風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)（第3版）

第1章風(fēng)與風(fēng)能1
1.1風(fēng)1
1.1.1風(fēng)的形成1
1.1.2風(fēng)向與風(fēng)速2
1.2風(fēng)能5
1.2.121世紀(jì)的最主要能源5
1.2.2風(fēng)能密度7
1.2.3風(fēng)能密度計(jì)算方法7
1.2.4地球上風(fēng)能資源分布7
1.2.5我國(guó)風(fēng)能資源分區(qū)9
1.2.6風(fēng)能的三級(jí)區(qū)劃指標(biāo)體系11
1.2.7風(fēng)資源描述的基本理論12
1.3風(fēng)電場(chǎng)選址22
1.3.1風(fēng)電場(chǎng)選址的技術(shù)原則22
1.3.2風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)位置選擇對(duì)策23
1.4風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估25
1.4.1風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量方法25
1.4.2風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法27
第2章風(fēng)能發(fā)電31
2.1風(fēng)力機(jī)的型式31
2.1.1水平軸式風(fēng)力發(fā)電裝置32
2.1.2垂直軸式風(fēng)力機(jī)33
2.2風(fēng)能發(fā)電34
2.3并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電的價(jià)值分析36
2.3.1并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電的價(jià)值分析36
2.3.2風(fēng)電項(xiàng)目可行性研究38
2.4風(fēng)力發(fā)電裝置38
2.4.1風(fēng)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(dòng)機(jī)構(gòu)41
2.4.5塔架42
2.5大中型風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)42
2.5.1風(fēng)力資源評(píng)估所需的基本資料42
2.5.2風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)址的選擇42
2.5.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置44
2.5.4風(fēng)力發(fā)電機(jī)布置和風(fēng)能計(jì)算45
2.5.5風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)46
2.5.6風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益評(píng)價(jià)47
2.6風(fēng)力發(fā)電設(shè)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(cái)務(wù)預(yù)測(cè)結(jié)果49
2.7風(fēng)力機(jī)安全運(yùn)行50
2.7.1風(fēng)力機(jī)運(yùn)行流程50
2.7.2正常運(yùn)行過程51
2.7.3運(yùn)行安全性53
2.7.4安全性方針53
2.7.5風(fēng)力機(jī)載荷設(shè)計(jì)54
2.7.6風(fēng)輪機(jī)與航空安全問題55
第3章風(fēng)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(yùn)行58
3.2.1影響風(fēng)力機(jī)功率的因素58
3.2.2變轉(zhuǎn)速運(yùn)行的特點(diǎn)59
3.3發(fā)電機(jī)變轉(zhuǎn)速/恒頻技術(shù)59
3.3.1并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)力機(jī)頻率恒定問題59
3.3.2變轉(zhuǎn)速／恒頻風(fēng)力機(jī)用發(fā)電機(jī)61
3.4風(fēng)輪機(jī)迎風(fēng)技術(shù)61
3.4.1風(fēng)輪機(jī)風(fēng)向跟蹤原理61
3.4.2風(fēng)輪機(jī)風(fēng)向跟蹤方法62
3.5風(fēng)電品質(zhì)62
3.5.1風(fēng)力機(jī)改善風(fēng)電品質(zhì)的方法62
3.5.2發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)接口功能62
3.6風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)和空氣動(dòng)力學(xué)63
3.6.1風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63
3.6.2風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)63
3.7風(fēng)力機(jī)控制技術(shù)63
3.7.1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型描述63
3.7.2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)自適應(yīng)控制器64
3.7.3風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模糊控制64
第4章風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范65
4.1風(fēng)力機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范65
4.1.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)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(fēng)輪機(jī)葉片、輪轂設(shè)計(jì)規(guī)范67
4.2.1葉片設(shè)計(jì)要求67
4.2.2葉片設(shè)計(jì)規(guī)范67
4.2.3輪轂設(shè)計(jì)68
4.3風(fēng)輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)69
4.3.1設(shè)計(jì)要求69
4.3.2環(huán)境適應(yīng)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(fēng)輪機(jī)葉片試驗(yàn)、驗(yàn)收規(guī)范73
4.4.1試驗(yàn)方法73
4.4.2檢驗(yàn)規(guī)則及驗(yàn)收77
4.4.3葉片的標(biāo)志和使用維護(hù)說明書78
4.4.4.葉片包裝、貯存、運(yùn)輸78
第5章風(fēng)輪機(jī)設(shè)計(jì)79
5.1風(fēng)輪機(jī)的基本理論79
5.1.1風(fēng)性能描述79
5.1.2風(fēng)能和風(fēng)的能量密度80
5.1.3風(fēng)能利用系數(shù)81
5.1.4風(fēng)輪機(jī)的槳葉設(shè)計(jì)82
5.1.5風(fēng)輪機(jī)的空氣動(dòng)力特性84
5.2風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)要求85
5.2.1風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)安全等級(jí)85
5.2.2一般等級(jí)風(fēng)力機(jī)的安全系數(shù)和強(qiáng)度分析86
