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第1章 绪论 1

1.1 目前风力发电发展现状 1

1.2 风电领域研究热点与研究现状 3

1.2.1 风力发电机组控制与建模 3

1.2.2 风电场模型 6

1.2.3 风电并网对系统电能质量的影响 7

1.2.4 含风电系统稳定性分析 8

1.2.5 风电场运行内部设计要求与风电场维护 9

1.2.6 风电与其他可再生能源互补发电 12

1.3 有关风电和可再生能源发电政策 12

1.4 我国风电并网规定和并网导则 15

第2章 风力发电机系统的发展与并网方式 17

2.1 概述 17

2.2 风力发电机系统的发展 17

2.2.1 风力机的发展历史 18

2.2.2 风力发电机的发展 22

2.2.3 并网型风力发电机组的发展 25

2.3 风电机组并网方式 26

2.3.1 不同风电机组的并网方式 27

2.3.2 风电场拓扑结构与并网方式 29

2.4 小结 33

第3章 风电机组并网运行控制模型 34

3.1 概述 34

3.2 风力机模型 35

3.2.1 风轮叶片理论 35

3.2.2 风轮风功率分析 36

3.2.3 风轮模型 37

3.2.4 风力机轴系模型 37

3.3 风电机组中发电机模型及其等效电路 38

3.3.1 异步发电机模型及其等效电路 38

3.3.2 双馈感应发电机模型及其等效电路 41

3.3.3 同步发电机模型及其等效电路 44

3.4 风电机组中逆变器模型及其等效电路 46

3.4.1 部分功率逆变器模型及其等效电路 46

3.4.2 全功率逆变器模型及其等效电路 47

3.5 发电机控制模型 48

3.5.1 双馈异步发电机控制模型 48

3.5.2 同步发电机控制模型 49

3.6 小结 52

第4章 风电场建模与并网控制 53

4.1 概述 53

4.2 风电场建模 54

4.2.1 风速模型 55

4.2.2 基于系统辨识的风电场模型 57

4.2.3 考虑尾流影响后风电场功率叠加模型 57

4.2.4 注入电流分析的风电场模型 62

4.2.5 风电场输出功率预测模型 67

4.3 风电场并网与控制 71

4.3.1 交流并网与控制 72

4.3.2 HVDC并网方式与控制 73

4.4 小结 76

第5章 风电并网后引起的电能质量问题 77

5.1 概述 77

5.2 电压偏差与电压波动 78

5.2.1 恒速风电机组并网后电压的变化情况 79

5.2.2 变速风电机组并网后电压的变化情况 81

5.3 闪变问题 83

5.3.1 系统中闪变产生源 84

5.3.2 风电并网闪变分析 84

5.4 谐波问题 88

5.4.1 系统中谐波产生机理分析 90

5.4.2 风电并网系统谐波分析 91

5.5 频率问题 93

5.6 小结 96

第6章 含风电电力系统分析 98

6.1 概述 98

6.2 潮流计算 98

6.3 时域仿真分析方法研究 99

6.3.1 含有风电的电力系统仿真研究 99

6.3.2 含风电部分仿真软件 102

6.3.3 含风电系统分析与仿真算例 108

6.4 风电并网后系统稳定性分析 112

6.4.1 含有风电的系统静态电压稳定性分析 112

6.4.2 含有风电的系统电压暂态稳定性分析 116

6.5 小结 123

第7章 风电场运行内部相关设计要求 125

7.1 概述 125

7.2 风电机组故障穿越研究 125

7.2.1 风电机组故障穿越内涵 125

7.2.2 风电机组故障穿越方法研究与仿真 127

7.3 风电场电气设计 132

7.3.1 电气主结线 132

7.3.2 风电场中的变压器 132

7.4 风电机组防雷与接地 134

7.4.1 雷电放电过程及雷电的危害 134

7.4.2 风电机组受雷电的影响及其防雷措施 135

7.5 风电场无功补偿 137

7.5.1 不同无功补偿装置的特点 138

7.5.2 风电场无功补偿问题 140

7.6 含风电系统的继电保护和孤岛运行问题 141

7.7 小结 143

第8章 风电机组故障分析与风电场维护 144

8.1 概述 144

8.2 风电机组信息检测 144

8.3 风电机组故障机理分析与诊断方法研究 146

8.3.1 风电机组故障产生机理分析 147

8.3.2 风力发电机组故障诊断方法 148

8.4 风电机组各部分故障分析与故障诊断 149

8.4.1 风电机组故障分析基础 149

8.4.2 风电机组齿轮箱故障分析与故障诊断 157

8.4.3 风电机组变频器的故障诊断 162

8.4.4 风电机组发电机的故障诊断 166

8.5 风电场监控与常规检修 178

8.5.1 风力发电机组的监控 178

8.5.2 风电场子系统以及风力发电远程监控 179

8.5.3 监控系统的抗干扰问题 180

8.5.4 风电机组与风电场检修 180

8.6 小结 182

第9章 风电和其他可再生能源互补发电 184

9.1 概述 184

9.2 其他可再生能源发电技术 184

9.2.1 光伏发电 184

9.2.2 生物质发电 190

9.2.3 小水力发电 191

9.3 风光互补发电技术 193

9.3.1 风光互补系统构成 193

9.3.2 风光互补系统中蓄电池控制 195

9.3.3 风光互补系统的应用前景 197

9.4 风水互补发电 197

9.4.1 风水互补发电原理 197

9.4.2 阿勒泰风水互补系统 198

9.5 小结 199

参考文献 201