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第1章 绪论1

1.1 风能利用与风力发电1

1.1.1 风能利用史1

1.1.2 风力发电的意义3

1.2 世界风力发电发展概况4

1.2.1 世界风力发电的发展4

1.2.2 世界风力发电的现状10

1.3 中国风力发电发展概况12

1.3.1 中国的风能资源12

1.3.2 中国风力发电的发展12

1.3.3 中国风力发电的现状13

1.3.4 中国风力发电的发展展望18

1.4 风力发电技术发展趋势18

1.4.1 风力发电迅猛发展的驱动力18

1.4.2 风力发电技术未来发展趋势20

第2章 风能资源23

2.1 风能资源的形成23

2.1.1 大气环流23

2.1.2 季风环流24

2.1.3 局地环流26

2.2 测风27

2.2.1 测风系统27

2.2.2 风向测量28

2.2.3 风速测量29

2.2.4 风力等级32

2.2.5 风能资源的计算33

2.2.6 风功率密度等级及风能可利用区的划分38

2.3 中国的风能资源39

2.3.1 我国风能资源储量39

2.3.2 我国风能资源的形成及分布40

第3章 风力机及其附属设备45

3.1 风力机的类型45

3.1.1 风力发电的工作过程45

3.1.2 风力机的类型45

3.2 风力机的结构48

3.2.1 风轮49

3.2.2 传动系统52

3.2.3 偏航系统（对风装置）53

3.2.4 叶尖扰流器和变桨距机构56

3.2.5 控制与安全系统58

3.2.6 机舱60

3.2.7 塔架和基础60

3.3 风力机的基本理论61

3.3.1 风力机空气动力学的基本概念61

3.3.2 风力机基本理论66

3.3.3 风力机性能参数69

第4章 风力发电机与蓄能装置73

4.1 风力发电原理73

4.1.1 风力发电原理概述73

4.1.2 定桨距风力发电机组74

4.1.3 变桨距风力发电机组75

4.2 风力发电机与风力发电系统76

4.2.1 对风力发电机及发电系统的一般要求76

4.2.2 恒速恒频发电系统77

4.2.3 变速恒频风力发电系统83

4.2.4 小型直流发电系统92

4.3 风力发电的电能储存95

4.3.1 电能储存的必要性及蓄能方式95

4.3.2 蓄电池蓄能95

4.3.3 飞轮蓄能98

4.3.4 抽水蓄能100

4.3.5 压缩空气蓄能100

第5章 风电场电气系统102

5.1 风电场电气主接线102

5.1.1 风电场电气部分的构成102

5.1.2 风电场电气主接线102

5.2 风电场主要一次设备107

5.2.1 变压器107

5.2.2 开关设备108

5.2.3 互感器114

5.3 风电场电气二次系统117

5.3.1 电气二次系统117

5.3.2 风电场的电气二次部分119

5.3.3 风电场升压变电站的二次部分119

5.4 风电机组控制系统122

5.4.1 风电机组控制系统概述122

5.4.2 定桨距风电机组控制系统124

5.4.3 变桨距风电机组控制系统127

第6章 风力发电中的电力电子技术133

6.1 电力电子技术基础133

6.1.1 电力电子技术简介133

6.1.2 PWM控制技术134

6.1.3 电力电子技术在风电场的应用135

6.2 AC—DC整流器137

6.2.1 单相桥式全控整流电路137

6.2.2 三相桥式全控整流电路138

6.3 DC—AC逆变电路140

6.3.1 DC—AC逆变电路140

6.3.2 电压型单相全桥逆变电路140

6.3.3 电压型三相桥式逆变电路141

6.4 交流电力控制电路142

6.4.1 软启动器142

6.4.2 晶闸管投切电容器电路143

6.5 电网接入控制144

6.5.1 电压控制144

6.5.2 频率控制145

6.6 变速机组中的变流器145

6.6.1 采用二极管桥的变流器146

6.6.2 背靠背双向变流器146

6.6.3 双馈风电机组转子双向变流器147

6.6.4 全功率变流器147

第7章 风力发电机组的运行148

7.1 风力发电机组的并网运行148

7.1.1 恒速恒频风力发电机组的并网运行148

7.1.2 变速恒频风力发电机组的并网运行153

7.2 风力发电与柴油发电联合运行163

7.2.1 风力-柴油发电联合运行的目的、目标、影响因素163

7.2.2 风力-柴油联合发电系统的结构组成164

7.2.3 柴油联合发电系统的实用性评价168