5.2.3風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)要求88
5.2.4風(fēng)力機(jī)整機(jī)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(fēng)輪葉片技術(shù)要求108
5.3風(fēng)輪機(jī)工程設(shè)計(jì)112
5.3.1風(fēng)輪機(jī)工程設(shè)計(jì)方法112
5.3.2風(fēng)力機(jī)的各種設(shè)計(jì)方案116
5.4風(fēng)輪機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)117
5.4.1風(fēng)輪機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)原理117
5.4.2風(fēng)輪機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)舉例118
5.5風(fēng)輪機(jī)模化設(shè)計(jì)121
5.5.1風(fēng)輪機(jī)模型及特性121
5.5.2風(fēng)輪機(jī)?；O(shè)計(jì)方法121
5.6風(fēng)輪機(jī)工程設(shè)計(jì)圖例122
5.7風(fēng)輪機(jī)的設(shè)計(jì)與制造123
5.7.1功率設(shè)計(jì)124
5.7.2風(fēng)輪設(shè)計(jì)129
5.7.3齒輪箱和剎車機(jī)構(gòu)135
5.7.4電器系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)137
5.7.5機(jī)艙和對(duì)風(fēng)控制140
5.7.6塔架設(shè)計(jì)143
5.7.7彈性體系統(tǒng)動(dòng)態(tài)振動(dòng)設(shè)計(jì)145
5.7.8功率和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)147
5.7.9風(fēng)力機(jī)成本分析154
5.8風(fēng)輪機(jī)材料155
5.8.1風(fēng)輪機(jī)用材料155
5.8.2各種風(fēng)輪機(jī)材料157
5.9風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)速問題159
5.9.1設(shè)計(jì)風(fēng)速問題159
5.9.2風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化161
第6章風(fēng)輪機(jī)和風(fēng)電場(chǎng)數(shù)值計(jì)算164
6.1風(fēng)電場(chǎng)數(shù)值模型164
6.1.1流體力學(xué)的控制方程164
6.1.2守恒形式的控制方程組164
6.1.3補(bǔ)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(fēng)輪機(jī)設(shè)計(jì)軟件168
6.2.1軟件計(jì)算舉例168
6.2.2計(jì)算結(jié)果及分析169
6.3風(fēng)電場(chǎng)數(shù)值計(jì)算軟件包171
6.3.1典型風(fēng)電場(chǎng)數(shù)值計(jì)算軟件包171
6.3.2Bladed軟件包計(jì)算功能171
6.4風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)軟件包的開發(fā)174
6.4.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)軟件包174
6.4.2軟件包模塊和數(shù)據(jù)庫174
6.4.3風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)研究175
6.4.4風(fēng)力機(jī)動(dòng)態(tài)測(cè)試方法的研究176
6.4.5儲(chǔ)能方法的研究176
6.4.6小型風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃方法的研究177
6.5風(fēng)力機(jī)可靠性數(shù)值研究177
6.5.1風(fēng)力機(jī)在惡劣環(huán)境下的可靠性研究177
6.5.2風(fēng)力機(jī)抗臺(tái)風(fēng)設(shè)計(jì)181
第7章大型風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)184
7.1250～1200kW風(fēng)力機(jī)系列184
7.1.1S系列風(fēng)力機(jī)技術(shù)參數(shù)184
7.1.2NA系列風(fēng)力機(jī)技術(shù)參數(shù)185
7.21000kW級(jí)風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)186
7.2.1FD60A型風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)186
7.2.2V52-850kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)200
7.2.31200kW級(jí)風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)201
7.31500kW級(jí)風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)202
7.3.1FD70A/ FD77A風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)202
7.3.2S70/S77風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)209
7.3.3V82-1650kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)212
7.42000kW級(jí)風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)214
7.4.1R82/2000kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)214
7.4.2V90-1800/2000kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)215
7.4.3V80-2000kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)217
7.52500kW級(jí)風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)219
7.5.1FD90/2500kW型風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)219
7.5.2N80、N90風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)223
7.63000kW級(jí)風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)226
7.6.1W90/3000kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)226
7.6.2V90-1-3000kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)226
7.6.3V112-1- 3000kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)228
7.75000kW級(jí)風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)229
7.7.1FC/5000/126-136風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)229
