《風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)》

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(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)展簡史7

1.3風(fēng)力發(fā)電的特點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11

1.4.1世界風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀11

1.4.2中國風(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)的測量16

2.1.1風(fēng)的形成及其特點16

2.1.2風(fēng)向測量21

2.1.3風(fēng)速測量22

2.2風(fēng)力發(fā)電機原理23

2.2.1風(fēng)力機基本結(jié)構(gòu)特征23

2.2.2風(fēng)力發(fā)電機能量轉(zhuǎn)換過程29

2.3風(fēng)力機的基本參數(shù)與基本理論31

2.3.1風(fēng)力機空氣動力學(xué)的基本概念31

2.3.2風(fēng)力機基本理論35

2.3.3風(fēng)力機性能參數(shù)38

2.4風(fēng)力發(fā)電機種類與特性40

2.4.1風(fēng)力發(fā)電機分類40

2.4.2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的種類及特征42

實訓(xùn)1風(fēng)速風(fēng)向儀安裝調(diào)試45

實訓(xùn)2小型風(fēng)力發(fā)電機性能測試46

習(xí)題47

第3章水平軸風(fēng)力發(fā)電機48

3.1水平軸風(fēng)力發(fā)電機工作原理48

3.1.1水平軸風(fēng)力發(fā)電機運行過程48

3.1.2水平軸風(fēng)力發(fā)電機的功率控制59

3.2水平軸風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu)分析67

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

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

實訓(xùn)3水平軸風(fēng)力發(fā)電機機頭組裝77

實訓(xùn)4水平軸風(fēng)力發(fā)電機控制器組裝80

實訓(xùn)5水平軸風(fēng)力發(fā)電機安裝調(diào)試81

習(xí)題82

第4章垂直軸風(fēng)力發(fā)電機83

4.1垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組基本概念84

4.1.1垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組的分類84

4.1.2垂直軸風(fēng)力機的工作原理88

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

4.2垂直軸風(fēng)力發(fā)電機原理分析90

4.2.1垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的葉片翼型90

4.2.2垂直軸風(fēng)機氣動性能研究進展94

4.2.3垂直軸風(fēng)機葉輪氣動性能模型96

4.3垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計與實驗97

4.3.1垂直軸發(fā)電機組設(shè)計97

4.3.2垂直軸風(fēng)電機組實驗100

4.4垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的最新應(yīng)用101

實訓(xùn)6垂直軸風(fēng)力發(fā)電機機頭組裝102

實訓(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章獨立運行的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)106

5.1獨立運行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成106

5.1.1獨立運行風(fēng)力發(fā)電機組的構(gòu)成106

5.1.2獨立運行風(fēng)力發(fā)電機組的供電方式108

5.2獨立運行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)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(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算120

5.2.7其他形式的蓄能裝置122

5.3獨立運行風(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)電機常規(guī)控制內(nèi)容127

5.3.5控制系統(tǒng)對蓄電池充放電的控制機理130

5.4獨立運行風(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獨立運行風(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獨立運行風(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)電機組維修與保養(yǎng)的主要內(nèi)容138

5.6.2風(fēng)力發(fā)電機組的常見故障類型138

實訓(xùn)8獨立運行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)原理140

實訓(xùn)9獨立運行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的偏航系統(tǒng)141

習(xí)題142

第6章互補運行發(fā)電系統(tǒng)143

6.1互補運行發(fā)電系統(tǒng)概述143

6.1.1主要特點143

6.1.2主要類型143

6.2風(fēng)力光伏互補發(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)計步驟154

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

6.3風(fēng)力柴油互補發(fā)電系統(tǒng)157

6.3.1系統(tǒng)的組成158

6.3.2系統(tǒng)的實用性評價160

6.3.3減少系統(tǒng)成本的措施161

實訓(xùn)10風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與維護162

實訓(xùn)11蓄電池組的安裝、常見故障檢測與維護163

實訓(xùn)12太陽能電池發(fā)電原理研究與分析165

習(xí)題168

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

7.1恒速恒頻發(fā)電機的并網(wǎng)運行169

7.1.1同步發(fā)電機的并網(wǎng)運行控制169

7.1.2感應(yīng)發(fā)電機的并網(wǎng)運行控制170

7.2變速恒頻發(fā)電機的并網(wǎng)運行172

7.2.1永磁同步發(fā)電機的并網(wǎng)運行控制172

7.2.2雙饋感應(yīng)發(fā)電機的并網(wǎng)運行控制177

習(xí)題179

附錄180

附錄1風(fēng)力發(fā)電場運行規(guī)程(DL/T 666—1999)180

附錄2風(fēng)力發(fā)電場設(shè)計技術(shù)規(guī)范(DL/T 5383—2007)183

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

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

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

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

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

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

附錄9風(fēng)力發(fā)電機組——制動系統(tǒng)試驗方法(JB/T 10426.2—2004)215

參考文獻219 2100433B

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、獨立運行與互補運行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)運行風(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)能與動力技術(shù)專業(yè)、風(fēng)能與機械等專業(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。

本書是針對風(fēng)力發(fā)電專業(yè)編寫的教材。書中全面介紹了風(fēng)力機的發(fā)展史，世界風(fēng)能發(fā)展?fàn)顩r，風(fēng)的特性及我國的風(fēng)能資源分布特點，風(fēng)力機的基本組成，水平軸并網(wǎng)型風(fēng)力機的基本工作原理，風(fēng)電場項目規(guī)劃與選址，風(fēng)力機的選型、運輸與安裝，風(fēng)電場與電力系統(tǒng)的關(guān)系，風(fēng)能系統(tǒng)的經(jīng)濟評價方式，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)力機的組成、風(fēng)電場的建設(shè)、風(fēng)電接人電力系統(tǒng)、經(jīng)濟性評價等多方面對風(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，適合我國從事風(fēng)電技術(shù)工作的師生、工程技術(shù)人員閱讀。