7.3 风力发电与太阳光发电联合运行169

7.3.1 太阳能资源169

7.3.2 太阳光电池171

7.3.3 风力与太阳光发电联合运行系统179

7.4 风力发电机组的独立运行183

7.4.1 独立运行的直流风力发电系统184

7.4.2 独立运行的交流风力发电系统185

7.4.3 独立运行风力发电系统的优点和缺点188

第8章 风电场选址和风力发电机组的布置189

8.1 风电场选址概述189

8.1.1 丹麦大型风力发电场场址选择方法介绍189

8.1.2 我国大型风力发电场选址方法190

8.2 风能资源的评估191

8.2.1 评估指标及因素191

8.2.2 风能资源资料的获得191

8.2.3 风能资源评估193

8.3 风电场宏观选址195

8.3.1 风电场宏观选址的原则195

8.3.2 风电场宏观选址的技术标准195

8.4 风电场风况观测199

8.4.1 测风仪器的选择199

8.4.2 测风仪器的布置200

8.4.3 测风数据的分析201

8.5 风电场微观选址202

8.5.1 地面粗糙度对风速的影响202

8.5.2 障碍物的影响203

8.5.3 地形的影响203

8.6 风力发电机组的容量选择与排列布置205

8.6.1 风力发电机组的容量选择205

8.6.2 风力发电机组的排列布置206

8.6.3 风电机组尾流效应208

8.7 风力发电实用软件介绍209

8.7.1 Riso WAsP软件介绍209

8.7.2 ReSoft WindFarm213

8.8 风电场年发电量估算216

8.8.1 风电场理论年发电量估算方法216

8.8.2 年上网发电量估算216

8.8.3 单机发电量的计算218

第9章 风电场设备选型220

9.1 风电场设备选型概述220

9.1.1 风力发电设备认证体系220

9.1.2 对机组功率曲线的要求221

9.1.3 对机组制造厂家业绩考查222

9.1.4 对特定条件的要求222

9.1.5 对技术服务与技术保障的要求224

9.2 风力发电机组机械部分的选型224

9.2.1 风力发电机组结构型式选择224

9.2.2 功率控制方式的选择226

9.2.3 机组定速与变速运行方式的选择227

9.2.4 风力发电机组部件的选择228

9.2.5 风力发电机组机型的选择230

9.3 风电场的电力系统选型设计230

9.3.1 风电场接入电力系统方案230

9.3.2 风电场主接线231

9.3.3 风电场配电线路231

9.3.4 风电场变电所设备233

9.4 风电场与电力系统的匹配233

9.4.1 风电场对电力系统运行的影响233

9.4.2 风电场的能量可信度和容量可信度235

9.4.3 促进风电场与电力系统匹配的技术措施236

9.4.4 风电场对电力系统电能质量影响的计算237

9.4.5 电力系统中风电占总装机容量的比例238

9.4.6 风电场接入电力系统的技术规定238

第10章 风电场运行维护管理240

10.1 风电场的运行240

10.1.1 风力发电机组工作参数的安全运行范围240

10.1.2 风力发电机组的启动、并网与停机241

10.1.3 风电机组的启动和停机示例242

10.1.4 风电机组的运行246

10.1.5 风电场运行监视、记录249

10.1.6 风电机组工作状态之间转变254

10.2 风电场的维护256

10.2.1 机组的日常维护256

10.2.2 机组的年度例行维护258

10.3 风电场的异常运行和事故处理263

10.3.1 风电场异常运行与事故处理基本要求263

10.3.2 风电场故障分类264

10.3.3 风电场故障处理264

10.3.4 风电场事故处理271

10.4 风力发电机组的磨损与润滑272

10.4.1 风力发电机组的磨损272

10.4.2 风力发电机组的润滑272

10.5 风电场的管理274

10.5.1 风电场运行管理制度275

10.5.2 风电场安全管理275

10.5.3 风电场人员培训管理278

10.5.4 生产运行管理279

10.5.5 备品配件及工具的管理282

10.5.6 风电场经营管理283

10.5.7 提高风电场综合经济效益的技术措施284

10.6 风电场机组评价标准285

10.6.1 功率曲线285

10.6.2 可利用率286

10.6.3 可靠性286

10.6.4 维护成本287

10.6.5 寿命期度电成本287

10.6.6 现场风况条件的适宜性287

10.6.7 电网兼容性287

