风力发电技术与风电场工程PDF电子书下载

绪论 1

0.1风力发电的意义 1

0.2风能开发利用的发展状况 2

0.2.1早期的风能利用历史 2

0.2.2风力机的种类和发展过程 3

0.2.3世界风力发电的发展状况 8

0.2.4我国风力发电的发展状况 9

0.2.5风力发电设备制造业的发展状况 10

0.2.6海上风电场的兴起 12

第1章 风能资源和风电场开发 14

1.1风的形成 14

1.1.1大气环流 14

1.1.2季风环流 15

1.1.3局地环流 16

1.1.4两种特殊地形条件下的风能分布实例 17

1.1.5我国的风能资源分布 17

1.2风的描述 20

1.2.1风速 20

1.2.2风向 23

1.2.3风能和风功率密度 24

1.2.4空气密度 24

1.2.5粗糙度和风切变指数 25

1.2.6湍流强度 26

1.3风的测量 27

1.3.1测风系统的组成 27

1.3.2测风设备 27

1.3.3测风需要注意的问题 28

1.4风能资源评估 29

1.4.1风能资源评估的目的 29

1.4.2风能资源评估主要技术标准 29

1.4.3风能资源评估主要步骤 29

1.5机组选型、布置和发电量估算 29

1.5.1机组选型 29

1.5.2机组布置 30

1.5.3发电量计算 32

1.6风电场开发流程 34

1.6.1风电场宏观选址 34

1.6.2风电场测风 35

1.6.3风能资源评价 35

1.6.4风电场规划 35

1.6.5风电场可行性研究 35

1.6.6风电场工程招标 35

1.6.7风电场施工 36

第2章 风力发电空气动力学基本原理 37

2.1基本概念 37

2.1.1风的动能 37

2.1.2不可压缩流体 38

2.1.3流体黏性 38

2.1.4阻力 38

2.1.5层流与湍流 39

2.1.6雷诺数 39

2.1.7边界层 39

2.1.8伯努利方程 40

2.1.9升力 41

2.2一维动量理论 41

2.2.1 Betz理论 41

2.2.2考虑风轮尾流旋转的动量理论 43

2.3叶素-动量理论 45

2.3.1叶素理论 45

2.3.2叶素-动量理论 46

2.3.3普朗特叶尖损失因子 47

2.3.4涡流理论 47

2.3.5小结 48

2.4风力机叶片翼型的空气动力学基础 49

2.4.1翼型和翼型的几何参数 49

2.4.2翼型的空气动力特性 50

2.4.3小结 55

2.5风电机组的功率调节 55

2.5.1失速控制 55

2.5.2变桨距控制 56

2.5.3主动失速控制 58

第3章 风力发电机组整体结构 59

3.1概述 59

3.2机舱 61

3.2.1机舱底座 62

3.2.2机舱罩与整流罩 62

3.3塔架与基础 63

3.3.1塔架类型和结构 63

3.3.2基础 66

3.4机械传动系统 66

3.5偏航系统 67

3.6变桨距机构 68

3.7液压和制动系统 68

3.8发电机 69

3.9齿轮箱/发电机冷却系统 70

3.10控制系统 70

3.11风电机组的参数与性能 71

3.11.1风电机组的主要参数 71

3.11.2功率曲线 72

3.12各种不同类型的风电机组 73

3.12.1定桨距失速型风电机组 73

3.12.2变桨距型风电机组 73

3.12.3变桨变速型风电机组 73

3.12.4直驱型风力发电机 75

3.12.5半直驱型风力发电机 75

3.13国产风力发电机组简介 76

3.13.1 FL1500风力发电机组 76

3.13.2 FD70A、FD77A型风力发电机组 78

3.13.3 GW1500直驱式风力发电机组 81

第4章 风轮 82

4.1概述 82

4.2风轮的参数 82

4.2.1叶片数 82

4.2.2风轮的几何参数 83

4.3叶片 83

4.3.1叶片的基本概念 84

4.3.2叶片的设计与制造 85

4.3.3叶片故障和修补 92

4.4轮毂 92

第5章 风力发电机组机械传动系统 94

5.1概述 94

5.2风力发电机组传动系统布置 94

5.2.1传统的风力发电机组传动系统布置 94

5.2.2直驱型风力发电机组传动系统布置 96

5.2.3半直驱型风力发电机组传动系统布置 97

5.3主轴 98

5.4联轴器 99

5.4.1胀套式联轴器 100

5.4.2万向联轴器 102

5.4.3弹性联轴器 103

5.5机械制动装置 106

5.5.1机械制动器的分类和特点 106

5.5.2盘式制动器 107

5.6齿轮传动 109

5.6.1齿轮机构的类型 109

5.6.2渐开线和渐开线齿廓啮合特点 109

5.6.3齿轮名称和参数 110

5.6.4直齿圆柱齿轮传动 112

5.6.5斜齿圆柱齿轮传动 113

5.6.6齿轮加工 116

5.6.7齿轮的失效形式和材料选用 117

5.6.8轮系 118

5.6.9风力发电机组的齿轮箱 120

5.6.10齿轮箱结构和主要零部件 126

5.6.11齿轮箱的使用及其维护 135

5.7风力发电机组的偏航系统 138

5.7.1偏航系统的作用及分类 138

5.7.2偏航系统的主要组成部分 139

5.7.3偏航系统的维护 144

5.7.4偏航系统的常见故障 145

5.8变桨系统 146

5.8.1风电机组的变桨距控制 146

5.8.2液压变桨距系统 148

5.8.3电动变桨系统 149

第6章 风力发电机组液压与润滑系统 152

6.1概述 152

6.2风力发电机组的液压系统 152

6.2.1风力发电机组液压系统的主要功能 152

6.2.2定桨距风力发电机组的液压系统 153

6.2.3液压变桨距风力发电机组的液压系统 155

6.3液压系统的使用与维护 159

