海上风电场集电系统雷电过电压特性研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的及意义

目前，随着化石能源的日益紧张，环境问题越来越严峻，可再生能源技术在全球范围内快速发展.而风力发电是当前成本相对最低,技术相对成熟，且最具规模化发展潜力的可再生能源利用技术，风能已经成为替代化石能源的重要绿色能源。我国有着丰富的风能资源，风电已经成为继水电火电之后的第三大能源。风电能够带动各地区传统能源消费比重的逐渐下调，风电产业的发展现状对国家能源结构调整的意义重大。目前，中国风电产业已进入稳步增长阶段，风电新增装机未来几年将会维持在20%左右的增长[1~2]。海上风电是风电技术的前沿领域，也是近年来国际风电产业发展的重点领域。海上风电场由于风能质量好，风机工作时间长，对生态环境影响小的特点，更适合大型风电场的建设。德国等欧洲国家未来风电的主要发展就来自海上风力发电[3]。中国目前已建成的海上风电场有上海东海大桥海上风电场和江苏如东潮间带风电场。

随着风力发电技术的不断发展,兆瓦级大功率风力发电机组已经被越来越多的风电场开发商使用。风力发电机组的塔架高度、叶片长度随着发电功率的不断增加而增加,风力发电机组通常安装在比较空旷的地区或是沿海、海上环境,机组又属于凸起的物体。根据雷电选择特性,即"尖端放电"效应,机组在此类地区遭受雷击的概率较高[4]。而沿海地区风电机组位于沿海滩涂或海面上,有的高度已经超过80～100多米,成为闪电放电的主要目标,沿海地区风电雷击损失占整个风电产业雷击事故的80%以上[5]。海上风电场集电系统是风电场中重要部分。当雷电击中风机时，极易造成线路跳闸，影响电力系统安全稳定运行。在人们对风能发电要求越来越高的背景下，加强对集电系统雷电过电压特性的研究具有重要意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计（论文）基本内容：

1、学习了解海上风电场集电系统的构成、接线方式；

2、学习有关电力系统电磁暂态仿真软件；

3. 研究计划与安排

第一周：下达毕业设计任务书及要求，查阅国内外研究现状等文献；

第二周：查阅文献，讨论毕业设计任务和内容；

第三周：撰写并提交毕业设计开题报告；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]李俊峰，蔡丰波．乔黎明，等．2014中国风电发展报告[R]．北京：中国可再生能源学会风能专业委员会，2014．[2]王长路，王伟功，张立勇，等.中国风电产业发展分析[J].重庆大学学报, 2015, 38(1)：148-154.[3]European wind energy association, Copenhagen, 2012.《Renewable Power Generation Iet》, 2013, 7(4):309-310.[4]俞黎萍.浅谈风力发电机组的雷电防护措施.中国农机工业协会风能设备分会风能产业, 2014.[5]付国振、王海霞，等.沿海风电场雷电危害的特点及防护措施.S13防雷减灾论坛——雷电灾害与风险评估, 2012.[6]GLUSHAKOW B.Effective Lightning Protection For Wind Turbine Generators[J].IEEE Transactions on Energy Conversion, 2007, 22(1):214-222.[7]GuoZhen Fu.Characteristics of Lightning Damage to Coastal Wind Farms and Its Protective Measures.MeteorologicalandEnvironmentalResearch，2013(9):29-31 .[8]H Heckler，J Wosgien，M Wetter.New Lightning Current Arrester Design for Onshore and Offshore Wind Turbines[C].International Symposium on Lightning Protection, 2011:241-246.[9]AM Abd-Elhady，NA Sabiha，MA Izzularab.Overvoltage Investigation of Wind Farm Under Lightning Strokes[C].Conference on Renewable Power Generation, 2011, 2011:1-6.[10]RA Walling.Overvoltage Protection and Arrester Selection for Large Wind Plants.IEEE/PES Transmission Distribution Conference, 2008:1-5.[11]EH Camm，MR Behnke，O Bolado，M Bollen，M Bradt.Wind Power Plant Grounding, Overvoltage Protection, and Insulation Coordination.IEEE Power Energy Society General Meeting, 2009:1 - 8.[12]B Richter，V Crevenat.Lightning and Overvoltage Protection of Wind Power Farms.International Symposium on Lightning Protection, 2011:232-234.[13]S Sekioka，J Takami，S Okabe.Insulation coordination of a wind turbine and a power distribution line[C].2011 International Lightning Protection(XI SIPDA)．Fortaleza，Brazil：[s.n.]，2011：235—240．[14]赵海翔，王晓蓉.风电机组的雷电过电压分析.《电网技术》, 2004, 28(4):27-29.[15]M Davari，OA Mousavi，I Salabeigi.Analysis and Comparison of the Lightning Overvoltage in the AC Connected and VSC Based HVDC Connected Wind Farms.Tencon IEEE Region 10 Conference, 2009:1-6.[16]S Chuangpishet，A Tabesh.Matrix Interconnected Topology for DC Collector Systems of Offshore Wind Farms.Iet Conference on Renewable Power Generation, 2011:1-4.[17]B Vahidi，OA Mousavi，SH Hosseinian.Lightning Overvoltage Analysis in Wind Farm.Tencon IEEE Region 10 Conference, 2007:1-3.[18]RB Rodrigues，VMF Mendes，JPS Catalao.Indirect Effects of Lightning on Wind Turbines using EMTP-RV.International Conference on Power Engineering,2011:1-5.[19]潘俊文，罗日成，唐祥盛，等.风电场架空集电系统暂态过电压分析.《高压电器》, 2015(10):34-39.[20]李显强，王建国，王宇，等.风电场电缆集电系统雷电暂态数值计算[J].《高电压技术》, 2015, 41(5):1566-1573.[21]兰贞波，赵常威，阮江军.海底电缆_架空线线路雷击过电压分析与计算.《电力自动化设备》, 2014, 34(10):133-137.[22]赵发坤.基于PSCAD/EMTDC的海上风电场等效模型与无功补偿研究.《浙江大学》, 2014.[23]Yanbin，Zhang，Tianshu.Configuration and Setting of Protections for Wind Farm Collector System.《Electricity》, 2014(5):44-50.