風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)

第1章風(fēng)能的開發(fā)與利用

1.1風(fēng)力發(fā)電的歷史變遷

1.2世界風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀與未來(lái)

1.3我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與未來(lái)

第2章風(fēng)能資源

2.1氣象學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

2.2風(fēng)的形成

2.3風(fēng)的特性

2.4我國(guó)的風(fēng)能資源分布特點(diǎn)

第3章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

3.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本類型

3.2水平軸風(fēng)力機(jī)的基本構(gòu)成

3.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

3.4水平軸風(fēng)力機(jī)的工作原理

3.5垂直軸風(fēng)力機(jī)的工作原理

3.6其他風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

第4章風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目概述

4.1風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目建議書

4.2風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目的可行性研究

4.3風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)

4.4風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址的選擇

第5章風(fēng)電場(chǎng)與電力系統(tǒng)

5.1風(fēng)電場(chǎng)容量與電力系統(tǒng)

5.2風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)的組成

5.3風(fēng)電場(chǎng)和電力系統(tǒng)的相互影響

5.4風(fēng)電場(chǎng)對(duì)環(huán)境的影響

5.5風(fēng)電場(chǎng)的產(chǎn)能預(yù)報(bào)

第6章風(fēng)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性

6.1引言

6.2風(fēng)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)概述

6.3風(fēng)能系統(tǒng)的資金成本

6.4運(yùn)行維護(hù)成本

6.5風(fēng)能價(jià)值

第7章風(fēng)力發(fā)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(guó)能源結(jié)構(gòu)與環(huán)境現(xiàn)狀

7.4中國(guó)可再生能源政策

附錄世界各國(guó)的可再生能源政策

附錄1 德國(guó)可再生能源發(fā)展?fàn)顩r和有關(guān)法律政策

附錄2 丹麥可再生能源發(fā)展?fàn)顩r和有關(guān)法律政策

附錄3 英國(guó)可再生能源發(fā)展?fàn)顩r和有關(guān)法律政策

附錄4 美國(guó)的可再生能源政策

附錄5 印度可再生能源政策

參考文獻(xiàn) 2100433B

本書是針對(duì)風(fēng)力發(fā)電專業(yè)編寫的教材。書中全面介紹了風(fēng)力機(jī)的發(fā)展史，世界風(fēng)能發(fā)展?fàn)顩r，風(fēng)的特性及我國(guó)的風(fēng)能資源分布特點(diǎn)，風(fēng)力機(jī)的基本組成，水平軸并網(wǎng)型風(fēng)力機(jī)的基本工作原理，風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目規(guī)劃與選址，風(fēng)力機(jī)的選型、運(yùn)輸與安裝，風(fēng)電場(chǎng)與電力系統(tǒng)的關(guān)系，風(fēng)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方式，風(fēng)能系統(tǒng)的成本構(gòu)成，以及世界可再生能源狀況、全球和中國(guó)的可再生能源政策。本書較全面地涵蓋了風(fēng)力發(fā)電相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，從政策、風(fēng)電發(fā)展史、風(fēng)力機(jī)的組成、風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)、風(fēng)電接人電力系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)等多方面對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)作了介紹。

本書覆蓋范圍廣，概念清晰，內(nèi)容豐富，深入淺出地介紹風(fēng)電的技術(shù)難點(diǎn)，適合我國(guó)從事風(fēng)電技術(shù)工作的師生、工程技術(shù)人員閱讀。

本書主要介紹了風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論、水平軸與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)、獨(dú)立運(yùn)行與互補(bǔ)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，最后介紹了風(fēng)力發(fā)電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。本書深入淺出，通俗易懂，學(xué)以致用。

本書可作為職業(yè)院校風(fēng)能與動(dòng)力技術(shù)專業(yè)、風(fēng)能與機(jī)械等專業(yè)教材，也可作為其他相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)參考書，還可以作為風(fēng)力發(fā)電知識(shí)的普及讀本，為從事風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的工程技術(shù)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(duì)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(diǎn)及應(yīng)用4

