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1 风车和风力发电发展史 1

1.1 20世纪以前的风力利用技术 1

1.2 风力发电发展简史 2

1.2.1 风力发电机组诞生的背景 2

1.2.2 风力发电的先驱者 2

1.2.3 以丹麦为中心的风力发电的发展史 3

1.2.4 20世纪风力发电机组技术的发展 4

2 风的特性和风能资源 9

2.1 风速功率谱 9

2.2 风速随高度变化 10

2.2.1 对数率分布 11

2.2.2 指数率分布 12

2.3 风速频率分布 12

2.4 风能 13

2.5 地形和风 14

2.5.1 日本各地由于区域地理环境形成的地形风 14

2.5.2 峡谷风 14

2.5.3 山脉对气流的抬升作用 15

2.6 风况分布图 15

2.6.1 局部地区风况预测模型LAWEPS 15

2.6.2 风况分布图 16

2.6.3 风速的历年变化 17

3 风力发电机组的布置 20

3.1 风和风能 20

3.2 风的特性 20

3.2.1 海陆风 21

3.2.2 山谷风 21

3.2.3 季风 21

3.2.4 高压低压引起的风 22

3.2.5 台风 22

3.2.6 地理环境形成的地形风 22

3.3 风的统计分析 22

3.3.1 逐时、月、年平均风速 22

3.3.2 风向玫瑰图 24

3.3.3 风速频率分布 24

3.3.4 威布尔分布 24

3.3.5 风功率密度 26

3.4 年发电量 26

3.5 风况数据的利用 28

3.5.1 风况观测站 28

3.5.2 日本的风况分布图 29

3.6 影响风况的各种因素 31

3.6.1 地表面的粗糙度 31

3.6.2 地形 32

3.6.3 障碍物 32

3.7 风况预测 33

3.7.1 基于风况观测数据进行风况预测的方法 33

3.7.2 利用气象模型进行风况预测方法 35

4 风力发电机组基础理论 39

4.1 风力发电机组种类与特征 39

4.1.1 风力发电机组分类 39

4.1.2 水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组 39

4.1.3 升力型风力发电机组和阻力型风力发电机组 40

4.2 风力发电机组转动原理 40

4.2.1 升力与阻力 40

4.2.2 升力型风力发电机组 41

4.2.3 阻力型风力发电机组 42

4.3 风力发电机组的性能评价 43

4.3.1 功率系数 43

4.3.2 力矩系数 43

4.3.3 推力系数 44

4.3.4 叶尖速度比（尖速比） 44

4.3.5 实度 45

4.4 风力发电机组的理论最大功率 45

4.4.1 升力型风力发电机组的最大功率系数 45

4.4.2 阻力型风力发电机组的最大功率系数 47

5 风力发电机组的空气动力学 49

5.1 风力发电机组基础理论 49

5.2 水平轴风力发电机组 50

5.2.1 水平轴风力发电机组性能分析与工作原理 50

5.2.2 直径20m的水平轴风力发电机组 53

5.2.3 水平轴风力发电机组设计 54

5.3 垂直轴风力发电机组 54

5.3.1 垂直轴风力发电机组分类 55

5.3.2 垂直轴风力发电机组特性 55

5.3.3 风力发电机组性能推导与空气动力学 56

5.3.4 影响风力发电机组性能的要素 59

5.3.5 垂直轴风力发电机组用叶片翼型 61

5.3.6 风力发电机组周围流场 62

5.3.7 关于垂直轴风力发电机组设计 64

6 风力发电系统设计 65

6.1 概念设计 65

6.1.1 风力发电机组形式 65

6.2 风力发电机组设计注意事项 70

6.2.1 设计标准 70

6.3 安全性与可靠性 73

6.3.1 控制装置与安全系统 73

6.3.2 其他安全注意事项 74

6.3.3 冗余设计 74

6.3.4 安全系统动作后恢复机器运转 74

6.3.5 安全保护装置 75