10.6.8 风电场运行维护能力289

10.6.9 风电场质保期后运行数据的比较289

10.6.10 风电场工程技术政策与规范289

附表291

第11章 风电项目开发及风电场工程建设294

11.1 风电项目开发及风电场工程建设流程294

11.1.1 项目开发与建设过程中相关部门的职责294

11.1.2 项目开发建设部门职责图296

11.1.3 风电项目开发建设程序图296

11.2 风电投资项目的立项297

11.2.1 风电项目预可行性研究报告撰写及相关协议签订297

11.2.2 风电场项目建议书297

11.3 风电投资项目的可行性研究297

11.3.1 主要内容298

11.3.2 风力资源298

11.3.3 工程地质298

11.3.4 项目任务与规模298

11.3.5 风电场场址选择298

11.3.6 风力发电机组选型和布置298

11.3.7 电气298

11.3.8 土建工程298

11.3.9 施工组织设计298

11.3.10 环境影响评价298

11.3.11 项目投资概算298

11.3.12 财务评价298

11.3.13 结论及今后工作意见299

11.3.14 附件、附图、附表299

11.4 风电项目公司299

11.4.1 风电项目公司的发起299

11.4.2 风电项目公司章程和投资协议299

11.4.3 风电项目公司经营管理机构300

11.4.4 风电项目的资本金和公司注册资金301

11.4.5 风电项目公司注册程序301

11.4.6 风电项目公司注册期间的主要工作303

11.5 风电场工程建设前期工作303

11.5.1 风电场工程项目的报建303

11.5.2 编制风电场建设计划303

11.5.3 委托项目建设监理303

11.5.4 风电场工程项目招标304

11.5.5 施工合同的签订306

11.5.6 风电场建设用地的征地307

11.5.7 施工现场的“四通一平”308

11.6 风电场工程基础建设施工308

11.6.1 风电场工程基础建设施工项目308

11.6.2 工程施工许可证309

11.6.3 风电工程施工管理310

11.6.4 风电工程施工监理311

11.6.5 风电工程施工质量管理311

11.6.6 风电工程施工安全管理312

11.7 风力发电机组的安装313

11.7.1 机组安装概述313

11.7.2 机组安装项目314

11.7.3 机组安装计划314

11.7.4 机组安装前的准备工作315

11.7.5 机组典型安装程序315

11.7.6 风电机安装安全措施319

11.8 风力发电机组的调整试验320

11.8.1 调整试验的目的320

11.8.2 试验条件320

11.8.3 试验准备320

11.8.4 功能试验和部分性能试验321

11.8.5 试验数据记录整理与分析处理322

11.9 风力发电机组的试运行322

11.9.1 风力发电机组试运行的条件322

11.9.2 试运行时间323

11.9.3 试运行的检查项目323

11.9.4 试运行管理323

第12章 海上风电场324

12.1 海上风机基础及施工技术324

12.1.1 概述324

12.1.2 风机基础325

12.1.3 风机（3.6 MW）基础施工330

12.2 海上风机技术335

12.2.1 3.6 MW海上风机技术特点336

12.2.2 叶轮337

12.2.3 机械传动系统338

12.2.4 通风冷却系统339

12.2.5 偏航系统339

12.2.6 液压系统340

12.2.7 润滑系统340

12.2.8 制动系统340

12.2.9 塔架341

12.2.10 发电机及其电气设备341

12.2.11 防雷保护系统342

12.2.12 控制系统343

12.2.13 数据采集及监控系统（SCADA系统）344

12.2.14 风机状态监测系统（TCM）346

12.2.15 高性能的风电场控制系统348

12.3 海上风电场运行安全预警与应急349

12.3.1 概述349

12.3.2 风电场运行安全预警与应急349

12.3.3 设备的安装、运行及日常巡检与维护352

12.4 风机变桨系统故障分析353

12.4.1 风机变桨系统概述353

12.4.2 电动伺服变桨系统354

12.4.3 电液伺服变桨系统367

12.5 风电场工程案例372

12.5.1 工程简介372

12.5.2 某201 MW风电场工程378

12.5.3 某近海2MW试验风机385

参考文献391