風能與風力發(fā)電技術(shù)（第3版）

第1章風與風能1
1.1風1
1.1.1風的形成1
1.1.2風向與風速2
1.2風能5
1.2.121世紀的最主要能源5
1.2.2風能密度7
1.2.3風能密度計算方法7
1.2.4地球上風能資源分布7
1.2.5我國風能資源分區(qū)9
1.2.6風能的三級區(qū)劃指標體系11
1.2.7風資源描述的基本理論12
1.3風電場選址22
1.3.1風電場選址的技術(shù)原則22
1.3.2風電場現(xiàn)場位置選擇對策23
1.4風電場風能資源評估25
1.4.1風電場風能資源測量方法25
1.4.2風電場風能資源評估方法27
第2章風能發(fā)電31
2.1風力機的型式31
2.1.1水平軸式風力發(fā)電裝置32
2.1.2垂直軸式風力機33
2.2風能發(fā)電34
2.3并網(wǎng)風力發(fā)電的價值分析36
2.3.1并網(wǎng)風力發(fā)電的價值分析36
2.3.2風電項目可行性研究38
2.4風力發(fā)電裝置38
2.4.1風輪38
2.4.2調(diào)速器和限速裝置39
2.4.3調(diào)向裝置41
2.4.4傳動機構(gòu)41
2.4.5塔架42
2.5大中型風電場設計42
2.5.1風力資源評估所需的基本資料42
2.5.2風力發(fā)電場址的選擇42
2.5.3風力發(fā)電機組選型和布置44
2.5.4風力發(fā)電機布置和風能計算45
2.5.5風力發(fā)電機基礎(chǔ)46
2.5.6風力發(fā)電場的經(jīng)濟效益和社會效益評價47
2.6風力發(fā)電設備的優(yōu)化分析48
2.6.1優(yōu)化選型因素分析48
2.6.2財務預測結(jié)果49
2.7風力機安全運行50
2.7.1風力機運行流程50
2.7.2正常運行過程51
2.7.3運行安全性53
2.7.4安全性方針53
2.7.5風力機載荷設計54
2.7.6風輪機與航空安全問題55
第3章風力發(fā)電技術(shù)56
3.1功率調(diào)節(jié)56
3.1.1定槳距失速調(diào)節(jié)56
3.1.2變槳距角調(diào)節(jié)56
3.1.3混合調(diào)節(jié)58
3.2變轉(zhuǎn)速運行58
3.2.1影響風力機功率的因素58
3.2.2變轉(zhuǎn)速運行的特點59
3.3發(fā)電機變轉(zhuǎn)速/恒頻技術(shù)59
3.3.1并網(wǎng)運行風力機頻率恒定問題59
3.3.2變轉(zhuǎn)速／恒頻風力機用發(fā)電機61
3.4風輪機迎風技術(shù)61
3.4.1風輪機風向跟蹤原理61
3.4.2風輪機風向跟蹤方法62
3.5風電品質(zhì)62
3.5.1風力機改善風電品質(zhì)的方法62
3.5.2發(fā)電機和電網(wǎng)接口功能62
3.6風力機結(jié)構(gòu)和空氣動力學63
3.6.1風力機結(jié)構(gòu)設計63
3.6.2風力機氣動力學設計63
3.7風力機控制技術(shù)63
3.7.1風力發(fā)電系統(tǒng)模型描述63
3.7.2風力發(fā)電系統(tǒng)自適應控制器64
3.7.3風力發(fā)電系統(tǒng)模糊控制64
第4章風力機設計規(guī)范65
4.1風力機整機設計規(guī)范65
4.1.1風力發(fā)電機組整機技術(shù)要求65
4.1.2其他環(huán)境條件66
4.1.3電網(wǎng)條件67
4.2風輪機葉片、輪轂設計規(guī)范67
4.2.1葉片設計要求67
4.2.2葉片設計規(guī)范67
4.2.3輪轂設計68
4.3風輪機葉片設計69
4.3.1設計要求69
4.3.2環(huán)境適應性70
4.3.3安全和環(huán)保71
4.3.4葉片材料要求71
4.4風輪機葉片試驗、驗收規(guī)范73
4.4.1試驗方法73
4.4.2檢驗規(guī)則及驗收77
4.4.3葉片的標志和使用維護說明書78
4.4.4.葉片包裝、貯存、運輸78
第5章風輪機設計79
5.1風輪機的基本理論79
5.1.1風性能描述79
5.1.2風能和風的能量密度80
5.1.3風能利用系數(shù)81
