第一章绪论
1.1风力发电
近些年来，随着工业经济的发展，全球能源需求不断增加，而能源问题又事关国家稳定安全，传统能源的日益枯竭以及给环境带来很大的污染迫使各个国家政府都在积极的开发新型能源，如太阳能，风能，核能等。风能作为其中的一种新型能源，在进行幵发利用方面有很大的优势，全球风资源蕴藏量丰富，风来自大自然，取之不尽，用之不竭，据统计，全球风能储量大约为2.74X109MW,大约2X107MW可以供开发利用，并且风能是一种清洁能源，对环境几乎没有影响。风力发电是风能开发的一项最主要的分支，尤其是近年来随着全球用电需求量不断增加，电力供求的稳定又事关国家的工业生产和民生稳定，更进一步促进了风电行业的发展。2012年7月30日印度爆发的大规模停电直接影响到6亿多人，铁路系统完全瘫疫，其他交通系统也出现了严重拥堵现象，此次事件直接导致损失数十亿卢比，印度的能源安全及供电稳定使得各个国家进一步反思，而风电的开发利用能大大的缓解电力行业的危机。国际能源署在《2011年世界能源展望》中指出，目前全球大约有20%的人生活在供电不足或供电不稳定的地区，其中大部分位于撒哈拉以南的非洲和南亚以及其他的发展中国家，由于电力行业广泛渗透于各个行业，其停电问题会直接影响到国内生产总值，带来巨大经济损失，降低各个行业的生产率，进而影响到国家稳定，因此电力的供应问题严重阻碍了贫困地区的发展。风力发电发展己经有一段历史，其技术积累己经成熟，近些年来风电市场规模不断扩大，在一些国家己经占据一定规模，有效的缓解了能源危机和电力供应问题，风电也成为促进这些贫困地区经济发展的关键因素之一。
1.2国外风力发电行业的发展
丹麦，德国，美国，印度，西班牙等作为风电强国风力发电总量己占全国总发电量的很大比重。丹麦是最早开发风能资源的国家之一。丹麦国家靠海，国土面积较小，国内自然资源匮乏，但是风资源丰富，丹麦政府很早就意识到风资源幵发的潜力，在1891年就开始了风力发电的研宄。第一次世界大战期间，石油短缺，能源危机的影响使得丹麦政府对能源问题的进一步的重视，在此段时间内，风电行业发展迅速，在第一次世界大战期间，丹麦的风力发电已经取得一定的规模，己经占据农村发电量的1/4，第一次世界大战结束后，石油危机慢慢缓解，风力发电行业发展迟慢，一直不温不火。第二次世界大战期间，石油供应问题再次出现，此次能源危机有一次深深影响到的丹麦，丹麦政府大力促进风力发电行业的发展，出现了当时闻名世界的两家规模巨大的风电公司：Lykkegard和Smidth。1973年和1979年的能源危机又一次出现，又一次促进了丹麦的风力发电行业。目前，丹麦的风力发电水平世界领先，其生产的风电设备技术先进，销往世界各地，其国内的风电机组的装机容量也规模巨大，己经达到了 310万千瓦，占整个电网系统的20%,政府计划在2030年的时候达到50%。由于丹麦海上风资源丰富，近些年来，丹麦也积极开发海上风力发电，装机容量已经达到42千瓦，也己经形成了一定的市场规模，丹麦海上风电场如图1. 1所示：
德国政府一直在督促减少温室气体的排放，大力开发清洁能源，目前清洁电力己经占据国内总发电量的35%,计划到2050年达到80%，为促进这些进程，2004年，德国政府出台了《可再生能源法》，达到这一目标的关键因素将是风力发电，德国风力发电目前占全国发电总量的近8%,其中萨安州的风力发电比例高居榜首，风力发电规模达到了 40%。在达德斯海姆市，庞大的风车群在田野中形成了一个风车园。引人注目是，在挑选风车位置的时候，德国人要研究鸟类的迀徙路线，保证风车不会伤害鸟类；而且还可以利用地形掌握当地风的特性，以确保风车的最佳位置。德国未来风力发电的主力军将是海上风力发电，德国政府认为在2023年和2030年期间使得海上风力发电的总量达到20000至25000兆瓦是可行的，到时候海上风力发电将占据总用电量的15%。
第二章风力发电模型
2.1风的特性
风是最熟悉的自然现象。要了解风的形成必须了解包围着地球的大气的运动。大气的流动也像水流一样是从压力高处往压力低处流。太阳能正是形成大气压差的原因。由于地球自转轴与围绕太阳的公转轴之间存在66. 5度的夹角，因此对地球上不同地点，太阳照射角度是不同的，而且对同一地点一年365天中这个角度也是变化的。地球上某处所接受的太阳福射能正是与该地点太阳照射角的正弦成正比。地球南北极接受太阳福射能少，所以温度低，气压高；而赤道接受热量多，温度高，气压低。另外地球又绕自转轴每24h旋转一周，温度、气压昼夜变化。
