第1章風能的開發與利用

1.1風力發電的歷史變遷

1.2世界風力發電現狀與未來

1.3我國風力發電的現狀與未來

第2章風能資源

2.1氣象學基礎知識

2.2風的形成

2.3風的特性

2.4我國的風能資源分布特點

第3章風力發電機組

3.1風力發電機組的基本類型

3.2水平軸風力機的基本構成

3.3風力發電機組設計基礎

3.4水平軸風力機的工作原理

3.5垂直軸風力機的工作原理

3.6其他風能轉換系統

第4章風電場項目概述

4.1風電場項目建議書

4.2風電場項目的可行性研究

4.3風電場的風力發電機

4.4風電場場址的選擇

第5章風電場與電力系統

5.1風電場容量與電力系統

5.2風電場接入系統的組成

5.3風電場和電力系統的相互影響

5.4風電場對環境的影響

5.5風電場的產能預報

第6章風能系統的經濟性

6.1引言

6.2風能系統經濟評價概述

6.3風能系統的資金成本

6.4運行維護成本

6.5風能價值

第7章風力發電政策

7.1世界可再生能源狀況

7.2全球可再生能源政策

7.3中國能源結構與環境現狀

7.4中國可再生能源政策

附錄世界各國的可再生能源政策

附錄1 德國可再生能源發展狀況和有關法律政策

附錄2 丹麥可再生能源發展狀況和有關法律政策

附錄3 英國可再生能源發展狀況和有關法律政策

附錄4 美國的可再生能源政策

附錄5 印度可再生能源政策

參考文獻 2100433B

本書是針對風力發電專業編寫的教材。書中全面介紹了風力機的發展史，世界風能發展狀況，風的特性及我國的風能資源分布特點，風力機的基本組成，水平軸并網型風力機的基本工作原理，風電場項目規劃與選址，風力機的選型、運輸與安裝，風電場與電力系統的關系，風能系統的經濟評價方式，風能系統的成本構成，以及世界可再生能源狀況、全球和中國的可再生能源政策。本書較全面地涵蓋了風力發電相關的技術領域，從政策、風電發展史、風力機的組成、風電場的建設、風電接人電力系統、經濟性評價等多方面對風電系統作了介紹。

本書覆蓋范圍廣，概念清晰，內容豐富，深入淺出地介紹風電的技術難點，適合我國從事風電技術工作的師生、工程技術人員閱讀。

本書主要介紹了風力發電基礎理論、水平軸與垂直軸風力發電機、獨立運行與互補運行風力發電系統、并網運行風力發電系統，最后介紹了風力發電相關標準。本書深入淺出，通俗易懂，學以致用。

本書可作為職業院校風能與動力技術專業、風能與機械等專業教材，也可作為其他相關專業課程的教學參考書，還可以作為風力發電知識的普及讀本，為從事風力發電領域的工程技術人員提供參考。

