1.1研究背景

如金常规能源的使用所引起的环境污染和生态环境的恶化问题已引起全世界的广泛关注，核能发电则面临核废料的处理问题，它们都不利于环境保护。风力发电是最有利于环境保护的发电方式，大力发展风能资源也被认为是一种非常有利于环保的有效措施[1]。随着风力发电技术的迅速发展和成本的降低，风力发电已被认为是一种主要的替代化石燃料发电的可再生能源发电方式，目前已得到各国的重视[6]。

作为高能耗和高污染的主要单位之一，港口的绿色发展已然成为港口实现可持续发展，不断提升竞争力的必然要求。在全球运输业务急剧增长的情况下，海运相比陆地运输模式有着明显的优势，得到迅速发展，这不仅因为其对基础设施需求较小，还因为以往海运很少出现交通阻塞，但海运业务迅猛发展的同时也对环境污染的控制造成了巨大压力[5]。

船舶靠港时通常采用辅机供电，而辅机在工作时向空气中大量排放主要成为二氧化碳（CO2）、氮氧化物（NOx）和硫氧化物（SOx）的污染物，根据国际海事组织（IMO）发布的数据，全球以柴油为动力的船舶每年向大气排放 1000 万吨NOx和850万吨SOx，造成严重污染;同时，船舶使用柴油电机产生的噪声也会对环境造成污染。如何减少污染物的排量以改善港口码头的空气质量已经成为相关部门亟待解决的问题。如果船舶靠港期间由陆地电源供电而不用柴油发电机就可有效解决这一问题；同时能源紧缺造成的国际原油价格的不断攀升也使得靠港船舶使用燃油发电的成本不断升高，采用岸电技术还可降低船舶运行成本，具有极大的社会、经济和环境效益[7]。

因此，如何实现建立大型风力发电场与船舶岸电协同控制是有利于建设绿色港口，进而实现港口节能减排与可持续发展。

1.2国内外研究现状

1.2.1 大型风电场国内外研究现状

随着风力发电技术的迅速发展和成本的降低，风力发电已被认为是一种主要的替代化石燃料发电的可再生能源发电方式，目前已得到各国的重视。我国风能资源主要分布于“三北”及东南沿海地区，大多远离负荷中心，因此我国风电多为大规模、集中式开发，远距离接入电网。我国已建成和拟建立八个千万千瓦级风电基地。风力发电与常规能源发电相比，有很大不同，输出功率依赖于风速，具有随机性和波动性。大规模风电场的接入对电网的稳定运行带来了影响。在分析风电接入对电网的影响时，首要问题是要解决风电场的建模问题，即风电场对电网呈现的外特性模型，包括稳定模型和动态模型。

大型风电场的建模思路分为两类，一类是采用详细模型，将风电场视为多台小容量的发电机、升压变压器和大量的连接线路加入到电力系统中，进行详细建模。这是一个高阶的数学模型，不仅增大了电力系统的阶数，也增加了潮流计算的时间，尤其是时域仿真所需的时间，同时，也会引起许多严重的问题，如模型的有效性、数据的修正等问题。基于此，等值模型被提出以描述大型风电场的各种稳态和动态行为。该方法从整个风电场对电网的影响出发，将风电场看作一个整体进行研究。研究目的不同，研究方法及侧重对象亦出现差异。本文针对大型风电场建模问题，对目前相关研究成果从四个方面：风速—风功率关系建模、稳态潮流计算模型、动态模型和暂态模型进行综述和分析，试图指出可进一步研究的方向。

1.2.2 绿色港口船舶岸电国内外研究现状