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基于风过程的风电场尾流优化控制方法研究的开题报告
一、选题背景和意义
随着全球能源需求的增长，风力发电已成为最受欢迎的清洁、可再生能源之一。然而，风电场的风机布置和风能资源的不均匀分布导致存在明显的尾流效应。尾流会使下风的风机产生振荡并降低其功率输出，影响了发电效率和经济效益。因此，尾流优化控制成为当前风电场研究和应用的一个重要领域。
目前尾流优化控制方法主要包括风场布置优化和单个风机控制两种。在风场布置优化中，研究人员探索了不同的布置方式和排列方式以最小化尾流效应。然而，该方法的实施成本较高且对现有风电场难以实现改变。单个风机控制方法可以通过调整风机桨叶和转子方向来调节风机的输出功率和方向，但目前尚未找到一种既可以优化性能又可以控制尾流的措施。
因此，本文将基于风过程对风电场尾流优化控制方法进行研究，旨在探索可行、有效的尾流优化控制方式，提高风电场的发电效率和经济效益。
二、研究内容
本文将基于风过程分析尾流效应的特征和机理，研究风电场尾流优化控制的相关方法和策略，主要探索以下内容：
1.尾流特性分析：通过风洞实验或数值模拟等手段，对尾流效应的三维空间分布特征、速度和湍流强度等参数进行分析，为优化控制提供依据。
2.控制策略设计：设计合理的控制策略，包括基于模型预测控制、模糊控制和遗传算法等优化算法的控制方法，寻求最佳的风机控制参数和操作模式，提高风电场的发电效率和稳定性。
3.仿真实验验证：通过仿真实验验证所设计的控制策略的有效性和可行性，改进和优化控制方法，提高风电场的发电效率和经济效益。
三、研究计划和进度安排
1.第一阶段（1-3个月）：文献调研和理论研究
2.第二阶段（4-6个月）：尾流特性分析和模型建立
3.第三阶段（7-9个月）：控制策略设计和仿真实验验证
4.第四阶段（10-12个月）：结果分析和论文撰写
四、预期研究成果
该研究将探索新的尾流优化控制方法，提高风电场的发电效率和经济效益，有望获得以下成果：
1.对风电场尾流效应的机理和特性进行深入探讨，建立数学模型和理论基础。
2.提出可行、有效的风电场尾流优化控制策略，有效降低尾流效应，提高风机发电效率。
3.通过仿真实验验证控制策略的有效性和可行性，形成论文，并发表于国内外顶尖期刊和会议。
五、研究难点和风险防范措施
本研究的难点主要在于设计合适的数学模型和有效的控制策略，并通过实验验证其有效性。研究期间可能面临实验设备不完善、实验数据收集不足等风险，因此需要采取以下预防措施：
1.利用仿真软件进行尾流效应的模拟和控制方法的设计，避免由于实验条件导致的问题。
2.加强实验数据统计和处理的管理与质量控制，提高实验数据的准确性和可靠性。
3.多方合作，吸取多个领域的专家意见，从多个角度得到控制策略的反馈和优化。