1.2風(fēng)能利用史5

1.2.1風(fēng)力發(fā)電技術(shù)出現(xiàn)以前的風(fēng)能利用5

1.2.2風(fēng)力發(fā)電發(fā)展簡(jiǎn)史7

1.3風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn)9

1.3.1風(fēng)力發(fā)電的意義9

1.3.2風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn)10

1.3.3風(fēng)力發(fā)電存在的問題10

1.4風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)11

1.4.1世界風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀11

1.4.2中國(guó)風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀13

1.4.3風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)14

習(xí)題15

第2章風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論16

2.1風(fēng)的測(cè)量16

2.1.1風(fēng)的形成及其特點(diǎn)16

2.1.2風(fēng)向測(cè)量21

2.1.3風(fēng)速測(cè)量22

2.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理23

2.2.1風(fēng)力機(jī)基本結(jié)構(gòu)特征23

2.2.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)能量轉(zhuǎn)換過程29

2.3風(fēng)力機(jī)的基本參數(shù)與基本理論31

2.3.1風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)的基本概念31

2.3.2風(fēng)力機(jī)基本理論35

2.3.3風(fēng)力機(jī)性能參數(shù)38

2.4風(fēng)力發(fā)電機(jī)種類與特性40

2.4.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)分類40

2.4.2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的種類及特征42

實(shí)訓(xùn)1風(fēng)速風(fēng)向儀安裝調(diào)試45

實(shí)訓(xùn)2小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能測(cè)試46

習(xí)題47

第3章水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)48

3.1水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理48

3.1.1水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程48

3.1.2水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率控制59

3.2水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)分析67

3.2.1小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)68

3.2.2大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)69

實(shí)訓(xùn)3水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)頭組裝77

實(shí)訓(xùn)4水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器組裝80

實(shí)訓(xùn)5水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝調(diào)試81

習(xí)題82

第4章垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)83

4.1垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基本概念84

4.1.1垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分類84

4.1.2垂直軸風(fēng)力機(jī)的工作原理88

4.1.3垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本結(jié)構(gòu)90

4.2垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理分析90

4.2.1垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片翼型90

4.2.2垂直軸風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能研究進(jìn)展94

4.2.3垂直軸風(fēng)機(jī)葉輪氣動(dòng)性能模型96

4.3垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)97

4.3.1垂直軸發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)97

4.3.2垂直軸風(fēng)電機(jī)組實(shí)驗(yàn)100

4.4垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最新應(yīng)用101

實(shí)訓(xùn)6垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)頭組裝102

實(shí)訓(xùn)7垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)安裝調(diào)試103

習(xí)題105

第5章獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)106

5.1獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成106

5.1.1獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的構(gòu)成106

5.1.2獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的供電方式108

5.2獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置110

5.2.1蓄電池的種類及其型號(hào)110

5.2.2蓄電池的主要性能參數(shù)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(lián)119

5.2.6蓄電池組容量選擇與計(jì)算120

5.2.7其他形式的蓄能裝置122

5.3獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制系統(tǒng)124

5.3.1風(fēng)力發(fā)電控制器的分類和基本參數(shù)124

5.3.2控制器的基本工作原理及總體結(jié)構(gòu)126

5.3.3控制系統(tǒng)的功能126

5.3.4風(fēng)力發(fā)電機(jī)常規(guī)控制內(nèi)容127

5.3.5控制系統(tǒng)對(duì)蓄電池充放電的控制機(jī)理130

5.4獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)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(shù)參數(shù)133

5.4.3逆變器的選用135

5.5獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的供電系統(tǒng)136

5.5.1直流系統(tǒng)136

5.5.2交流系統(tǒng)137

5.6獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)維修與保養(yǎng)及常見故障137

5.6.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維修與保養(yǎng)的主要內(nèi)容138

5.6.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的常見故障類型138

實(shí)訓(xùn)8獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)原理140

實(shí)訓(xùn)9獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的偏航系統(tǒng)141