6.3.1液压油的污染与控制 159

6.3.2液压系统的检查和维护 160

6.4润滑基础 164

6.4.1润滑的作用 164

6.4.2润滑的分类 164

6.4.3润滑剂 165

6.5风力发电机组的润滑 166

6.5.1风力发电机组的工作环境及基本润滑要求 166

6.5.2油品的选择 166

6.5.3风电增速箱润滑的特殊要求 168

6.5.4油品使用中需要注意的问题 170

6.5.5润滑工作的管理 170

第7章 风力发电机组用发电机 173

7.1发电机常见类型及其工作原理 173

7.1.1概述 173

7.1.2发电机常见类型 173

7.1.3发电机工作原理和结构 174

7.1.4在定桨距风力发电机组上应用的鼠笼式异步发电机 189

7.1.5在变桨距变频风电机组中应用的双馈异步发电机 191

7.1.6在并网型风电机组中使用的同步发电机 194

7.2风力发电机组系统对发电机的总体要求 196

7.2.1风力发电机组系统对发电机的要求 196

7.2.2运行环境对发电机提供的外部条件及电机应采取的措施 198

7.3发电机的安装与维护 199

7.3.1发电机的适用环境 199

7.3.2安装 199

7.3.3维护与保养 199

7.3.4发电机常见故障处理 200

第8章 风力发电机组控制系统 208

8.1风力发电机组控制技术概述 208

8.1.1风力发电机组控制技术的发展 208

8.1.2风电机组的主要控制方式 209

8.2定桨距失速型风力发电机组控制系统 209

8.2.1定桨距失速型风力发电机组概述 209

8.2.2定桨距失速控制系统的划分 210

8.2.3软并网技术 210

8.2.4无功电容补偿 211

8.3变速恒频风力发电机组控制系统 213

8.3.1变速恒频技术概述 213

8.3.2变速恒频控制系统的划分 215

8.3.3常见的控制系统三个主要部分 215

8.3.4控制系统中的传感器 220

8.3.5几个重要控制过程介绍 224

8.4变速恒频型风力发电机组控制系统控制逻辑及机组模型 232

8.4.1控制逻辑简介 232

8.4.2风电机组模型简介 233

8.5系统失电对风机的影响 236

8.6风电机组保护设置 236

8.6.1一般风电机组的保护配量 236

8.6.2某风电机组的保护配置 236

8.6.3低电压穿越功能 237

第9章 风电场电气与控制系统 238

9.1风电场的电气与控制系统组成 238

9.2风电场电气系统 239

9.2.1风电场升压站及入网送出线路 239

9.2.2风电场场内输变电系统（场内集电线路） 245

9.2.3风电场风力发电机组电气系统 251

9.3风电场监控系统 253

9.3.1升压站计算机监控系统 253

9.3.2风电场风电机群计算机监控系统 256

9.3.3风电场风电机组中央监控系统 260

9.3.4风电场中央监控系统功能示例 261

9.4集团级风电监控系统 267

9.5风电场的储能技术 268

9.6海上风电场电气与控制技术 268

9.6.1海上风电机组的适应性要求 269

9.6.2海上风电场的适应性要求 269

第10章 风电场的运行、维护与管理 270

10.1概述 270

10.2风电场运行 271

10.2.1风电机组运行 271

10.2.2风电场运行监控 274

10.2.3风电场调度运行 275

10.2.4风电机组运行方式的优化 275

10.2.5风电场设备巡视 276

10.3风电机组维护检修 286

10.3.1检查 286

10.3.2测量 286

10.3.3紧固 286

10.3.4润滑 287

10.3.5机组试验 287

10.3.6清洁 287

10.3.7更换易耗件 287

10.4风电场设备故障与事故处理 287

10.4.1设备故障概论 287

10.4.2风电场输变电设备异常和故障分析 288

10.4.3风电机组异常和故障及分析处理 289

10.4.4风电机组运行中的事故应对与安全链 298

10.5特殊环境对风电场运行的影响 300

10.5.1雷电对风电机组运行的影响 300

10.5.2风沙侵蚀对风电机组的影响 305

10.5.3热带气旋对风电场运行的影响 307

10.5.4盐雾腐蚀对风电场的影响 310

10.6风电场管理 311

10.6.1风电场运行管理 311

10.6.2安全作业与管理 321

10.7风电场运行相关技术 326

10.7.1风电场功率预报技术 326

10.7.2风电机组振动监测技术 327

10.7.3风电场检测技术 328

第11章 风电场接入系统 333

11.1电力系统概述 333

11.1.1电力系统的组成 333

11.1.2电力系统的基本概念 333

11.1.3电力系统的运行 334

11.2风电场的并网方式 335

11.3风电并网若干技术问题及解决措施 338

11.3.1风电对系统无功电压的影响及相应的解决措施 338

11.3.2风电带来的电能质量问题 343

11.3.3风电机组暂态特性及对系统暂态稳定性的影响 346

11.3.4风电接入对系统备用的影响 349

11.4接入系统的技术要求 350

11.4.1风电场有功功率 351

11.4.2风电场功率预测 351

11.4.3风电场无功配置 351

11.4.4风电场电压 352

11.4.5风电场运行频率 352

11.4.6风电场低电压穿越 352

11.4.7风电场电能质量 352

附录1 2010年中国总装企业基本情况 354

附录2 《风力发电场安全规程》 360

附录3 《风力发电场运行规程》 365

附录4 《风力发电场检修规程》 371

附录5 风电机组定期维护表 379

参考文献 382