風(fēng)能技術(shù)內(nèi)容簡(jiǎn)介

《風(fēng)能技術(shù)》是“新能源技術(shù)”叢書(shū)之一。風(fēng)能作為一種重要的可再生能源，其具有清潔、無(wú)污染、安全、儲(chǔ)量豐富的特點(diǎn)，受到世界各國(guó)的普遍重視?！讹L(fēng)能技術(shù)》主要講解了風(fēng)車(chē)和風(fēng)力發(fā)電發(fā)展史、風(fēng)的特性和風(fēng)能資源、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的布置、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)理論、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制等內(nèi)容?！讹L(fēng)能技術(shù)》內(nèi)容豐富、圖文并茂、重點(diǎn)突出、應(yīng)用性強(qiáng)。

1 風(fēng)車(chē)和風(fēng)力發(fā)電發(fā)展史

1．1 20世紀(jì)以前的風(fēng)力利用技術(shù)

1．2 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展簡(jiǎn)史

1．2．1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組誕生的背景

1．2．2 風(fēng)力發(fā)電的先驅(qū)者

1．2．3 以丹麥為中心的風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展史

1．2．4 20世紀(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)的發(fā)展

2 風(fēng)的特性和風(fēng)能資源

2．1 風(fēng)速功率譜

2．2 風(fēng)速隨高度變化

2．2．1 對(duì)數(shù)率分布

2．2．2 指數(shù)率分布

2．3 風(fēng)速頻率分布

2．4 風(fēng)能

2．5 地形和風(fēng)

2．5．1 日本各地由于區(qū)域地理環(huán)境形成的地形風(fēng)

2．5．2 峽谷風(fēng)

2．5．3 山脈對(duì)氣流的抬升作用

2．6 風(fēng)況分布圖

2．6．1 局部地區(qū)風(fēng)況預(yù)測(cè)模型LAwEPS

2．6．2 風(fēng)況分布圖

2．6．3 風(fēng)速的歷年變化

3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的布置

3．1 風(fēng)和風(fēng)能

3．2 風(fēng)的特性

3．2．1 海陸風(fēng)

3．2．2 山谷風(fēng)

3．2．3 季風(fēng)

3．2．4 高壓低壓引起的風(fēng)

3．2．5 臺(tái)風(fēng)

3．2．6 地理環(huán)境形成的地形風(fēng)

3．3 風(fēng)的統(tǒng)計(jì)分析

3．3．1 逐時(shí)、月、年平均風(fēng)速

3．3．2 風(fēng)向玫瑰圖

3．3．3 風(fēng)速頻率分布

3．3．4 威布爾分布

3．3．5 風(fēng)功率密度

3．4 年發(fā)電量

3．5 風(fēng)況數(shù)據(jù)的利用

3．5．1 風(fēng)況觀測(cè)站

3．5．2 日本的風(fēng)況分布圖

3．6 影響風(fēng)況的各種因素

3．6．1 地表面的粗糙度

3．6．2 地形

3．6．3 障礙物

3．7 風(fēng)況預(yù)測(cè)

3．7．1 基于風(fēng)況觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)況預(yù)測(cè)的方法

3．7．2 利用氣象模型進(jìn)行風(fēng)況預(yù)測(cè)方法

4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)理論

4．1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組種類(lèi)與特征

4．1．1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分類(lèi)

4．1．2 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

4．1．3 升力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和阻力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

4．2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)原理

4．2．1 升力與阻力

4．2．2 升力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

4．2．3 阻力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

4．3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的性能評(píng)價(jià)

4．3．1 功率系數(shù)

4．3．2 力矩系數(shù)

4．3．3 推力系數(shù)

4．3．4 葉尖速度比(尖速比)

4．3．5 實(shí)度

4．4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的理論最大功率

4．4．1 升力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最大功率系數(shù)

4．2 阻力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最大功率系數(shù)

5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的空氣動(dòng)力學(xué)

5．1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)理論

5．2 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

5．2．1 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組性能分析與工作原理

5．2．2 直徑20m的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

5．2．3 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)

5．3 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

5．3．1 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分類(lèi)

5．3．2 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特性

5．3．3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組性能推導(dǎo)與空氣動(dòng)力學(xué)

5．3．4 影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組性能的要素

5．3．5 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用葉片翼型

5．3．6 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組周?chē)鲌?chǎng)

5．3．7 關(guān)于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)