5.1.4風輪機的槳葉設計82
5.1.5風輪機的空氣動力特性84
5.2風力機設計要求85
5.2.1風力機設計安全等級85
5.2.2一般等級風力機的安全系數(shù)和強度分析86
5.2.3風力機設計要求88
5.2.4風力機整機技術(shù)要求106
5.2.5齒輪箱技術(shù)要求107
5.2.6塔架技術(shù)要求107
5.2.7風輪葉片技術(shù)要求108
5.3風輪機工程設計112
5.3.1風輪機工程設計方法112
5.3.2風力機的各種設計方案116
5.4風輪機優(yōu)化設計117
5.4.1風輪機優(yōu)化設計原理117
5.4.2風輪機優(yōu)化設計舉例118
5.5風輪機?；O計121
5.5.1風輪機模型及特性121
5.5.2風輪機?；O計方法121
5.6風輪機工程設計圖例122
5.7風輪機的設計與制造123
5.7.1功率設計124
5.7.2風輪設計129
5.7.3齒輪箱和剎車機構(gòu)135
5.7.4電器系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)設計137
5.7.5機艙和對風控制140
5.7.6塔架設計143
5.7.7彈性體系統(tǒng)動態(tài)振動設計145
5.7.8功率和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)147
5.7.9風力機成本分析154
5.8風輪機材料155
5.8.1風輪機用材料155
5.8.2各種風輪機材料157
5.9風力機設計風速問題159
5.9.1設計風速問題159
5.9.2風電場優(yōu)化161
第6章風輪機和風電場數(shù)值計算164
6.1風電場數(shù)值模型164
6.1.1流體力學的控制方程164
6.1.2守恒形式的控制方程組164
6.1.3補充方程166
6.1.4邊界條件166
6.1.5控制方程離散-有限差分法166
6.2風輪機設計軟件168
6.2.1軟件計算舉例168
6.2.2計算結(jié)果及分析169
6.3風電場數(shù)值計算軟件包171
6.3.1典型風電場數(shù)值計算軟件包171
6.3.2Bladed軟件包計算功能171
6.4風力機設計軟件包的開發(fā)174
6.4.1風力發(fā)電機設計軟件包174
6.4.2軟件包模塊和數(shù)據(jù)庫174
6.4.3風力機空氣動力學研究175
6.4.4風力機動態(tài)測試方法的研究176
6.4.5儲能方法的研究176
6.4.6小型風電場規(guī)劃方法的研究177
6.5風力機可靠性數(shù)值研究177
6.5.1風力機在惡劣環(huán)境下的可靠性研究177
6.5.2風力機抗臺風設計181
第7章大型風力機設計184
7.1250～1200kW風力機系列184
7.1.1S系列風力機技術(shù)參數(shù)184
7.1.2NA系列風力機技術(shù)參數(shù)185
7.21000kW級風力機設計186
7.2.1FD60A型風力機設計186
7.2.2V52-850kW風力機設計200
7.2.31200kW級風力機設計201
7.31500kW級風力機設計202
7.3.1FD70A/ FD77A風力機設計202
7.3.2S70/S77風力機設計209
7.3.3V82-1650kW風力機設計212
7.42000kW級風力機設計214
7.4.1R82/2000kW風力機設計214
7.4.2V90-1800/2000kW風力機設計215
7.4.3V80-2000kW風力機設計217
7.52500kW級風力機設計219
7.5.1FD90/2500kW型風力機設計219
7.5.2N80、N90風力機設計223
7.63000kW級風力機設計226
7.6.1W90/3000kW風力機設計226
7.6.2V90-1-3000kW風力機設計226
7.6.3V112-1- 3000kW風力機設計228
7.75000kW級風力機設計229
7.7.1FC/5000/126-136風力機設計229
7.7.2R-5M風力機設計232
7.7.3R系列大型風力機233
7.8超大型風力發(fā)電機設計235