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

1.3我國風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與未來

第2章風(fēng)能資源

2.1氣象學(xué)基礎(chǔ)知識

2.2風(fēng)的形成

2.3風(fēng)的特性

2.4我國的風(fēng)能資源分布特點

第3章風(fēng)力發(fā)電機組

3.1風(fēng)力發(fā)電機組的基本類型

3.2水平軸風(fēng)力機的基本構(gòu)成

3.3風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計基礎(chǔ)

3.4水平軸風(fēng)力機的工作原理

3.5垂直軸風(fēng)力機的工作原理

3.6其他風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

第4章風(fēng)電場項目概述

4.1風(fēng)電場項目建議書

4.2風(fēng)電場項目的可行性研究

4.3風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電機

4.4風(fēng)電場場址的選擇

第5章風(fēng)電場與電力系統(tǒng)

5.1風(fēng)電場容量與電力系統(tǒng)

5.2風(fēng)電場接入系統(tǒng)的組成

5.3風(fēng)電場和電力系統(tǒng)的相互影響

5.4風(fēng)電場對環(huán)境的影響

5.5風(fēng)電場的產(chǎn)能預(yù)報

第6章風(fēng)能系統(tǒng)的經(jīng)濟性

6.1引言

6.2風(fēng)能系統(tǒng)經(jīng)濟評價概述

6.3風(fēng)能系統(tǒng)的資金成本

6.4運行維護成本

6.5風(fēng)能價值

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中國能源結(jié)構(gòu)與環(huán)境現(xiàn)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(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 英國可再生能源發(fā)展?fàn)顩r和有關(guān)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

第1篇 風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)篇 1

第1章 風(fēng)電場概述 1

1.1 風(fēng)能資源 1

1.2 風(fēng)電場規(guī)劃 31

1.3 風(fēng)電場構(gòu)成與接入系統(tǒng) 36

第2章 風(fēng)電機組電氣基礎(chǔ) 43

2.1 風(fēng)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(fā)電機基本原理 61

2.7 風(fēng)電機組電氣圖紙講解 64

第3章 風(fēng)電機組機械基礎(chǔ) 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(fēng)電機組空氣動力學(xué)及其設(shè)計基本要求 105

4.1 空氣動力學(xué)基本概念 105

4.2 流體力學(xué)的基本方程 108

4.3 空氣動力學(xué)基本理論 112

4.4 葉片翼型動力學(xué) 114

4.5 風(fēng)電機組的功率調(diào)節(jié) 121

4.6 風(fēng)電機組的分類及主要部件 121

4.7 風(fēng)電機組設(shè)計的基本理論要求 123

4.8 風(fēng)電機組性能評價參數(shù) 126

第5章 指標(biāo)體系 130

5.1 風(fēng)電場運行指標(biāo) 130

5.2 風(fēng)電機組可靠性指標(biāo) 137

5.3 風(fēng)電場可靠性指標(biāo) 140

第6章 風(fēng)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(yè)現(xiàn)場要求 142

6.4 安全作業(yè)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(yīng)急處理 156

6.9 常用工具的使用 158

第2篇 風(fēng)電機組專業(yè)篇 184

第7章 風(fēng)力發(fā)電機組概述 184

7.1 機艙 185

7.2 機械傳動系統(tǒng) 187

7.3 偏航系統(tǒng) 187

7.4 變槳距機構(gòu) 188

7.5 液壓和制動系統(tǒng) 188

7.6 發(fā)電機 188

7.7 控制系統(tǒng) 190

7.8 塔架與基礎(chǔ) 190

7.9 國產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機組簡介 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 主軸的維護保養(yǎng) 221

第10章 聯(lián)軸器與制動器 226

10.1 聯(lián)軸器 226

10.2 制動系統(tǒng) 234

第11章 風(fēng)力發(fā)電機組齒輪箱 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 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 264

12.1 交流發(fā)電機概述 264

12.2交流繞組 265

12.3 同步發(fā)電機 267

12.4 異步發(fā)電機 274

12.5 雙饋異步發(fā)電機 277

12.6 發(fā)電機維護保養(yǎng) 281

第13章 偏航系統(tǒng) 285

13.1 解纜和紐纜保護 285

13.2 偏航計數(shù)器 285

13.3 偏航系統(tǒng)組成 285

13.4 運行與維護 295

13.5 異常處理 298

第14章 風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng) 299

14.1 風(fēng)力發(fā)電機組控制技術(shù)概述 299

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

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

14.4 風(fēng)電機組的安全系統(tǒng) 315

14.5 系統(tǒng)失電對風(fēng)機的影響 317

14.6 控制系統(tǒng)的故障與防護 317

14.7 風(fēng)電機組的參數(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 321

15.3 安全鏈特性 323

15.4 檢修維護 323

第16章 變頻器系統(tǒng) 326

16.1 風(fēng)電機組變頻器介紹 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 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(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 防雷保護系統(tǒng) 345

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

17.5 防雷系統(tǒng)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(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 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(fēng)力發(fā)電場安全規(guī)程 408

附件2：DLT 666-2012 風(fēng)力發(fā)電場運行規(guī)程 414

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

相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 436

參考文獻 437