風(fēng)力機(jī)技術(shù)

譯者序 原書(shū)序 前言 第1章風(fēng)力機(jī)技術(shù)發(fā)展概述 1.1引言 1.2可替代性能源的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 1.3風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 1.3.1優(yōu)點(diǎn) 1.3.2缺點(diǎn) 1.3.3風(fēng)力機(jī)安裝要求 1.3.4舊風(fēng)電場(chǎng)的改造以提高現(xiàn)存風(fēng)力機(jī)的輸出功率 1.4世界風(fēng)力機(jī)安裝情況 1.4.1丹麥 1.4.2德國(guó) 1.4.3中國(guó) 1.4.4美國(guó) 1.4.5加拿大 1.4.6比利時(shí)和荷蘭 1.4.7英國(guó) 1.4.8法國(guó) 1.4.9俄羅斯 1.4.10意大利 1.4.11早期的風(fēng)力機(jī)發(fā)展小結(jié) 1.5風(fēng)力機(jī)運(yùn)行原理 1.6風(fēng)力機(jī)的分類 1.6.1公用電網(wǎng)風(fēng)力機(jī) 1.6.2公用電網(wǎng)風(fēng)力機(jī)和風(fēng)電場(chǎng)的成本回收期 1.6.3小規(guī)模風(fēng)力機(jī) 1.6.4小型風(fēng)力機(jī)部件的成本估算 1.6.52009年5kW風(fēng)力機(jī)的安裝成本 1.6.6風(fēng)力機(jī)及塔架安裝公司 1.6.7小型風(fēng)力機(jī)的潛在應(yīng)用 1.6.8中等規(guī)模風(fēng)力機(jī) 1.7風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)商 1.7.1風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)銷商 1.7.2可再生能源專業(yè)人員 1.8設(shè)計(jì)配置 1.8.1離網(wǎng)功能的家用設(shè)計(jì)配置 1.8.2并網(wǎng)和儲(chǔ)能功能的家用風(fēng)力機(jī)配置 1.8.3并網(wǎng)和無(wú)電池運(yùn)行的家用風(fēng)力機(jī)配置 1.8.4風(fēng)光互補(bǔ)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì) 1.8.5雙重用途的緊湊型風(fēng)力機(jī)和能源系統(tǒng) 1.8.6關(guān)鍵的電氣部件 1.9獨(dú)具特色的新一代風(fēng)力機(jī) 1.9.1螺旋風(fēng)力機(jī) 1.9.2海上風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行 1.9.3基于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)力機(jī) 1.9.4垂直軸風(fēng)力機(jī) 1.9.5漂浮式海上風(fēng)力機(jī) 1.10美國(guó)典型的風(fēng)力估價(jià) 1.11小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第2章風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)方面和性能要求 2.1引言 2.2風(fēng)力機(jī)類型 2.2.1風(fēng)車(chē)型風(fēng)力機(jī) 2.2.2農(nóng)場(chǎng)型與荷蘭型風(fēng)力機(jī) 2.3現(xiàn)代風(fēng)力機(jī) 2.3.1水平軸風(fēng)力機(jī)（HAWT） 2.3.2垂直軸風(fēng)力機(jī)（VAWT） 2.3.3垂直軸風(fēng)力機(jī)的工作要求 2.3.4垂直軸風(fēng)力機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 2.3.5垂直軸風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行難題 2.3.6預(yù)測(cè)達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)性能的簡(jiǎn)化程序 