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第1章 风电行业概述 1

1.1 概述 1

1.2 全球风电产业 1

1.3 风电成本 3

1.4 风力发电的诸多优点 5

1.5 风能并不万能 5

参考文献 6

第2章 风能与风功率基础 7

2.1 概述 7

2.2 风中的动能 7

2.3 风速和叶轮半径变化对风轮功率的影响 8

2.4 基本概念和方程 8

2.5 质量守恒 10

2.6 能量守恒 10

2.7 动量守恒 11

2.8 推导贝兹极限 13

2.9 贝兹极限的含义 16

2.10 风能与水能的对比 18

参考文献 19

第3章 风的属性 20

3.1 概述 20

3.2 风是怎样形成的 20

3.3 风速的统计分布 21

3.3.1 风速威布尔分布的均值和众数 23

3.4 功率密度 24

3.5 风力等级 26

3.6 风切变 27

3.6.1 理解风切变 29

3.7 空气密度与高度的函数关系 30

3.8 空气密度与湿度的函数关系 31

参考文献 33

第4章 叶片的气动特性 34

4.1 概述 34

4.2 翼型 34

4.3 相对风速 36

4.4 转子盘理论 39

4.5 升力 42

4.5.1 相等通过时间谬论 42

4.5.2 旋转流体、环流和漩涡 42

4.5.3 实际流体 45

4.5.4 流过翼型的流体 46

4.5.5 雷诺数对升力系数和阻力系数的影响 47

4.6 阻力型风机 48

参考文献 51

第5章 叶片气动特性的高等内容 52

5.1 概述 52

5.2 叶素模型 52

5.3 定速风机：失速调节与桨距调节 56

5.4 变速型风机 57

5.5 功率曲线 58

5.6 垂直轴风机 59

参考文献 60

第6章 风力测量 61

6.1 概述 61

6.2 风速的定义 61

6.3 风速测量的方式 62

6.3.1 风速计 62

6.3.2 风速计的标定 65

6.3.3 风向标 65

6.3.4 传感器的放置 66

6.3.5 入流角的影响 69

6.3.6 温度的影响 69

6.3.7 风速计测风的不确定性 69

6.3.8 偏差估计的例子 71

6.3.9 其他种类的传感器 72

6.3.10 数据记录及传输设备 72

6.4 测量风速方案的制定 73

6.5 测风塔安装 75

6.6 测风塔安装示例 75

6.7 数据管理 76

6.8 数据处理 80

6.9 各量的计算 83

6.9.1 湍流 83

6.9.2 风切变 83

6.9.3 空气密度 85

6.9.4 功率密度 85

6.10 测量风速的遥感技术 85

6.10.1 遥感测风的优缺点 86

参考文献 87

第7章 风资源评估 89

7.1 概述 89

7.2 风资源评估概述 89

7.3 风速数据来源 90

7.4 资源评价模型 91

7.4.1 中尺度模型 91

7.4.2 计算流体力学模型 92

7.4.3 微尺度模型WAsP 92

7.5 资源评估的5个阶段 98

7.6 风资源预评估 99

7.6.1 查询风资源图 99

7.6.2 根据附近机场或测风塔的数据进行初步分析 99

7.6.3 根据附近机场或测风塔的数据进行详细分析 101

7.7 本地测风 101

7.8 将观测点风资源数据外推至规划的风机安装处 102

7.9 风速后报／对观测数据的MCP处理 102

7.9.1 相关 103

7.9.2 预测 107

7.9.3 回归法 109

7.9.4 威布尔参数调整法 110

7.9.5 矩阵法 114

7.9.6 对预测方法的选取 118

7.10 年发电量的计算 118

参考文献 119

第8章 风资源评估高级内容 120

8.1 概述 120

8.2 极大风速 120

8.3 粗糙地形下的WAsP模型 123

8.4 风机尾流 125

8.4.1 N.O.Jensen的尾流线性模型 126

8.4.2 Ainslie的涡流黏度模型 126

8.4.3 多台风机引起风速损失的合成 127

8.4.4 湍流模型 127

8.5 风电场风机布置的优化 127

8.6 风机等级的选择 129

8.7 对损失的估计 130

8.8 不确定性分析 132

8.9 估计年发电量的不确定性：合并不确定性的基准方法 134

8.10 是否反映可盈利性的两类资源评估 135

参考文献 136

第9章 风力发电机的构成 137

9.1 概述 137

9.2 叶轮部分 137

9.2.1 叶片 137