7.8.1西門子6.0MW海上風力發(fā)電機235
7.8.2三菱重工7MW海上風力發(fā)電機236
7.8.3美國超導10MW海上風力發(fā)電機236
7.8.4超大型風力發(fā)電機概念設計237
7.9我國大型風力發(fā)電機組發(fā)展趨勢239
第8章風力機發(fā)電系統(tǒng)242
8.1風力機對發(fā)電系統(tǒng)的一般要求242
8.1.1風力機發(fā)電系統(tǒng)的特殊性242
8.1.2一般要求242
8.2恒速/恒頻發(fā)電機系統(tǒng)242
8.2.1同步發(fā)電機243
8.2.2感應發(fā)電機243
8.3變速/恒頻發(fā)電機系統(tǒng)245
8.3.1不連續(xù)變速系統(tǒng)245
8.3.2連續(xù)變速系統(tǒng)246
8.4小型直流發(fā)電系統(tǒng)248
8.4.1交流永磁發(fā)電機248
8.4.2無刷爪極自勵發(fā)電機249
第9章特殊用途風力機設計250
9.1海上用風力機設計250
9.1.1近海風電場技術(shù)251
9.1.2淺海風電場投資概算256
9.1.3海上風力發(fā)電技術(shù)257
9.1.4漂浮式海上風電場259
9.1.5海上風力機260
9.2低溫地區(qū)風力機設計266
9.2.1低溫環(huán)境對風力發(fā)電機組的影響266
9.2.2低溫對風輪機葉片的影響268
9.3高原高寒地區(qū)風力機設計269
9.3.1高原環(huán)境空氣密度對風力發(fā)電的影響269
9.3.2高原環(huán)境大氣溫度對風力發(fā)電的影響269
9.3.3高原雷暴的影響270
9.3.4其他因素的影響270
9.3.5高原風力機設計改進措施271
9.4免齒輪箱式直接驅(qū)動型風力機設計272
9.4.1直接驅(qū)動式風力機原理272
9.4.2變速直驅(qū)永磁發(fā)電機控制系統(tǒng)274
9.4.3離網(wǎng)型低速永磁發(fā)電機278
9.4.4直接驅(qū)動型風力機組 280
9.5太陽能煙囪熱能風力發(fā)電系統(tǒng)282
9.5.1太陽能發(fā)電技術(shù)282
9.5.2太陽能煙囪熱能風力發(fā)電系統(tǒng)284
9.5.3熱能風力渦輪機與風力機285
9.5.4太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)工程計算方法289
9.5.5熱能風力渦輪機設計292
9.5.6太陽能煙囪電廠熱能風力渦輪機方案293
第10章垂直軸風力機295
10.1概述295
10.1.1垂直軸風力機295
10.1.2垂直軸風力機結(jié)構(gòu)特點297
10.1.3升力型垂直軸風力機氣動原理298
10.1.4垂直軸風力機葉片設計300
10.1.5垂直軸風力機與水平軸風力機比較301
10.2達里厄風輪葉片型線設計303
10.2.1風輪Troposkien曲線方程303
10.2.2風輪Troposkien曲線設計305
10.3達里厄風輪氣動性能計算模型306
10.3.1單流管模型307
10.3.2多流管模型308
10.3.3雙向多流管模型310
10.4達里厄風力機設計315
10.4.1風輪設計315
10.4.2結(jié)構(gòu)設計316
10.4.3500kW垂直軸風力發(fā)電機設計317
10.4.4兆瓦級垂直軸風力機設計參數(shù)319
10.4.5垂直軸風力機典型設計數(shù)據(jù)319
10.5垂直軸風力機的應用和發(fā)展325
10.5.1垂直軸風力機的應用325
10.5.2垂直軸風力機的缺點328
10.5.3達里厄風力機設計發(fā)展趨勢329
10.5.4垂直軸風力機發(fā)展對策333
附錄334
附錄1風力等級和風壓計算334
附錄2小型風力機技術(shù)數(shù)據(jù)335
附錄3風力機技術(shù)術(shù)語規(guī)范和定義336
附錄4風力發(fā)電裝置國家和國際標準344
附圖1中國風能分布圖345
附圖2風速大于3m/s的有效風功率密度分布圖346
附圖3中國全年風速大于3m/s的小時數(shù)分布圖346
參考文獻347