2.3.7理解垂直軸風(fēng)力機(jī)的流動(dòng)現(xiàn)象 2.3.8早期歐洲的風(fēng)力機(jī) 2.4非設(shè)計(jì)工況性能 2.4.1關(guān)鍵設(shè)計(jì)問(wèn)題 2.4.2設(shè)計(jì)與運(yùn)行參數(shù)偏差的影響 2.4.3升力和阻力系數(shù)對(duì)最大功率系數(shù)的影響 2.4.4性能提升方案 2.5最大風(fēng)能捕獲技術(shù) 2.5.1葉片與角度參數(shù)對(duì)性能的影響 2.5.2獲得高功率系數(shù)的技術(shù) 2.5.3最佳性能對(duì)安裝地點(diǎn)的要求 2.5.4風(fēng)能基本特性 2.5.5全球大型風(fēng)力機(jī)的裝機(jī)容量 2.6特定風(fēng)力機(jī)安裝地點(diǎn)的年風(fēng)能捕獲量 2.6.1長(zhǎng)期捕獲風(fēng)能的要求 2.6.2風(fēng)速對(duì)風(fēng)能密度的影響 2.6.3每年、每小時(shí)的風(fēng)力機(jī)的能量捕獲 2.6.4S形風(fēng)輪垂直軸風(fēng)力機(jī)的能量積分 2.6.5運(yùn)用高風(fēng)速的渦流 2.6.6最大功率系數(shù)與出口壓力系數(shù)和擾動(dòng)系數(shù)的函數(shù)關(guān)系 2.6.7功率系數(shù)的計(jì)算 2.7可利用風(fēng)能的年小時(shí)數(shù)評(píng)估 2.7.1使用經(jīng)驗(yàn)法評(píng)估年小時(shí)數(shù) 2.7.2使用葉素動(dòng)量法評(píng)估年發(fā)電量 2.7.3影響性能的因素 2.7.4風(fēng)輪葉尖速比和升阻比對(duì)功率系數(shù)的影響 2.8小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第3章風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的性能和設(shè)計(jì)方案 3.1引言 3.2理想風(fēng)輪的一維理論 3.2.1積分形式的軸向動(dòng)量方程 3.2.2運(yùn)用交變控制體的一維動(dòng)量理論 3.2.3理想一維風(fēng)力機(jī)的功率系數(shù) 3.2.4理想一維風(fēng)力機(jī)的推力系數(shù) 3.2.5旋轉(zhuǎn)效應(yīng) 3.2.6風(fēng)輪的葉尖速比 3.3二維氣動(dòng)模型 3.4有限翼長(zhǎng)的三維氣動(dòng)模型 3.4.1受流過(guò)翼型氣流影響的參數(shù) 3.4.2科里奧利力和離心力 3.4.3現(xiàn)代風(fēng)力機(jī)渦系 3.5在風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)用中風(fēng)輪的設(shè)計(jì)要求 3.5.1風(fēng)輪的性能 3.5.2風(fēng)輪葉片的材料要求 3.5.3翼型特征對(duì)風(fēng)輪性能的影響 3.6風(fēng)輪繞流的流體力學(xué)分析 3.6.1二維球體的繞流分析 3.6.2二維柱體的繞流分析 3.6.3氣流的發(fā)電量 3.7小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第4章風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)要求 4.1引言 4.2螺旋槳葉片的性能分析 4.2.1葉素的空氣動(dòng)力學(xué)性能分析 4.2.2作用在葉片上的轉(zhuǎn)矩和功率 4.2.3最大功率輸出的條件 4.3葉片的性能 4.3.1功率系數(shù) 4.3.2軸向誘導(dǎo)因子 4.3.3轉(zhuǎn)矩系數(shù) 4.3.4葉片的載荷系數(shù) 4.3.5入流角作為切向速度比和升阻系數(shù)比函數(shù)的變化 4.3.6葉尖速比和升阻系數(shù)比對(duì)風(fēng)力機(jī)功率因數(shù)的影響 4.3.7作為半徑函數(shù)的槳距角變化 4.3.8作用在葉片上的力 4.3.9機(jī)械完整性 4.4梁理論在各種風(fēng)力機(jī)葉片中的應(yīng)用 4.5葉片的材料要求 4.6葉片的關(guān)鍵性能 4.6.1葉片的彎矩和不穩(wěn)定性對(duì)葉片性能的影響 4.6.2風(fēng)速三角形的作用 