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第一章 风能及风能资源 1

一、风的成因 1

二、风速及风向 3

(一)风速 3

(二)风向 5

三、风沿高度的变化 6

四、风能密度 7

(一)平均风能密度 7

(二)有效风能密度 8

五、风速的频率分布(风频) 9

六、风速持续时间分布 9

七、风速的测量及风力等级表 10

(一)固定式自动风速测量仪 10

(二)手提式测风仪 11

(三)风级计数仪 12

(四)利用计算机的风速数据采集、处理及图象显示系统 13

(五)风力等级表 15

八、我国的风能资源 17

第二章 风能利用及风力发电 19

一、风能利用 19

二、风力发电的发展及现状 20

三、风力发电系统的组成 28

(一)风力发电机组 28

(二)控制装置 31

(三)监测显示装置 32

(四)蓄能装置 32

一、风轮机的结构型式及分类 35

第三章 风轮机的基本理论及结构 35

(一)穿过风轮桨叶扫掠面的风能 40

二、风轮机的功率及风能利用系数 40

(二)风能利用系数Cp 41

(三)风轮的功率 41

三、风轮机的叶尖速比(高速性系数) 42

四、风轮机的转矩系数 42

五、风能利用系数、转矩系数与叶尖速比的关系 43

六、风轮机的功率-转速特性曲线及转矩-转速特性曲线 45

(一)功率-转速特性曲线 45

(二)转矩-转速特性曲线 45

七、风能利用系数最大值(贝茨)理论 47

八、风轮机的输出功率曲线 49

(一)计算法 51

九、风轮机的输出能量及可利用率 51

(二)图示法 52

(三)风轮机的可利用率 53

十、风轮机的调向装置 53

(一)尾舵 54

(二)尾车 55

(三)伺服电动机驱动的齿轮传动调向装置 55

十一、风轮机的调速装置 55

(一)风轮偏侧调速 56

(二)改变风轮叶片桨距调速 59

十二、风轮机的保护装置 59

(三)顺桨机构 60

(二)扰流器 60

(一)叶尖阻尼板 60

(四)风轮侧偏或上仰机构 61

(五)阻尼板 62

第四章 发电机、蓄电池及变流装置 63

一、直流发电机 63

(一)基本参数、运行状态及特性曲线 63

(二)与直流电网联接 65

(三)与变化的负载电阻联接 67

二、同步发电机 70

(一)同步发电机联接到电网上 70

(二)同步发电机与变化的负载电阻联接 72

三、异步发电机 73

(一)异步电机作为发电机与电网并联 74

(二)单机运行的自激异步发电机 76

四、发电机与风轮机的匹配 79

(一)风轮机-并激直流发电机带电阻负载运行系统 79

(二)风轮机-同步发电机或异步发电机与电网并联运行系统 80

五、蓄电池 81

(一)蓄电池的种类及工作原理 81

(二)蓄电池的性能 83

(三)蓄电池的结构 86

(四)蓄电池的维护与保养 86

六、变流装置 88

(一)整流器 88

(二)逆变器 91

一、风轮机-直流发电机-蓄电池-负载系统 96

第五章 风力发电系统运行分析 96

二、风轮机-交流发电机-整流-蓄电池-负载系统 97

三、变速恒频风力发电系统 98

(一)电磁滑差联接变速恒频发电系统 100

(二)转差频率励磁变速恒频发电系统 106

(三)磁场调制发电机及降频变换系统组成的变速恒频发电系统 113

四、采用负载调节的独立运行风力发电系统 121

(一)最佳功率负载线 121

(二)实际功率负载线的确定及负载调节 122

(三)分级负载控制器 124

五、与常规能源发电联合的风力发电系统——风力-柴油联合发电系统 126

(一)应用风力-柴油联合发电的目的 126

(二)风力-柴油联合发电系统的结构型式 127

(一)选择风力发电装置安装地点时应考虑的因素 134

第六章 风力发电装置安装场地选择及经济性分析 134

一、风力发电装置安装地点的选择 134

(二)在开阔平地上安装风力发电机 136

(三)在山顶上安装风力发电机 137

(四)在建筑物附近或建筑物上安装风力发电机 137

二、风电场 139

(一)规划和选择风电场场址的原则 140

(二)风电场内风力发电机的布局及尾流效应 141

三、风力发电经济性分析 141

(一)影响风力发电经济性的因素 141

(二)风力发电成本的计算 143

(三)风力发电与其他可再生能源发电成本的比较 145

(四)风力发电的社会效益 146

参考文献 148