9.2.2 力和转矩 139

9.2.3 轮毂 139

9.3 风机的其他构成形式 140

9.4 变桨 143

9.5 机舱 143

9.6 齿轮箱 143

9.7 偏航驱动 144

9.8 机舱罩和机架 145

9.9 升降机构 145

9.10 塔筒 146

9.11 基础 147

9.11.1 扩展式基础 147

9.11.2 深层基础 148

9.12 风机的载荷设计 150

9.13 设计风力条件 151

9.13.1 普通风力分布模型 151

9.13.2 极限风速模型 152

9.14 风机认证 152

参考文献 158

第10章 电磁学基础和发电机 159

10.1 概述 159

10.2 基本电磁学定律 159

10.2.1 法拉第感应定律 160

10.2.2 楞次定律 160

10.2.3 洛伦兹定律 160

10.3 交流电的基本关系 160

10.4 电机的基本原理 161

10.4.1 机械功率转换为电功率 162

10.5 同步发电机 163

10.6 对同步发电机的分析 165

10.6.1 变速永磁同步发电机 167

10.6.2 直驱型同步发电机 169

10.7 异步发电机 170

10.7.1 变速运行 174

参考文献 175

第11章 风机接入电网 176

11.1 概述 176

11.2 风停时，电网受何影响？ 176

11.3 风资源的“计划”和调度 178

11.4 单线图 178

11.5 输配电 181

11.6 接入电网的标准 182

11.6.1 功率因数和无功功率 182

11.6.2 低电压穿越 184

11.7 电能质量：闪变和谐波 184

11.8 风电场的电气结构 185

11.9 保护系统 188

11.10 过电压和防雷保护的接地 189

11.10.1 防雷保护 190

11.11 风电场的变压器 190

11.12 风电场并网及输电研究 191

11.13 输电瓶颈 192

11.14 SCADA系统 192

11.14.1 数据采集 193

11.14.2 报告生成 193

11.14.3 控制 193

参考文献 194

第12章 风电项目的环境影响 196

12.1 概述 196

12.2 分析环境影响的基准框架 196

12.2.1 环境影响的背景情况 197

12.2.2 时间、空间尺度范围 197

12.2.3 影响效应的累积 197

12.3 风电与化石燃料发电的快速对比 197

12.4 风电场对野生动物的影响 198

12.5 风机的噪声 201

12.5.1 降低噪声 203

12.5.2 低频噪声 203

12.6 塔影闪变 204

12.7 景观影响 204

12.8 是否危害飞行安全 205

12.9 电磁干扰 206

12.9.1 微波 207

12.9.2 电视和无线电信号传输 208

12.9.3 雷达 208

参考文献 210

第13章 风电项目的财务模型 212

13.1 概述 212

13.2 财务模型 212

13.2.1 营收模型 212

13.2.2 可再生能源额度与碳减排额度 215

13.2.3 营收计算 216

13.2.4 资金成本 216

13.2.5 机组成本 219

13.2.6 基础、吊装、进场道路及其他土建工程的成本 219

13.2.7 升压站、控制系统、电缆、安装及其他接网相关工程 220

13.2.8 其他成本 220

13.2.9 运营费用 220

13.3 折旧和税费 222

13.4 财务报表 223

13.4.1 风电项目的利润表和现金流量表 223

13.4.2 风电项目资产负债表 224

13.4.3 财务业绩 224

13.4.4 净现值 226

13.4.5 回收期 226

13.4.6 内部收益率 226

13.4.7 免征税额和加速折旧对财务业绩的影响 227

13.5 风电项目的资金筹措和融资结构 230

13.6 替代方案的财务评价 232

参考文献 234

第14章 风电项目的规划和执行 235

14.1 概述 235

14.2 顶层项目计划与时间表 235

14.2.1 开发 236

14.2.2 踏勘 236

14.2.3 测风和风资源详细评估 237

14.2.4 项目选址、接网和PPA 238

14.2.5 规划设计和采购 239

14.2.6 物流规划 242

14.2.7 投标与合同签订：设计采购施工（EPC）及其他形式的合同 242

14.2.8 项目融资 243

14.3 基建、安装和调试 243

14.4 运行 248

参考文献 249