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)能密度計算方法7
1.2.4地球上風(fēng)能資源分布7
1.2.5我國風(fēng)能資源分區(qū)9
1.2.6風(fēng)能的三級區(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)電場選址22
1.3.1風(fēng)電場選址的技術(shù)原則22
1.3.2風(fēng)電場現(xiàn)場位置選擇對策23
1.4風(fēng)電場風(fēng)能資源評估25
1.4.1風(fēng)電場風(fēng)能資源測量方法25
1.4.2風(fēng)電場風(fēng)能資源評估方法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)電的價值分析36
2.3.1并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電的價值分析36
2.3.2風(fēng)電項目可行性研究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傳動機(jī)構(gòu)41
2.4.5塔架42
2.5大中型風(fēng)電場設(shè)計42
2.5.1風(fēng)力資源評估所需的基本資料42
2.5.2風(fēng)力發(fā)電場址的選擇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)電場的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益評價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財務(wù)預(yù)測結(jié)果49
2.7風(fēng)力機(jī)安全運行50
2.7.1風(fēng)力機(jī)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(fēng)力機(jī)載荷設(shè)計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)速運行的特點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)和空氣動力學(xué)63
3.6.1風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計63
3.6.2風(fēng)力機(jī)氣動力學(xué)設(shè)計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)計規(guī)范65
4.1風(fēng)力機(jī)整機(jī)設(shè)計規(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)計規(guī)范67
4.2.1葉片設(shè)計要求67
4.2.2葉片設(shè)計規(guī)范67
4.2.3輪轂設(shè)計68
4.3風(fēng)輪機(jī)葉片設(shè)計69
4.3.1設(shè)計要求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、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(biāo)志和使用維護(hù)說明書78
4.4.4.葉片包裝、貯存、運輸78
第5章風(fēng)輪機(jī)設(shè)計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82
5.1.5風(fēng)輪機(jī)的空氣動力特性84
5.2風(fēng)力機(jī)設(shè)計要求85
5.2.1風(fēng)力機(jī)設(shè)計安全等級85
5.2.2一般等級風(fēng)力機(jī)的安全系數(shù)和強度分析86
5.2.3風(fēng)力機(jī)設(shè)計要求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112
5.3.1風(fēng)輪機(jī)工程設(shè)計方法112
5.3.2風(fēng)力機(jī)的各種設(shè)計方案116
5.4風(fēng)輪機(jī)優(yōu)化設(shè)計117
5.4.1風(fēng)輪機(jī)優(yōu)化設(shè)計原理117
5.4.2風(fēng)輪機(jī)優(yōu)化設(shè)計舉例118
5.5風(fēng)輪機(jī)?；O(shè)計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)計方法121
5.6風(fēng)輪機(jī)工程設(shè)計圖例122
5.7風(fēng)輪機(jī)的設(shè)計與制造123
5.7.1功率設(shè)計124
5.7.2風(fēng)輪設(shè)計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137
5.7.5機(jī)艙和對風(fēng)控制140
5.7.6塔架設(shè)計143
5.7.7彈性體系統(tǒng)動態(tài)振動設(shè)計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)計風(fēng)速問題159
5.9.1設(shè)計風(fēng)速問題159
5.9.2風(fēng)電場優(yōu)化161
第6章風(fēng)輪機(jī)和風(fēng)電場數(shù)值計算164
6.1風(fēng)電場數(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(fēng)電場數(shù)值計算軟件包171
6.3.1典型風(fēng)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(fēng)力機(jī)設(shè)計軟件包的開發(fā)174
6.4.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計軟件包174
6.4.2軟件包模塊和數(shù)據(jù)庫174
6.4.3風(fēng)力機(jī)空氣動力學(xué)研究175
6.4.4風(fēng)力機(jī)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(fēng)電場規(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)抗臺風(fēng)設(shè)計181
第7章大型風(fēng)力機(jī)設(shè)計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級風(fēng)力機(jī)設(shè)計186
7.2.1FD60A型風(fēng)力機(jī)設(shè)計186
7.2.2V52-850kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計200
7.2.31200kW級風(fēng)力機(jī)設(shè)計201
7.31500kW級風(fēng)力機(jī)設(shè)計202
7.3.1FD70A/ FD77A風(fēng)力機(jī)設(shè)計202
7.3.2S70/S77風(fēng)力機(jī)設(shè)計209
7.3.3V82-1650kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計212
7.42000kW級風(fēng)力機(jī)設(shè)計214
7.4.1R82/2000kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計214
7.4.2V90-1800/2000kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計215
7.4.3V80-2000kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計217
7.52500kW級風(fēng)力機(jī)設(shè)計219
7.5.1FD90/2500kW型風(fēng)力機(jī)設(shè)計219
7.5.2N80、N90風(fēng)力機(jī)設(shè)計223
7.63000kW級風(fēng)力機(jī)設(shè)計226
7.6.1W90/3000kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計226
7.6.2V90-1-3000kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計226
7.6.3V112-1- 3000kW風(fēng)力機(jī)設(shè)計228
7.75000kW級風(fēng)力機(jī)設(shè)計229
7.7.1FC/5000/126-136風(fēng)力機(jī)設(shè)計229
7.7.2R-5M風(fēng)力機(jī)設(shè)計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237
7.9我國大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)展趨勢239
第8章風(fēng)力機(jī)發(fā)電系統(tǒng)242
8.1風(fēng)力機(jī)對發(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無刷爪極自勵發(fā)電機(jī)249
第9章特殊用途風(fēng)力機(jī)設(shè)計250
9.1海上用風(fēng)力機(jī)設(shè)計250
9.1.1近海風(fēng)電場技術(shù)251
9.1.2淺海風(fēng)電場投資概算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266
9.2.1低溫環(huán)境對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響266
9.2.2低溫對風(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269
9.3.1高原環(huán)境空氣密度對風(fēng)力發(fā)電的影響269
9.3.2高原環(huán)境大氣溫度對風(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)計改進(jìn)措施271
9.4免齒輪箱式直接驅(qū)動型風(fēng)力機(jī)設(shè)計272
9.4.1直接驅(qū)動式風(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)工程計算方法289
9.5.5熱能風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計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297
10.1.3升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)氣動原理298
10.1.4垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計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305
10.3達(dá)里厄風(fēng)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(dá)里厄風(fēng)力機(jī)設(shè)計315
10.4.1風(fēng)輪設(shè)計315
10.4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計316
10.4.3500kW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計317
10.4.4兆瓦級垂直軸風(fēng)力機(jī)設(shè)計參數(shù)319
10.4.5垂直軸風(fēng)力機(jī)典型設(shè)計數(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328
10.5.3達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)設(shè)計發(fā)展趨勢329
10.5.4垂直軸風(fēng)力機(jī)發(fā)展對策333
附錄334
附錄1風(fēng)力等級和風(fēng)壓計算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)電裝置國家和國際標(biāo)準(zhǔn)344
附圖1中國風(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中國全年風(fēng)速大于3m/s的小時數(shù)分布圖346
參考文獻(xiàn)347