风力发电机组在欧洲广泛推广使用，在发达国家，兆瓦级的风力发电产品以初具规模，并呈稳步发展的势头；三是风力发电设备的生产制造技术不断成熟，可大大提高风力发电的发电效率，同时也能降低发电成本。今后应该将研发工作的重点放在如何在风速变化的情况下确保电网的稳定性。
53764台，装机容量75324.2MW，同比增长20.8%。
2001-2012年中国新增及累计风电装机容量
2006-2012年中国各区域累计风电装机容量
1.3 本论文的主要工作
在学习和掌握风力发电机组的基本控制要求和控制策略前提下,对定桨距风力发电机组控制系统仿真方面作初步的探究和研究。以使学生对大学所学的电气系统知识、自动化知识、电子技术和计算机技术知识综合运用于解决工程实践问题的能力进行有效的工程训练。
（ 2009 届）
毕业设计（论文）
题 目：风力发电系统的建模与仿真
学 院：嘉兴学院
专 业：电气工程及其自动化
班 级：电气091
学 号：***********
姓 名：******
指导教师：*******
教 务 处 制
年 月 日
诚信声明
我声明，所呈交的论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得＿＿＿＿＿＿或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。我承诺，论文中的所有内容均真实、可信。
我国有着丰富的风能资源，陆上的可开发风能有2.5亿千瓦左右，海上风能资源有10亿左右。几年来我国风力发电发展迅速，装机容量屡创新高，2009年我国风电新增装机容量1380.3万千瓦，增速超100%，增长速度最快。截止2010年底我国风电新增容量达1600万千瓦，累计装机容量达到4182.7万千瓦。
具中国风电协会统计，2012年，中国（不包括台湾地区）新增安装风电机组7872台，装机容量12960MW，同比下降26.5%；累计安装风电机组
第五步：对风力模型进行仿真并分析仿真结果。
2.1 风力发电的基本原理[10][11]
风力发电的原理是利用风带动风车叶片转动，将风能转化为机械能，然后机械能带动风力发电机发电。
图2-1风力发电原理图
风力发电机主要包含三部分∶风轮、机舱和塔杆。大型与电网接驳的风力发电机的最常见的结构，是横轴式三叶片风轮，并安装在直立管状塔杆上。
第一步：大量查阅国内外风力发电的相关资料，了解风力发电技术的发展趋势和最新动态。
第二步：确定风力发电机组的数学模型，主要有风速模型，风力发电机气动性能模型，传动系统动力学模型和感应电机模型。
第三步：学习MATLAB使用方法，研究MATLAB仿真建模的相关理论并使用其建模和仿真。
第四步：利用MATLAB仿真软件搭建仿真模块准备仿真。
Modeling and simulation of the wind power system
ABSTRACT
This paper mainly introduced the basic control requirements and control strategy of wind generating set, the fixed pitch wind turbine control system simulation has made a preliminary exploration and research. Through the control system to keep the safe and reliable operation of wind turbine, and realizes stable output power generating unit and the optimization of the control function of the power curve. Use control system to make wind power system within the prescribed period of time is not out of order or less out of order, andwhenfailedit willrepair with the quickest speed system to resume normal work.
本篇论文主要是通过MATLAB仿真软件，建立风力发电系统控制模型以及完整的风力发电样例系统模型，对自建的风力发电系统控制模型进行仿真分析，验证风力发电系统控制模型的可用性，并且通过单曲线绘图对模拟结果进行分析，并利用多曲线绘图模块产生可直接用于研究报告的模拟结果图形。
关键词：风力发电系统；建模；仿真
Keywords: wind power generation system; Modeling;Simulation
1 绪论
1.1风力发电系统的研究背景和意义[1][2]
工业生产的进步与发展带来的能源危机和环境问题，使得人们把目光转向可在生能源。以煤炭、石油、天然气、水利和核物质为原料的传统电力开发给环境造成了很大的负担，如环境污染、酸雨、气候异常、放射性废物处理、石油泄露等等。而风力发电对环境的影响则十分微小，具有显著的环境友好特性，是典型的清洁能源。
随着电力工业的飞速发展和对供电的需求，利用新能源发电日益受到人们的关注，风能资源是清洁的可再生能源，风力发电是新能源中技术最成熟、最具开发规模条件和商业化发展前景的发电方式之一。本次选题正是了解到发电系统的新趋势和国家节能减排的计划，对风力发电的研究产生了浓厚的兴趣。为了对风力发电系统的流程深入学习，熟悉一些建模仿真的实现方法，掌握一种仿真软件并且较好的应用，所以选择了风力发电系统的建模与仿真这个题目。
目前，在除水利发电以外的各种再生能源的开发中，风力发电的开发最具潜力，发电成本低，并且在技术上日趋成熟，从而形成一个新兴的产业，成为电力系统结构中相对增长速度最快的新能源发电。因此，对于风力发电技术的研究有着重要的意义。
风能是一种无污染、可持续发展的能源，近年来风能的利用越来越受到人类的重视。风力发电作为一种风能的主要利用形式正以前所未有的速度发展，风力发电代替传统能源发电的比例正逐步上升，并在电力系统受越来越受到欢迎和重视[3]。
近十年来，风力发电技术得到了飞速的发展和越来越广泛的应用。要进行风力发电系统的研究，传统的方法是将发电机与风轮机相连，在现场做实验，但是这样做成本较高并且可能影响电力系统的运行。仿真建模技术由于不受上述条件的限制，投入低，见效快，因而在风力发电的研究领域得到了越来越广泛的应用，极大地丰富了风力发电的研究手段[4]
1.2.2中国风力发电的发展状况[3][6]
风力发电在新能源发电技术中发展较为成熟，规模较大而且具有很好的发展前景，目前其发电成本已与其他常规发电方式相接近。中国的风能资源十分丰富。目前，我国主要使用国外生产的并网型风机，装机投产的大型风机也多位国外生产。在风机生产和研发方面，我国生产的风电机组最大功率为750千瓦，正在积极研发兆瓦级的放电设备。相信在不久的将来，兆瓦级的风电机组的研发成功和推广应用，中国的风电发展将取得突飞猛进的进步。
风力发电机组的研发和生产以欧洲国家为主，如丹麦、德国、美国等。其中丹麦的风力发电技术发展最早技术也较为成熟，德国的风力发电技术发展最快且发电量最大。印度的风力发电令人瞩目，是发展中国家中发展最快的国家。
到2003年底风电累计装机容量居前五位的国家依次是：德国（14612MW）、西班牙（6420MW）、美国（6361MW）、丹麦（3076MW）和印度（2120MW）。