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基于飞轮储能的风力发电系统输出功率平滑控制的开题报告
一、选题背景
风力发电是一种绿色、清洁、可再生的能源形式，是现代能源系统中的关键组成部分之一，具有较好的环境和经济效益。风力发电的局限性在于风速的不稳定性，这会对系统的输出功率产生明显的波动。风机的波动性会影响电力系统质量和市场稳定性，增加系统运行的成本。因此，研究风力发电系统输出功率的平滑控制策略具有重要的理论与实践意义。
在风力发电系统中，飞轮储能技术可以有效地存储和释放能量，对系统的输出功率平滑控制提供了技术支持。飞轮储能系统通过机械转动大力惯量的转子来存储机械能，在需要的时候通过转子的转动来释放能量。因此，飞轮储能技术可以提供较高的功率密度、快速响应的优点。结合飞轮储能技术和风力发电系统，可以有效地平滑功率波动。
二、研究内容
本文将基于飞轮储能的风力发电系统，研究如何实现输出功率的平滑控制。具体研究内容包括：
1.基于风机风速数据，建立风力发电系统的数学模型；
2.研究飞轮储能系统的机电特性，建立飞轮储能子系统的数学模型；
3.提出一种基于滑模控制的风力发电系统输出功率平滑控制策略，并对控制器进行设计和仿真；
4.针对控制器进行实验验证，并分析实验结果。
三、研究意义与创新性
1.本文将研究飞轮储能技术在风力发电系统中的应用，为提高风力发电系统的输出功率平滑性提供一种新的解决方案；
2.提出基于滑模控制的风力发电系统输出功率平滑控制策略，对风力发电系统输出功率的平滑控制技术做出了一定的理论贡献；
3.通过控制器的设计和仿真，验证了所提出的平滑控制策略的有效性，有助于实现风力发电系统的高效稳定运行。
四、研究方法与技术路线
本文将采用如下方法和技术路线：
1.研究风力发电系统的数学模型，并提出基于飞轮储能的系统的数学模型；
2.在MATLAB/Simulink平台上，建立风力发电系统和飞轮储能子系统的仿真模型，进行系统性能分析；
3.提出基于滑模控制的风力发电系统输出功率平滑控制策略；
4.设计平滑控制器，采用MATLAB/Simulink进行仿真和性能分析；
5.建立实验平台，进行实验验证；
6.分析实验结果，优化控制策略。
五、预期结果与实施进度
本文预期结果包括：
1.建立基于飞轮储能的风力发电系统数学模型；
2.提出基于滑模控制的输出功率平滑控制策略；
3.设计和实现适用于飞轮储能系统的控制器，并在仿真和实验中进行性能评估；
4.分析实验结果，验证所提出的控制策略的有效性和实用性。
实施进度：
任务|时间
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选题及论文开题|3周
文献调研及综述撰写|4周
建立数学模型|4周
系统仿真及性能分析|6周
设计控制器及仿真|6周
实验并分析实验结果|8周
论文写作|4周
论文定稿及答辩|2周
六、预期贡献
该研究的成果将对于优化风力发电的系统性能，提高它的输出功率平滑性具有显著的贡献。同时，提出的基于滑模控制的输出功率平滑控制策略，为其他类型的波动性能源的平滑控制提供了一种新的思路。最终，该研究有望为提高可再生能源在能源系统中的份额，提高现代能源系统的健康发展做出贡献。