第1章緒論1

1.1能源與清潔能源1

1.1.1人類對能源的需求1

1.1.2能源的種類2

1.1.3清潔能源的特點及應用4

1.2風能利用史5

1.2.1風力發電技術出現以前的風能利用5

1.2.2風力發電發展簡史7

1.3風力發電的特點9

1.3.1風力發電的意義9

1.3.2風力發電的特點10

1.3.3風力發電存在的問題10

1.4風力發電的現狀與發展趨勢11

1.4.1世界風力發電的現狀11

1.4.2中國風力發電的現狀13

1.4.3風力發電的發展趨勢14

習題15

第2章風力發電基礎理論16

2.1風的測量16

2.1.1風的形成及其特點16

2.1.2風向測量21

2.1.3風速測量22

2.2風力發電機原理23

2.2.1風力機基本結構特征23

2.2.2風力發電機能量轉換過程29

2.3風力機的基本參數與基本理論31

2.3.1風力機空氣動力學的基本概念31

2.3.2風力機基本理論35

2.3.3風力機性能參數38

2.4風力發電機種類與特性40

2.4.1風力發電機分類40

2.4.2風力發電系統的種類及特征42

實訓1風速風向儀安裝調試45

實訓2小型風力發電機性能測試46

習題47

第3章水平軸風力發電機48

3.1水平軸風力發電機工作原理48

3.1.1水平軸風力發電機運行過程48

3.1.2水平軸風力發電機的功率控制59

3.2水平軸風力發電機結構分析67

3.2.1小型風力發電機基本結構68

3.2.2大中型風力發電機基本結構69

實訓3水平軸風力發電機機頭組裝77

實訓4水平軸風力發電機控制器組裝80

實訓5水平軸風力發電機安裝調試81

習題82

第4章垂直軸風力發電機83

4.1垂直軸風力發電機組基本概念84

4.1.1垂直軸風力發電機組的分類84

4.1.2垂直軸風力機的工作原理88

4.1.3垂直軸風力發電機組的基本結構90

4.2垂直軸風力發電機原理分析90

4.2.1垂直軸風力發電機的葉片翼型90

4.2.2垂直軸風機氣動性能研究進展94

4.2.3垂直軸風機葉輪氣動性能模型96

4.3垂直軸風力發電機組設計與實驗97

4.3.1垂直軸發電機組設計97

4.3.2垂直軸風電機組實驗100

4.4垂直軸風力發電機的最新應用101

實訓6垂直軸風力發電機機頭組裝102

實訓7垂直軸風力發電系統安裝調試103

習題105

第5章獨立運行的風力發電系統106

5.1獨立運行風力發電系統的組成106

5.1.1獨立運行風力發電機組的構成106

5.1.2獨立運行風力發電機組的供電方式108

5.2獨立運行風力發電系統的儲能裝置110

5.2.1蓄電池的種類及其型號110

5.2.2蓄電池的主要性能參數110

5.2.3鉛酸蓄電池114

5.2.4其他種類蓄電池117

5.2.5蓄電池組的串并聯119

5.2.6蓄電池組容量選擇與計算120

5.2.7其他形式的蓄能裝置122

5.3獨立運行風力發電系統的控制系統124

5.3.1風力發電控制器的分類和基本參數124

5.3.2控制器的基本工作原理及總體結構126

5.3.3控制系統的功能126

5.3.4風力發電機常規控制內容127

5.3.5控制系統對蓄電池充放電的控制機理130

5.4獨立運行風力發電系統的逆變裝置132

5.4.1逆變器的工作原理132

5.4.2逆變器的基本技術參數133

5.4.3逆變器的選用135

5.5獨立運行風力發電系統的供電系統136

5.5.1直流系統136

5.5.2交流系統137

5.6獨立運行風力發電系統維修與保養及常見故障137

5.6.1風力發電機組維修與保養的主要內容138

5.6.2風力發電機組的常見故障類型138

實訓8獨立運行風力發電系統原理140

實訓9獨立運行風力發電系統的偏航系統141

習題142

第6章互補運行發電系統143

6.1互補運行發電系統概述143

6.1.1主要特點143

6.1.2主要類型143

6.2風力光伏互補發電系統144

6.2.1系統的組成144

6.2.2系統的特點148

6.2.3光伏電池發電原理及其特性149

6.2.4蓄電池充電控制原理152

6.2.5系統的設計步驟154

6.2.6風光互補發電系統的應用前景155

6.3風力柴油互補發電系統157

6.3.1系統的組成158

6.3.2系統的實用性評價160

6.3.3減少系統成本的措施161

實訓10風光互補發電系統的安裝、調試與維護162

實訓11蓄電池組的安裝、常見故障檢測與維護163

實訓12太陽能電池發電原理研究與分析165

習題168

第7章并網運行風力發電系統169

7.1恒速恒頻發電機的并網運行169

7.1.1同步發電機的并網運行控制169

7.1.2感應發電機的并網運行控制170

7.2變速恒頻發電機的并網運行172

7.2.1永磁同步發電機的并網運行控制172

7.2.2雙饋感應發電機的并網運行控制177

習題179

附錄180

附錄1風力發電場運行規程(DL/T 666—1999)180

附錄2風力發電場設計技術規范(DL/T 5383—2007)183

附錄3風力發電機組裝配和安裝規范(GB/T 19568—2004)187

附錄4風力發電機組——控制器技術條件(GB/T 19069—2003)190

附錄5風力發電機組——控制器試驗方法(GB/T 19070—2003)201

附錄6風力發電機組——偏航系統技術條件(JB/T 10425.1—2004)204