習(xí)題142

第6章互補(bǔ)運(yùn)行發(fā)電系統(tǒng)143

6.1互補(bǔ)運(yùn)行發(fā)電系統(tǒng)概述143

6.1.1主要特點(diǎn)143

6.1.2主要類型143

6.2風(fēng)力光伏互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)144

6.2.1系統(tǒng)的組成144

6.2.2系統(tǒng)的特點(diǎn)148

6.2.3光伏電池發(fā)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(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟154

6.2.6風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用前景155

6.3風(fēng)力柴油互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)157

6.3.1系統(tǒng)的組成158

6.3.2系統(tǒng)的實(shí)用性評(píng)價(jià)160

6.3.3減少系統(tǒng)成本的措施161

實(shí)訓(xùn)10風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與維護(hù)162

實(shí)訓(xùn)11蓄電池組的安裝、常見故障檢測(cè)與維護(hù)163

實(shí)訓(xùn)12太陽(yáng)能電池發(fā)電原理研究與分析165

習(xí)題168

第7章并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)169

7.1恒速恒頻發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行169

7.1.1同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行控制169

7.1.2感應(yīng)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行控制170

7.2變速恒頻發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行172

7.2.1永磁同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行控制172

7.2.2雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行控制177

習(xí)題179

附錄180

附錄1風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)運(yùn)行規(guī)程(DL/T 666—1999)180

附錄2風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范(DL/T 5383—2007)183

附錄3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝配和安裝規(guī)范(GB/T 19568—2004)187

附錄4風(fēng)力發(fā)電機(jī)組——控制器技術(shù)條件(GB/T 19069—2003)190

附錄5風(fēng)力發(fā)電機(jī)組——控制器試驗(yàn)方法(GB/T 19070—2003)201

附錄6風(fēng)力發(fā)電機(jī)組——偏航系統(tǒng)技術(shù)條件(JB/T 10425.1—2004)204

附錄7風(fēng)力發(fā)電機(jī)組——偏航系統(tǒng)試驗(yàn)方法(JB/T 10425.2—2004)206

附錄8風(fēng)力發(fā)電機(jī)組——制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)條件(JB/T 10426.1—2004)210

附錄9風(fēng)力發(fā)電機(jī)組——制動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)方法(JB/T 10426.2—2004)215

參考文獻(xiàn)219 2100433B

第1篇 風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)篇 1

第1章 風(fēng)電場(chǎng)概述 1

1.1 風(fēng)能資源 1

1.2 風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃 31

1.3 風(fēng)電場(chǎng)構(gòu)成與接入系統(tǒng) 36

第2章 風(fēng)電機(jī)組電氣基礎(chǔ) 43

2.1 風(fēng)電機(jī)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(fā)電機(jī)基本原理 61

2.7 風(fēng)電機(jī)組電氣圖紙講解 64

第3章 風(fēng)電機(jī)組機(jī)械基礎(chǔ) 69

3.1 齒輪傳動(dòng) 69

3.2 螺栓與緊固 78

3.3 液壓與潤(rùn)滑 84

3.4 機(jī)械圖基本知識(shí) 100

第4章 風(fēng)電機(jī)組空氣動(dòng)力學(xué)及其設(shè)計(jì)基本要求 105

4.1 空氣動(dòng)力學(xué)基本概念 105

4.2 流體力學(xué)的基本方程 108

4.3 空氣動(dòng)力學(xué)基本理論 112

4.4 葉片翼型動(dòng)力學(xué) 114

4.5 風(fēng)電機(jī)組的功率調(diào)節(jié) 121

4.6 風(fēng)電機(jī)組的分類及主要部件 121

4.7 風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)的基本理論要求 123

4.8 風(fēng)電機(jī)組性能評(píng)價(jià)參數(shù) 126

第5章 指標(biāo)體系 130

5.1 風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行指標(biāo) 130

5.2 風(fēng)電機(jī)組可靠性指標(biāo) 137

5.3 風(fēng)電場(chǎng)可靠性指標(biāo) 140

第6章 風(fēng)電機(jī)組安全知識(shí)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(yè)現(xiàn)場(chǎng)要求 142