6 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6．1 概念設(shè)計(jì)

6．1．1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組形式

6．2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

6．2．1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

6．3 安全性與可靠性

6．3．1 控制裝置與安全系統(tǒng)

6．3．2 其他安全注意事項(xiàng)

6．3．3 冗余設(shè)計(jì)

6．3．4 安全系統(tǒng)動(dòng)作后恢復(fù)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)

6．3．5 安全保護(hù)裝置

6．4 載荷

6．4．1 解析條件的規(guī)定

6．4．2 以IEC載荷為基礎(chǔ)的解析

6．4．3 臺(tái)風(fēng)時(shí)的風(fēng)載荷計(jì)算條件的具體舉例

6．5 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成要素

6．5．1 葉片

6．5．2 輪轂．_

6．5．3 動(dòng)力系統(tǒng)

6．5．4 偏航系統(tǒng)

6．5．5 葉片槳距可變機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

6．5．6 發(fā)電機(jī)

6．5．7 其他機(jī)構(gòu)

7 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制

7．1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

7．1．1 轉(zhuǎn)數(shù)控制

7．1．2 方向控制

7．1．3 停機(jī)控制

7．2 發(fā)電機(jī)與運(yùn)轉(zhuǎn)方式

7．2．1 發(fā)電機(jī)

7．2．2 運(yùn)轉(zhuǎn)方式

7．3 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

7．3．1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率系數(shù)

……

8 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

9 風(fēng)力利用系統(tǒng)

10 評(píng)價(jià)利用風(fēng)能的經(jīng)濟(jì)性

11 風(fēng)能利用對(duì)環(huán)境的影響

12 風(fēng)力發(fā)電的展望

參考文獻(xiàn) 2100433B

1.全球氣候變暖，石油、天然氣和煤炭的供應(yīng)緊張，減排的呼聲日趨高漲，風(fēng)能、地?zé)?、太?yáng)能等清潔能源排上了議題。我國(guó)作為四大風(fēng)力發(fā)電國(guó)，需要大量懂技術(shù)的專(zhuān)業(yè)人才，風(fēng)能工程碩士應(yīng)運(yùn)而生。那么什么是風(fēng)能工程碩士呢？

2.風(fēng)能工程碩士屬于工程碩士的一個(gè)研究領(lǐng)域，全稱(chēng) Master of Schience in Wind Engineering。主要培養(yǎng)掌握風(fēng)能產(chǎn)業(yè)傳統(tǒng)設(shè)備，了解風(fēng)能產(chǎn)業(yè)最新發(fā)展動(dòng)向，設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)用風(fēng)能設(shè)備進(jìn)行動(dòng)力轉(zhuǎn)換的技術(shù)性人才。風(fēng)能工程碩士涉及機(jī)械、動(dòng)力、環(huán)境等領(lǐng)域，與動(dòng)力工程碩士、環(huán)境工程碩士、電氣工程碩士、機(jī)械工程碩士等均有聯(lián)系。

3.風(fēng)能工程碩士的主要課程有：噪音與震動(dòng) 、 結(jié)構(gòu)及材料力學(xué) 、 空氣動(dòng)力學(xué)及空氣彈性力學(xué) 、 可持續(xù)的能源系統(tǒng) 、 可持續(xù)的能源系統(tǒng)設(shè)計(jì) 、 網(wǎng)格集成及高壓電、發(fā)電機(jī)及電力電子技術(shù)、 控制系統(tǒng)及自動(dòng)化、環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)等

4.風(fēng)能工程碩士的選修課程有： 高級(jí)環(huán)境科學(xué) 、 能源的擴(kuò)展成本 、 能源貿(mào)易 、 高級(jí)風(fēng)電渦輪系統(tǒng) 、 高級(jí)動(dòng)力工程數(shù)學(xué)等

5.風(fēng)能工程碩士報(bào)名條件與軟件工程碩士、電子與通信工程碩士相同，無(wú)需工作年限，應(yīng)屆畢業(yè)生即可報(bào)考。

海上有豐富的風(fēng)能資源和廣闊平坦的區(qū)域，使得近海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。多兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在近海風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的商業(yè)化運(yùn)行是國(guó)內(nèi)外風(fēng)能利用的新趨勢(shì)。隨著風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展，陸地上的風(fēng)機(jī)總數(shù)已經(jīng)趨于飽和，海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)將成為未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。海上發(fā)電是國(guó)際風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域，是“方向中的方向”。

