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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