前言
第1章绪论1
1.1风能利用及风力发电历史2
1.2中国风能资源与开发前景4
1.2.1风能特点4
1.2.2我国风能资源分布特点及
开发前景5
1.2.3风电发展概况7
1.3风力发电技术现状与发展8
1.3.1风力发电机组的类型8
1.3.2大型水平轴并网风电机组的
基本结构10
1.3.3风力发电技术的发展状况11
1.4风电机组相关设计标准14
1.4.1国际电工委员会标准14
1.4.2国外主要风电标准15
1.4.3中国主要风电标准16
思考题17
第2章风能及其转换原理18
2.1风的种类及其特性18
2.1.1风的形成及其基本特性18
2.1.2全球性的风21
2.1.3地方性的风22
2.1.4平均风23
2.1.5脉动风27
2.1.6极端风29
2.1.7地形地貌对风的影响31
2.2风的测量与估计32
2.2.1风向的测量33
2.2.2风速的测量33
2.2.3风能估计34
2.3风能资源评估及风电场选址概述37
2.3.1风能资源评估38
2.3.2风电场选址38
2.4风能转换基本原理40
2.4.1叶片上的气动力40
2.4.2风能转换基础理论42
2.5风力机的特性46
2.5.1风轮空气动力特性46
2.5.2风力机的运行特性47
2.5.3实度对风力机特性的影响48
思考题50
第3章风力发电机组的结构51
3.1水平轴风电机组概述51
3.1.1风电机组的基本结构、性能
和类型51
3.1.2风电机组主要参数56
3.1.3风电机组设计级别60
3.2风轮61
3.2.1叶片61
3.2.2轮毂66
3.2.3变桨机构67
3.3风电机组传动系统69
3.3.1风轮主轴69
3.3.2增速齿轮箱71
3.3.3轴的连接与制动79
3.4机舱、主机架与偏航系统80
3.4.1机舱80
3.4.2主机架80
3.4.3偏航系统81
3.5塔架与基础84
3.5.1塔架84
3.5.2陆上风电机组的基础88
3.5.3海上风电机组的基础90
3.6风电机组其他部件91
思考题91
第4章风力发电机92
4.1发电机的工作原理92
4.1.1发电机的基本类型92
4.1.2直流发电机的基本工作原理94
4.1.3同步交流发电机的基本工作
原理95
4.1.4异步交流发电机的基本工作
原理97
4.2风力发电系统中的发电机98
4.2.1并网风电机组使用的发电机99
4.2.2离网风电机组使用的发电机100
4.3并网风力发电机101
4.3.1同步发电机101
4.3.2异步发电机103
4.3.3双馈异步发电机104
4.3.4直驱型发电机107
思考题110
第5章风力发电机组的控制及安全
保护111
5.1风力发电机组的控制技术111
5.1.1风力发电机组的基本控制
要求111
5.1.2风力发电机组的控制系统
结构114
5.1.3风力发电机组的运行控制
过程115
5.2风力机控制117
5.2.1风力机控制的空气动力学
原理117
5.2.2定桨距风力机控制118
5.2.3变桨距风力机控制119
5.2.4功率控制121
5.3发电机控制123
5.3.1风力发电机控制要求123
5.3.2异步风力发电机控制124
5.3.3双馈式发电机控制129
5.3.4直驱式发电机控制132
5.4风力发电机组信号检测135
5.4.1风速及风向信号检测135
5.4.2转速信号检测135
5.5控制系统的执行机构136
5.5.1制动保护系统137
5.5.2变桨距执行系统137
5.5.3偏航系统139
5.6风电机组的安全保护140
5.6.1风电机组安全保护系统设计140
5.6.2风电机组安全链系统141
5.6.3风力发电机组防雷保护142
思考题143
第6章垂直轴风力发电机组145
6.1垂直轴风力发电机组及其发展
概况145
6.1.1垂直轴风力发电机组的发展
概况145
6.1.2垂直轴风力机的类型146
6.1.3垂直轴风力机的主要特点148
6.2垂直轴风力机基本原理149
6.2.1阻力型垂直轴风力机149
6.2.2升力型垂直轴风力机151
6.3水平轴与垂直轴风力机的对比152
思考题153
第7章离网风力发电系统154
7.1离网风力发电机组的应用154
7.1.1向大用户直接供电154
7.1.2向农户、村落、农牧场供电155
7.2微、小型风力发电机组结构156
7.2.1叶片与风轮157
7.2.2调速装置157
7.2.3调向装置158
7.2.4发电机159
7.2.5塔架160
7.2.6蓄电池160
7.2.7控制器和逆变器160
7.3互补发电系统160
7.3.1风光互补发电系统160
7.3.2风力发电机与蓄电池系统162
7.3.3风力柴油互补发电系统164
7.4储能装置166
7.4.1蓄电池166
7.4.2抽水蓄能170
7.4.3飞轮储能170
7.4.4超导储能171
7.4.5其他储能方式171
思考题171
附录风力发电名词术语汉英对照172
参考文献178