6.4 安全作業(yè)要求 145

6.5 吊裝安全 147

6.6 維護(hù)檢修安全 151

6.7 運(yùn)行安全 155

6.8 應(yīng)急處理 156

6.9 常用工具的使用 158

第2篇 風(fēng)電機(jī)組專業(yè)篇 184

第7章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述 184

7.1 機(jī)艙 185

7.2 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 187

7.3 偏航系統(tǒng) 187

7.4 變槳距機(jī)構(gòu) 188

7.5 液壓和制動(dòng)系統(tǒng) 188

7.6 發(fā)電機(jī) 188

7.7 控制系統(tǒng) 190

7.8 塔架與基礎(chǔ) 190

7.9 國(guó)產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介 194

第8章 風(fēng) 輪 196

8.1 葉片 196

8.2 輪轂 210

8.3 槳距系統(tǒng) 212

第9章 主 軸 220

9.1 主軸軸承布置 220

9.2 主軸的維護(hù)保養(yǎng) 221

第10章 聯(lián)軸器與制動(dòng)器 226

10.1 聯(lián)軸器 226

10.2 制動(dòng)系統(tǒng) 234

第11章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱 241

11.1 齒輪箱的類型 241

11.2 齒輪箱結(jié)構(gòu)和主要零部件 243

11.3 齒輪箱的使用及維護(hù) 250

11.4 齒輪箱更換的作業(yè)要求 253

第12章 三相交流發(fā)電機(jī) 264

12.1 交流發(fā)電機(jī)概述 264

12.2交流繞組 265

12.3 同步發(fā)電機(jī) 267

12.4 異步發(fā)電機(jī) 274

12.5 雙饋異步發(fā)電機(jī) 277

12.6 發(fā)電機(jī)維護(hù)保養(yǎng) 281

第13章 偏航系統(tǒng) 285

13.1 解纜和紐纜保護(hù) 285

13.2 偏航計(jì)數(shù)器 285

13.3 偏航系統(tǒng)組成 285

13.4 運(yùn)行與維護(hù) 295

13.5 異常處理 298

第14章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng) 299

14.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)概述 299

14.2 定槳距失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng) 300

14.3 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng) 302

14.4 風(fēng)電機(jī)組的安全系統(tǒng) 315

14.5 系統(tǒng)失電對(duì)風(fēng)機(jī)的影響 317

14.6 控制系統(tǒng)的故障與防護(hù) 317

14.7 風(fēng)電機(jī)組的參數(shù)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(jié)點(diǎn) 321

15.3 安全鏈特性 323

15.4 檢修維護(hù) 323

第16章 變頻器系統(tǒng) 326

16.1 風(fēng)電機(jī)組變頻器介紹 326

16.2 風(fēng)電變頻器的主要基本元件 330

16.3 風(fēng)電變頻器的基本結(jié)構(gòu) 335

16.4 變頻器的保護(hù) 337

16.5 變頻器一般測(cè)試與試驗(yàn) 340

16.6 變頻器日常檢查與保養(yǎng) 342

16.7 異常處理 343

第17章 防雷系統(tǒng) 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(hù)系統(tǒng) 345

17.4 防雷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要求 346

17.5 防雷系統(tǒng)工作原理 349

17.6 試驗(yàn)與檢測(cè) 349

17.7 運(yùn)行與維護(hù) 351

第18章 通訊系統(tǒng) 354

18.1 通訊方式 354

18.2 通訊系統(tǒng)常見故障 375

第3篇 箱式變壓器專業(yè)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(shù)參數(shù) 380

19.3 箱式變壓器組件的結(jié)構(gòu)與組件 383

19.5 箱式變壓器的保護(hù) 388

19.6 箱式變壓器的運(yùn)行及管理 389

19.7 箱式變壓器的試驗(yàn)及管理 392

19.8 箱式變壓器運(yùn)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(shí) 401

附 件 408

附件1：DLT 796-2012 風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)安全規(guī)程 408

附件2：DLT 666-2012 風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)運(yùn)行規(guī)程 414

附件3：DLT 797-2012 風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)檢修規(guī)程 424

相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 436

參考文獻(xiàn) 437