4.7小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第5章變風(fēng)速條件下動(dòng)態(tài)穩(wěn)定及性能的提高所需的傳感器和控制設(shè)備 5.1引言 5.2調(diào)節(jié)控制系統(tǒng) 5.2.1變槳距調(diào)節(jié)控制 5.2.2變槳距調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的說(shuō)明 5.2.3偏航控制系統(tǒng) 5.3風(fēng)參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器 5.4傳輸系統(tǒng) 5.5發(fā)電機(jī) 5.5.1感應(yīng)發(fā)電機(jī) 5.5.2感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 5.6同步發(fā)電機(jī)的性能和局限性 5.7風(fēng)輪的關(guān)鍵性能參數(shù) 5.7.1風(fēng)輪的分類 5.7.2動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)完整性 5.7.3應(yīng)力參數(shù)的監(jiān)測(cè) 5.7.4失速控制的風(fēng)輪 5.7.5風(fēng)能捕獲及風(fēng)力機(jī)性能的影響因素 5.8葉片的翼型特性對(duì)風(fēng)力機(jī)性能的影響 5.9自動(dòng)停機(jī)功能 5.10水平軸風(fēng)力機(jī)和垂直軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的關(guān)鍵設(shè)計(jì) 5.10.1風(fēng)力機(jī)的可靠性及性能提高技術(shù) 5.10.2使效率、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)完整性得到良好保障的傳感器 5.10.3葉片扭轉(zhuǎn)角的調(diào)整 5.11提高效率的低諧波量發(fā)電機(jī) 5.12風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)載荷的影響 5.12.1重力載荷的影響 5.12.2慣性載荷的影響 5.12.3空氣動(dòng)力載荷的影響 5.13小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第6章離網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng) 6.1引言 6.2歷史背景：應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū) 6.3離網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 6.3.1帶有備用電池的混合系統(tǒng) 6.3.2微型風(fēng)力機(jī) 6.3.3微型風(fēng)力機(jī)的應(yīng)用 6.3.4微型風(fēng)力機(jī)應(yīng)用于農(nóng)村電氣化 6.3.5發(fā)電容量 6.3.6偏遠(yuǎn)地區(qū)的通信應(yīng)用 6.3.7降低成本的技術(shù) 6.3.8減少電力的需求 6.3.9典型電氣設(shè)備的能量損耗 6.3.10減少能量損耗的技術(shù) 6.4偏遠(yuǎn)地區(qū)的離網(wǎng)型電力系統(tǒng) 6.4.1制冷設(shè)備 6.4.2空調(diào)機(jī)組 6.4.3交流和直流系統(tǒng)的選擇 6.4.4發(fā)電系統(tǒng)的參數(shù) 6.5系統(tǒng)組件的規(guī)格 6.5.1太陽(yáng)電池陣列的規(guī)模和性能 6.5.2逆變器的容量和性能 6.5.3蓄電池的大小和性能 6.5.4太陽(yáng)能面板的大小和性能參數(shù) 6.6帶有備用公共電網(wǎng)的離網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng) 6.6.1離網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)因素 6.6.2離網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的成本分析 6.6.3從現(xiàn)有設(shè)施延長(zhǎng)輸電線的成本估算 