7.7.2R-5M風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)232
7.7.3R系列大型風(fēng)力機(jī)233
7.8超大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)235
7.8.1西門子6.0MW海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)235
7.8.2三菱重工7MW海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)236
7.8.3美國(guó)超導(dǎo)10MW海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)236
7.8.4超大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)概念設(shè)計(jì)237
7.9我國(guó)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)展趨勢(shì)239
第8章風(fēng)力機(jī)發(fā)電系統(tǒng)242
8.1風(fēng)力機(jī)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的一般要求242
8.1.1風(fēng)力機(jī)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(jī)系統(tǒng)242
8.2.1同步發(fā)電機(jī)243
8.2.2感應(yīng)發(fā)電機(jī)243
8.3變速/恒頻發(fā)電機(jī)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(jī)248
8.4.2無刷爪極自勵(lì)發(fā)電機(jī)249
第9章特殊用途風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)250
9.1海上用風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)250
9.1.1近海風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)251
9.1.2淺海風(fēng)電場(chǎng)投資概算256
9.1.3海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)257
9.1.4漂浮式海上風(fēng)電場(chǎng)259
9.1.5海上風(fēng)力機(jī)260
9.2低溫地區(qū)風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)266
9.2.1低溫環(huán)境對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響266
9.2.2低溫對(duì)風(fēng)輪機(jī)葉片的影響268
9.3高原高寒地區(qū)風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)269
9.3.1高原環(huán)境空氣密度對(duì)風(fēng)力發(fā)電的影響269
9.3.2高原環(huán)境大氣溫度對(duì)風(fēng)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(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)措施271
9.4免齒輪箱式直接驅(qū)動(dòng)型風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)272
9.4.1直接驅(qū)動(dòng)式風(fēng)力機(jī)原理272
9.4.2變速直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)274
9.4.3離網(wǎng)型低速永磁發(fā)電機(jī)278
9.4.4直接驅(qū)動(dòng)型風(fēng)力機(jī)組 280
9.5太陽能煙囪熱能風(fēng)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)284
9.5.3熱能風(fēng)力渦輪機(jī)與風(fēng)力機(jī)285
9.5.4太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)工程計(jì)算方法289
9.5.5熱能風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計(jì)292
9.5.6太陽能煙囪電廠熱能風(fēng)力渦輪機(jī)方案293
第10章垂直軸風(fēng)力機(jī)295
10.1概述295
10.1.1垂直軸風(fēng)力機(jī)295
10.1.2垂直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)297
10.1.3升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)原理298
10.1.4垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)300
10.1.5垂直軸風(fēng)力機(jī)與水平軸風(fēng)力機(jī)比較301
10.2達(dá)里厄風(fēng)輪葉片型線設(shè)計(jì)303
10.2.1風(fēng)輪Troposkien曲線方程303
10.2.2風(fēng)輪Troposkien曲線設(shè)計(jì)305
10.3達(dá)里厄風(fēng)輪氣動(dòng)性能計(jì)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(dá)里厄風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)315
10.4.1風(fēng)輪設(shè)計(jì)315
10.4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)316
10.4.3500kW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)317
10.4.4兆瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)319
10.4.5垂直軸風(fēng)力機(jī)典型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)319
10.5垂直軸風(fēng)力機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展325
10.5.1垂直軸風(fēng)力機(jī)的應(yīng)用325
10.5.2垂直軸風(fēng)力機(jī)的缺點(diǎn)328
10.5.3達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)329
10.5.4垂直軸風(fēng)力機(jī)發(fā)展對(duì)策333
附錄334
附錄1風(fēng)力等級(jí)和風(fēng)壓計(jì)算334
附錄2小型風(fēng)力機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)335
附錄3風(fēng)力機(jī)技術(shù)術(shù)語規(guī)范和定義336
附錄4風(fēng)力發(fā)電裝置國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)344
附圖1中國(guó)風(fēng)能分布圖345
附圖2風(fēng)速大于3m/s的有效風(fēng)功率密度分布圖346
附圖3中國(guó)全年風(fēng)速大于3m/s的小時(shí)數(shù)分布圖346
參考文獻(xiàn)347