6.4 载荷 75

6.4.1 解析条件的规定 75

6.4.2 以IEC载荷为基础的解析 76

6.4.3 台风时的风载荷计算条件的具体举例 78

6.5 风力发电系统构成要素 78

6.5.1 叶片 78

6.5.2 轮毂 84

6.5.3 动力系统 85

6.5.4 偏航系统 90

6.5.5 叶片桨距可变机构的设计 91

6.5.6 发电机 92

6.5.7 其他机构 97

7 风力发电系统控制 114

7.1 风力发电机组 114

7.1.1 转数控制 114

7.1.2 方向控制 115

7.1.3 停机控制 115

7.2 发电机与运转方式 116

7.2.1 发电机 116

7.2.2 运转方式 116

7.3 风力发电系统 118

7.3.1 风力发电机组功率系数 118

7.3.2 风力发电机组的功率控制 119

8 风力发电系统 127

8.1 大规模并网连接 127

8.1.1 发电方式与并网方式 127

8.1.2 《并网连接技术要件指南》与《分散电源并网连接技术指南》 131

8.1.3 高压并网 132

8.1.4 超高压连接 133

8.1.5 欧洲风力发电机组特征 144

8.1.6 日本国内风力发电装机容量的情况 145

8.2 小规模离网型电源 146

8.2.1 小型风力发电机组特征 146

8.2.2 小型风力发电机组的导入形式 149

8.2.3 小型风力发电机组导入的注意事项 154

8.3 能量的储存与稳定（电力稳定装置） 157

8.3.1 频率变动产生原因 157

8.3.2 频率变动（有效功率变动）对策 159

8.3.3 超高速飞轮特性 163

8.3.4 超高速飞轮电力稳定装置特征 165

8.3.5 今后的课题 166

8.4 近海风力发电 167

8.4.1 近海风力发电现状与未来 167

8.4.2 下一代漂浮式近海风力发电系统 175

9 风力利用系统 183

9.1 风力发电机组最适宜的运行条件 183

9.2 风力提水机种类和特性 183

9.2.1 风力发电机组和水泵组合 185

9.2.2 提水性能 185

9.2.3 风力提水系统的简单推算方法 187

9.3 风力压缩机驱动 188

9.4 风能转换成热能 188

9.4.1 风能转换热能方式的种类和特征 188

9.4.2 风能热转换系统实例 190

9.4.3 风能热转换的未来 192

9.5 风能和其他可再生能源综合利用系统 192

9.5.1 风能和其他可再生能源综合利用系统的特征 193

9.5.2 实例 193

10 评价利用风能的经济性 201

10.1 计算预测年发电量 201

10.1.1 利用分组方法计算发电量 201

10.1.2 根据威布尔分布计算发电量 202

10.1.3 实测数据与威布尔分布近似 203

10.1.4 修正预测发电量 204

10.2 长期风况预测 205

10.2.1 年平均风速的变动 205

10.2.2 气候变化 206

10.3 风速随高度分布 207

10.4 校正风速计 208

11 风能利用对环境的影响 209

11.1 噪声 209

11.1.1 影响的现状 209

11.1.2 避免和减少噪声影响的对策 210

11.2 电波影响 212

11.2.1 电波影响的现状 212

11.2.2 避免和减少影响的对策 213

11.3 生态系统 214

11.3.1 生态系统影响的现状 214

11.3.2 避免和减少影响的对策 218

11.4 景观影响 219

11.4.1 对景观影响的现状 219

11.4.2 避免和减少影响的对策 221

12 风力发电的展望 223

12.1 风力发电的标准化和认证 223

12.1.1 风力发电系统标准化过程 224

12.1.2 现有规格概要、审议过程 230

12.1.3 风力发电认证 238

12.2 风力发电未来展望 245

12.2.1 风力发电主要课题 245

12.2.2 风力发电未来展望 247

参考文献 253