6.7離網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng)的多種應(yīng)用 6.7.1通信 6.7.2HR 3混合型系統(tǒng)的性能 6.7.3運(yùn)用混合風(fēng)電系統(tǒng)節(jié)省石油燃料 6.8農(nóng)村電氣化中的混合風(fēng)電系統(tǒng) 6.8.1成功案例 6.8.2在農(nóng)村電氣化的應(yīng)用：抽水系統(tǒng) 6.8.3估算農(nóng)場(chǎng)風(fēng)車(chē)的抽水能力 6.8.4混合風(fēng)電的經(jīng)濟(jì)性 6.9多任務(wù)風(fēng)力機(jī) 6.9.1小功率風(fēng)力機(jī)的應(yīng)用 6.9.2灌溉的設(shè)計(jì)要求 6.9.3風(fēng)力機(jī)的年發(fā)電量 6.10小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第7章建筑物環(huán)境中的風(fēng)能轉(zhuǎn)換技術(shù) 7.1引言 7.2集中配置的要求 7.2.1球形配置 7.2.2在兩個(gè)建筑物之間的管道中安裝風(fēng)力機(jī)的配置 7.2.3鄰近建筑物的集中模式 7.2.4各種集中模式下集中器的風(fēng)能集中能力小結(jié) 7.3節(jié)能建筑設(shè)計(jì) 7.3.1有建筑物的環(huán)境的要求 7.3.2粗糙度對(duì)風(fēng)速參數(shù)的影響 7.3.3有建筑物地區(qū)的風(fēng)能潛力 7.4建筑環(huán)境當(dāng)?shù)仫L(fēng)能的特性 7.4.1建筑特征 7.4.2有風(fēng)力邊緣的建筑物周?chē)目諝饬骶€ 7.4.3阻力部分 7.4.4空氣的流動(dòng)性 7.5建筑環(huán)境對(duì)BWAT性能的影響 7.5.1氣動(dòng)噪聲水平 7.5.2安裝現(xiàn)場(chǎng)總空氣噪聲的計(jì)算 7.5.3附近風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的噪聲 7.5.4風(fēng)力機(jī)葉片引起的振動(dòng) 7.5.5風(fēng)力機(jī)葉片的影子閃爍 7.5.6湍流結(jié)構(gòu) 7.5.7流管長(zhǎng)度對(duì)風(fēng)能轉(zhuǎn)化的影響 7.5.8有建筑物環(huán)境下的偏航要求 7.6小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第8章影響風(fēng)力機(jī)安裝的環(huán)境問(wèn)題與經(jīng)濟(jì)因素 8.1引言 8.2環(huán)境因素和其他重要問(wèn)題 8.2.1安裝地址的選擇 8.2.2風(fēng)的特性及其影響 8.2.3調(diào)整地形來(lái)增加風(fēng)速提高發(fā)電效率 8.2.4體積流率對(duì)性能的影響 8.2.5最大可利用功率 8.2.6功率系數(shù) 8.2.7輸出轉(zhuǎn)矩的性能 8.2.8氣流產(chǎn)生的功率與氣流直徑的函數(shù)關(guān)系 8.3大直徑氣流產(chǎn)生的問(wèn)題 8.3.1高噪聲等級(jí) 8.3.2安裝地點(diǎn)周?chē)脑肼?8.3.3對(duì)電視和收音機(jī)傳輸信號(hào)的干擾 8.3.4對(duì)風(fēng)力機(jī)噪聲的定量描述 8.4使用經(jīng)典BEM理論預(yù)計(jì)關(guān)鍵性能參數(shù) 8.4.1機(jī)械軸功率 8.4.2葉片設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)其發(fā)電的影響 8.5基于經(jīng)濟(jì)因素調(diào)整安裝風(fēng)力機(jī) 8.5.1電力的持續(xù)性 8.5.2估計(jì)采購(gòu)成本 8.5.3度電成本 8.5.4風(fēng)力機(jī)的度電成本 8.6關(guān)鍵組件和子系統(tǒng)成本的估算 8.6.1關(guān)鍵組件的成本估算 8.6.22MW風(fēng)力機(jī)的典型設(shè)計(jì)和性能特征 8.7風(fēng)力機(jī)塔架 8.7.1塔架高度的要求 8.7.2機(jī)械強(qiáng)度的要求 8.7.3塔架的分類 8.8小結(jié) 參考文獻(xiàn)