由于大气的压差，大气从压力高的地方流向压力低的地方，然后引起空气的流动，自然就形成了风，风来自大自然，并且资源丰富，在地球上任何地方都存在风，有的地方由于地形地貌原因风资源比较丰富，有些地方相对贫乏，由于地形，气流等各方面的原因，风的速度和方向也呈现出很大的波动性，给风速的短期预测带来很大的挑战，近些年来虽然世界各国都在努力研宄风速预测方面的问题，也取得了一定的进展，但是预测结果还是有很大的误差。风速的长期动态还是有一定的规律可寻的，这是因为地形和气候的原因，长远来看呈现出其季节性规律。通过对自动记录仪记录的数据进行分析以后会发现风速的变化规律，通常说的风速是指测速地点的平均风速，而自然风则是瞬间激烈变动的紊流和平均风速相结合之后的风。人们为了研究风速的规律，把风速进行分解成两个分量，一个是缓慢变化的分量，一个是快速变化的分量，风速的均值在一定的尺度上可以认为是不变的，通过长期的观测记录来求得风速的平均值，以该均值为基础来预测该地的风资源的状况。风能研究领域中的webull分布就是这种风速平均值的一种反映[26]，但是由于webull分布的时间尺度太大，而风速的动态变化时间尺度很小，使得它不能很好地用于风力发电系统的动态仿真研究，只能应用于风能资源状况的研究。
第3章 基本模糊控制器设计.......... 35-44
3.1 精确量的模糊化......... 35-40
3.1.1 模糊控制器的语言变量.........35
3.1.2 量化因子与比例因子......... 35-36
3.1.3 语言变量的选取 .........36-37
3.1.4 语言变量论域上的模糊子集......... 37-39
3.1.5 一个确定数的模糊化......... 39-40
3.2 模糊控制算法 .........40-42
3.3 输出信息的模糊判决......... 42-43
3.4 本章小结 .........43-44
第4章 SVC 的模糊非线性控制研究.........44-59
4.1 控制系统概述 .........44-45
4.2 被控对象的数学模型......... 45-48
4.3 状态方程的线性化......... 48-50
4.4 控制器设计 .........50-56
4.5 系统仿真 .........56-58
4.6 本章小结......... 58-59
第5章 模糊电力系统稳定器......... 59-70
5.1 控制系统的特点......... 59-60
5.2 FPSS 控制算法分类......... 60-63
5.2.1 规则推理型FPSS......... 60-61
5.2.2 查表型FPSS......... 61
5.2.3 公式型FPSS......... 61-63
5.3 量化因子的调整 .........63-65
5.4 控制器设计方法 .........65-68
5.4.1 模糊化 .........65
5.4.2 模糊推理......... 65-66
5.4.3 解模糊化......... 66-68
5.5 小干扰下的仿真分析......... 68-69
5.6 本章小结 .........69-70
结论
风力发电技术己经很成熟，并且是一种清洁可靠的新能源，各个国家政府都在积极发展风电行业，风电市场规模不断扩大，同时风电并网也成为一种趋势，小规模的风电并网难度并不大，但是目前风电并网的规模越来越大，也带了了一些技术难题，例如大规模的风电并网势必会影响整个电网系统的稳定性，本文从风电并网的调度方面对此问题展开分析，主要的研宄的内容有以下几个方面：本文首先针对目前风电行业的发展历程以及市场前景进行了分析，对国内外的风电行业进行了探讨，然后对国内外目前遇到的风电发展的瓶颈进行了总结，这些瓶颈问题正是未来我们需要努力研宄和解决的方向，再然后本文说明了发展风电的优劣势，提出了风电调度的模型和本文应用的调度优化方法。
再进行了以上这些调查，探讨和说明之后，本文介绍了风的形成，风的特性，并且对风速进行建模，然后介绍了风力并网对电力系统造成的影响，对风电场的并网规模进行了研宄，然后对风电并入电网后所带来的一些备用成本进行了分析。
其次，本文介绍了常规的火电机组的建模方法，对常规机组的发电成本，约束条件进行了详细的数学描述，然后，本文提出了蛙跳萤火虫算法，对基本的萤火虫算法的优缺点进行分析之后，将随机蛙跳算法和萤火虫算法相结合，将全局最优解的思想也加入到了算法中，然后引入模拟退火算法，通过保留向劣解移动的概率来避免算法陷入局部极值，对于改进后的效果，本文用三个测试函数对改进的算法进行了验证，实验结果改进后的算法在收敛速度和求解精度方面都有了很大的改善。
最后，本文说明了所应用到的调度模型，包括调度的主要目标函数以及约束条件等，然后利用蛙跳萤火虫算法求解调度方案，再经过与基本萤火虫算法以及粒子群算法的对比之后，本文证明了蛙跳萤火虫算法解决含风电场的电力系统的经济调度问题的优越性，对于以后的实际应用具有很大的意义。
参考文献
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