中國(guó)海上風(fēng)能資源儲(chǔ)量遠(yuǎn)大于陸地風(fēng)能，儲(chǔ)量10m高度可利用的風(fēng)能資源超過(guò)7億kW，而且距離電力負(fù)荷中心很近。上海已開(kāi)始海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)，到2010年，上海的風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到200-300兆瓦。為達(dá)到這一目標(biāo)，中國(guó)第一座長(zhǎng)距離跨海大橋東海大橋兩側(cè)將建成中國(guó)內(nèi)地首個(gè)海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。

風(fēng)能技術(shù)分為大型風(fēng)電技術(shù)和中小型風(fēng)電技術(shù)，雖然都屬于風(fēng)能技術(shù)，工作原理也相同，但是卻屬于完全不同的兩個(gè)行業(yè)。具體表現(xiàn)在：政策導(dǎo)向不同、市場(chǎng)不同、應(yīng)用領(lǐng)域不同、應(yīng)用技術(shù)更是不同，完全屬于同種產(chǎn)業(yè)中的兩個(gè)行業(yè)。因此，在中國(guó)風(fēng)力機(jī)械行業(yè)會(huì)議上已經(jīng)把大型風(fēng)電和中小型風(fēng)電區(qū)分出來(lái)分別對(duì)待。此外，為滿足市場(chǎng)不同需求，延伸出來(lái)的風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)不僅推動(dòng)了中小型風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，還為中小型風(fēng)電開(kāi)辟了新的市場(chǎng)。

風(fēng)電技術(shù)大型風(fēng)電技術(shù)

我國(guó)大型風(fēng)電技術(shù)與國(guó)際還有一定差距。大型風(fēng)電技術(shù)起源于丹麥、荷蘭等一些歐洲國(guó)家，由于當(dāng)?shù)仫L(fēng)能資源豐富，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)受到政府的助推，大型風(fēng)電技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展在國(guó)際上遙遙領(lǐng)先。我國(guó)政府也開(kāi)始助推大型風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，并出臺(tái)一系列政策引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。大型風(fēng)電技術(shù)都是為大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)的，而大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用區(qū)域?qū)Νh(huán)境的要求十分嚴(yán)格，都是應(yīng)用在風(fēng)能資源豐富而資源有限的風(fēng)場(chǎng)上，常年接受各種各樣惡劣環(huán)境考研。環(huán)境的復(fù)雜多變性，對(duì)技術(shù)的高度要求就直線上升。國(guó)內(nèi)大型風(fēng)電技術(shù)普遍還不成熟，大型風(fēng)電的核心技術(shù)仍然依靠國(guó)外，國(guó)家政策的引導(dǎo)使國(guó)內(nèi)的風(fēng)電項(xiàng)目迅猛在各地上馬，都期望能借此分得一杯羹。名副其實(shí)的“瘋電”借著政策的東風(fēng)開(kāi)始燎原之勢(shì)。雖然風(fēng)電項(xiàng)目紛紛上馬，但多為配套類(lèi)型，完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型風(fēng)電系統(tǒng)技術(shù)和核心技術(shù)少之又少。還需經(jīng)歷幾年環(huán)境考驗(yàn)的大型風(fēng)電技術(shù)才能逐漸成熟。此外，大型風(fēng)電技術(shù)中發(fā)電并網(wǎng)的技術(shù)還在完善，一系列的問(wèn)題還在制約大型風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展。

風(fēng)電技術(shù)中小型風(fēng)電技術(shù)

我國(guó)中小型風(fēng)電技術(shù)可以與國(guó)際相媲美。在本世紀(jì)70年代中小型風(fēng)電技術(shù)在我國(guó)風(fēng)況資源較好的內(nèi)蒙、新疆一帶就已經(jīng)得到了發(fā)展。最初中小型風(fēng)電技術(shù)被廣泛應(yīng)用在送電到鄉(xiāng)的項(xiàng)目，為一家一戶的農(nóng)牧民家用供電。隨著技術(shù)的更新不斷的完善與發(fā)展，不僅能單獨(dú)應(yīng)用還能與光電組合互補(bǔ)，已被廣泛應(yīng)用于分布式獨(dú)立供電。這些年來(lái)隨著我國(guó)中小型風(fēng)電出口的穩(wěn)步提升，在國(guó)際上，我國(guó)的中小型風(fēng)電技術(shù)和風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)已躍居國(guó)際領(lǐng)先地位。

