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第1章 风能在可再生能源中的角色 1

1.1 可再生能源及其应用 1

1.1.1 可再生能源 1

1.1.2 电能来源 2

1.1.3 风能与太阳能 2

1.2 风力发电在电能中的地位 3

1.2.1 总装机容量 3

1.2.2 技术标准和地域影响 6

1.2.3 政府规定 8

第2章 风力机 10

2.1 概述 10

2.2 风能转换原理 10

2.2.1 功率转换与功率系数 10

2.2.2 力和转矩 12

2.3 风情与利用 15

2.3.1 风速的统计分布 15

2.3.2 风能的统计分布 16

2.3.3 风能功率与气动转矩的特性 17

2.4 功率特性与能量输出 19

2.4.1 控制系统与功率限制 19

2.4.2 风级 21

2.4.3 功率特性 21

2.4.4 年均输出能量 22

第3章 发电机 26

3.1 概述 26

3.2 异步电机 26

3.2.1 工作原理 26

3.2.2 特征方程和等效电路 27

3.2.3 无功补偿 36

3.2.4 自激运行 37

3.3 同步电机 40

3.3.1 工作原理 40

3.3.2 特征方程和等效电路 40

3.3.3 非常规电机类型 44

3.4 电机比较 48

第4章 电气设备 49

4.1 概述 49

4.2 常规电气设备 49

4.3 电力电子变流器 49

4.3.1 简介 49

4.3.2 外部换相逆变器 51

4.3.3 自换相逆变器 54

4.3.4 带中间电路的变流器 59

4.3.5 直流—直流斩波器 59

4.3.6 交流电力控制器 61

4.4 储能设备 62

4.4.1 简介 62

4.4.2 电化学储能 63

4.4.3 电气储能 66

4.4.4 机械储能 67

第5章 风力发电系统 71

5.1 概述 71

5.2 系统纵览 71

5.2.1 简介 71

5.2.2 并网风力发电系统 72

5.2.3 电气岛供应系统 73

5.2.4 带电力传输的风泵系统 74

5.3 并网风力发电系统 74

5.3.1 简介 74

5.3.2 直接并网异步发电机 75

5.3.3 静态级联异步发电机 76

5.3.4 同步发电机 83

5.3.5 商业运行系统实例 87

5.4 电气孤岛用风力发电系统 90

5.4.1 联合发电系统 90

5.4.2 孤立发电系统 91

第6章 性能和运行管理 100

6.1 概述 100

6.2 系统组件建模 100

6.2.1 代表模型 100

6.2.2 异步电机模型 105

6.2.3 同步电机模型 112

6.2.4 变换器建模 117

6.2.5 传动系建模 119

6.3 风力发电系统的控制 122

6.3.1 简介 122

6.3.2 并网风力发电系统控制 123

6.4 运行管理基础 127

6.4.1 简介 127

6.4.2 运行状态 127

6.4.3 电网故障应激 128

第7章 并网和电能质量 129

7.1 电网连接基础 129

7.1.1 简介 129

7.1.2 并网的许用额定功率 129

7.1.3 功率波动和电网应激 131

7.2 标准要求 133

7.2.1 相关安全设定 133

7.2.2 无功补偿 133

7.2.3 防雷保护 133

7.3 系统运行监管 135

7.3.1 简介 135

7.3.2 有功功率和频率 135

7.3.3 无功功率和电压 137

7.3.4 短路和不离网运行 137

7.4 电能质量 138

7.4.1 谐波 138

7.4.2 电压偏差和闪变 139

7.4.3 音频传输兼容性 143

7.5 噪声发射 144

7.5.1 简介 144

7.5.2 WES噪声发射 145

第8章 风能的未来 148

8.1 近海风力发电 148

8.1.1 简介 148

8.1.2 底座 148

8.1.3 并网 149

8.1.4 具体问题 152

8.2 电力一体化及前景 152

8.2.1 混合发电中的风能 152

8.2.2 跨国电网集成 153

8.2.3 2020年展望 153

附录 155

附录A 符号列表 155

附录B 中英文对照缩略语 156

参考文献 158