附錄7風力發電機組——偏航系統試驗方法(JB/T 10425.2—2004)206

附錄8風力發電機組——制動系統技術條件(JB/T 10426.1—2004)210

附錄9風力發電機組——制動系統試驗方法(JB/T 10426.2—2004)215

參考文獻219 2100433B

第1篇 風力發電基礎篇 1

第1章 風電場概述 1

1.1 風能資源 1

1.2 風電場規劃 31

1.3 風電場構成與接入系統 36

第2章 風電機組電氣基礎 43

2.1 風電機組常用電氣元件 43

2.2 磁路和鐵磁材料 49

2.3 交流回路 50

2.4 整流與逆變 53

2.5 絕緣材料 58

2.6 發電機基本原理 61

2.7 風電機組電氣圖紙講解 64

第3章 風電機組機械基礎 69

3.1 齒輪傳動 69

3.2 螺栓與緊固 78

3.3 液壓與潤滑 84

3.4 機械圖基本知識 100

第4章 風電機組空氣動力學及其設計基本要求 105

4.1 空氣動力學基本概念 105

4.2 流體力學的基本方程 108

4.3 空氣動力學基本理論 112

4.4 葉片翼型動力學 114

4.5 風電機組的功率調節 121

4.6 風電機組的分類及主要部件 121

4.7 風電機組設計的基本理論要求 123

4.8 風電機組性能評價參數 126

第5章 指標體系 130

5.1 風電場運行指標 130

5.2 風電機組可靠性指標 137

5.3 風電場可靠性指標 140

第6章 風電機組安全知識及常用工具的使用 141

6.1 概述 141

6.2 人員基本要求 141

6.3 作業現場要求 142

6.4 安全作業要求 145

6.5 吊裝安全 147

6.6 維護檢修安全 151

6.7 運行安全 155

6.8 應急處理 156

6.9 常用工具的使用 158

第2篇 風電機組專業篇 184

第7章 風力發電機組概述 184

7.1 機艙 185

7.2 機械傳動系統 187

7.3 偏航系統 187

7.4 變槳距機構 188

7.5 液壓和制動系統 188

7.6 發電機 188

7.7 控制系統 190

7.8 塔架與基礎 190

7.9 國產風力發電機組簡介 194

第8章 風 輪 196

8.1 葉片 196

8.2 輪轂 210

8.3 槳距系統 212

第9章 主 軸 220

9.1 主軸軸承布置 220

9.2 主軸的維護保養 221

第10章 聯軸器與制動器 226

10.1 聯軸器 226

10.2 制動系統 234

第11章 風力發電機組齒輪箱 241

11.1 齒輪箱的類型 241

11.2 齒輪箱結構和主要零部件 243

11.3 齒輪箱的使用及維護 250

11.4 齒輪箱更換的作業要求 253

第12章 三相交流發電機 264

12.1 交流發電機概述 264

12.2交流繞組 265

12.3 同步發電機 267

12.4 異步發電機 274

12.5 雙饋異步發電機 277

12.6 發電機維護保養 281

第13章 偏航系統 285

13.1 解纜和紐纜保護 285

13.2 偏航計數器 285

13.3 偏航系統組成 285

13.4 運行與維護 295

13.5 異常處理 298

第14章 風力發電機組控制系統 299

14.1 風力發電機組控制技術概述 299

14.2 定槳距失速型風力發電機組控制系統 300

14.3 變速恒頻風力發電機組控制系統 302

14.4 風電機組的安全系統 315

14.5 系統失電對風機的影響 317

14.6 控制系統的故障與防護 317

14.7 風電機組的參數與性能 319

第15章 安全鏈 320

15.1 安全鏈類型介紹 320

15.2 安全鏈節點 321

15.3 安全鏈特性 323

15.4 檢修維護 323

第16章 變頻器系統 326

16.1 風電機組變頻器介紹 326

16.2 風電變頻器的主要基本元件 330

16.3 風電變頻器的基本結構 335

16.4 變頻器的保護 337

16.5 變頻器一般測試與試驗 340

16.6 變頻器日常檢查與保養 342

16.7 異常處理 343

第17章 防雷系統 345

17.1 雷電的形成 345

17.2 雷電過電壓的種類 345

17.3 防雷保護系統 345

17.4 防雷系統結構及設計要求 346

17.5 防雷系統工作原理 349

17.6 試驗與檢測 349

17.7 運行與維護 351

第18章 通訊系統 354

18.1 通訊方式 354

18.2 通訊系統常見故障 375

第3篇 箱式變壓器專業篇 377

第19章 箱式變壓器 377

19.1 變壓器基本工作原理 377

19.2 變壓器的技術參數 380

19.3 箱式變壓器組件的結構與組件 383

19.5 箱式變壓器的保護 388

19.6 箱式變壓器的運行及管理 389

19.7 箱式變壓器的試驗及管理 392

19.8 箱式變壓器運行異常及事故的處理 395

19.9 箱式變壓器的檢修及管理 398

19.10 電氣圖基本知識 401

附 件 408

附件1：DLT 796-2012 風力發電場安全規程 408

附件2：DLT 666-2012 風力發電場運行規程 414

附件3：DLT 797-2012 風力發電場檢修規程 424

相關技術標準 436

參考文獻 437