中小型風(fēng)電技術(shù)成熟受自然資源限制相對(duì)較小，作為分布式獨(dú)立發(fā)電效果顯著。不僅可以并網(wǎng)，而且還能結(jié)合光電形成更穩(wěn)定可靠的風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)，況且技術(shù)完全自主國(guó)產(chǎn)化。無(wú)論從技術(shù)還是價(jià)格在國(guó)際上都十分具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際上已打響了中小型風(fēng)電的中國(guó)品牌。在國(guó)內(nèi)最具技術(shù)優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)力的中小型風(fēng)力發(fā)電一直是被政府和政策遺忘的一個(gè)角落。究其原因，在早期國(guó)家一直把中小型風(fēng)力發(fā)電定位到內(nèi)蒙、新疆等偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)牧民使用且歸入農(nóng)機(jī)類(lèi)，價(jià)格低廉、粗制濫造、性能可靠度低、安全無(wú)保障、使用地多為人煙稀少區(qū)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)大多都在喪失可靠性的前提下大打價(jià)格戰(zhàn)，在人們潛意識(shí)里形成較差的認(rèn)識(shí)，因此得不到國(guó)家的重視和發(fā)展。

國(guó)內(nèi)中小型風(fēng)電的技術(shù)中“低風(fēng)速啟動(dòng)、低風(fēng)速發(fā)電、變槳矩、多重保護(hù)等等”一系列技術(shù)得到國(guó)際市場(chǎng)的矚目和國(guó)際客戶的一致認(rèn)可，已處于國(guó)際領(lǐng)先地位。況且中小型風(fēng)電技術(shù)最終是為滿足分布式獨(dú)立供電的終端市場(chǎng)，而非如大型風(fēng)電技術(shù)是滿足發(fā)電并網(wǎng)的國(guó)內(nèi)壟斷性市場(chǎng)，技術(shù)的更新速度必須適應(yīng)廣闊而快速發(fā)展的市場(chǎng)需求。

風(fēng)電技術(shù)風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)

風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)整合了中小型風(fēng)電技術(shù)和太陽(yáng)能技術(shù)，綜合了各種應(yīng)用領(lǐng)域的新技術(shù)，其涉及的領(lǐng)域之多、應(yīng)用范圍之廣、技術(shù)差異化之大，是各種單獨(dú)技術(shù)所無(wú)法比擬的。

風(fēng)能和太陽(yáng)能是全球在新能源利用方面技術(shù)最成熟、最具規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的行業(yè)，單獨(dú)的風(fēng)能和單獨(dú)的太陽(yáng)能都有其開(kāi)發(fā)的弊端，而風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電兩者互補(bǔ)性的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了兩種新能源在自然資源的配置方面、技術(shù)方案的整合方面、性能與價(jià)格的對(duì)比方面都達(dá)到了對(duì)新能源的綜合利用最合理，不但降低了滿足同等需求下的單位成本，而且擴(kuò)大了市場(chǎng)的應(yīng)用范圍，還提高了產(chǎn)品的可靠性。

此外，太陽(yáng)能和風(fēng)能同屬新能源，太陽(yáng)能比風(fēng)能起步要晚的多。太陽(yáng)能光伏發(fā)電30元/瓦左右的價(jià)格受到大眾認(rèn)可，可是轉(zhuǎn)換效率僅有15%左右;中小型風(fēng)力發(fā)電的價(jià)格僅為同等功率的1/5-1/6時(shí)，轉(zhuǎn)換效率卻有60%-80%，如此低的價(jià)格更有甚者還在壓低。光電生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成的污染遠(yuǎn)大于風(fēng)電，卻比風(fēng)電能得到長(zhǎng)足的發(fā)展，這樣的對(duì)比反差耐人沉思。如果從人們用能的角度考慮，最終是為了滿足用電，從發(fā)電量來(lái)衡量風(fēng)能的成本要比太陽(yáng)能經(jīng)濟(jì)許多。

風(fēng)光互補(bǔ)整合了太陽(yáng)能和風(fēng)能優(yōu)勢(shì)，不僅為“節(jié)能、減排”開(kāi)辟了新的天地，而且以應(yīng)用科學(xué)來(lái)滿足人類(lèi)需求方面，為世界進(jìn)入第四次革命打開(kāi)了新的一頁(yè)。