第1章 绪论 1
1.1 历史 1
1.1.1 荷兰风车 1
1.1.2 农场风车 2
1.1.3 离网型风电系统 3
1.1.4 并网型发电系统 4
1.2 风电场 7
1.3 小型系统 8
参考文献 8
第2章 能源 10
2.1 原理 10
2.1.1 可再生能源的利与弊 10
2.1.2 经济学 10
2.2 能源和电力的定义 11
2.3 能量基本定律 12
2.4 热力学法则下的能源困境 13
2.4.1 保护 13
2.4.2 效率 13
2.5 指数增长 15
2.6 化石燃料的使用 17
2.6.1 石油和天然气 17
2.6.2 煤 20
2.7 核能 20
2.8 指数增长的数学应用 21
2.8.1 倍增时间 21
2.8.2 资源消耗 21
2.9 有限资源的使用寿命 21
2.10 总结 23
问题／练习 23
数量级估计 24
习题 24
参考文献 26
第3章 风特性 27
3.1 全球环流 27
3.2 风能利用极限 28
3.3 风的能量 29
3.4 风剪切 31
3.5 风向 35
3.6 风能密度 36
3.7 湍流 37
3.8 风速直方图 37
3.9 风速—时间曲线 38
3.10 风能密度变化量 39
3.11 风速分布 41
3.12 概括总结 42
问题／练习 43
习题 43
参考文献 44
第4章 风资源 45
4.1 美国 46
4.2 欧盟 49
4.3 其他国家和地区 50
4.4 海洋风 51
4.4.1 得克萨斯州墨西哥海岸地区 52
4.4.2 世界 53
风能——可再生能源与环境4.5 仪器仪表 54
4.5.1 杯形和螺旋形风速仪 56
4.5.2 风向 57
4.5.3 仪器特点 57
4.5.4 测量 57
4.5.5 植被指示 58
4.6 数据记录仪 60
4.7 小型风力机的风力测量 62
习题 62
参考文献 64
第5章 风力机 66
5.1 拖动装置 66
5.2 提升装置 67
5.3 转轴方向 68
5.4 系统描述 69
5.5 空气动力学 71
5.6 控制 73
5.6.1 正常运行 74
5.6.2 故障 75
5.7 产能 75
5.7.1 发电机尺寸 75
5.7.2 转子面积以及风力图 76
5.7.3 出厂曲线 77
5.8 年产能计算 77
5.9 新型风力系统 78
5.10 应用 82
5.10.1 电能 83
5.10.2 机械能 83
5.10.3 热能 83
5.10.4 风能混合动力系统 84
5.10.5 总结 84
5.11 储能 84
习题 84
参考文献 85
第6章 风力机设计 87
6.1 引言 87
6.2 空气动力学 87
6.3 专业术语 88
6.4 拖动装置 89
6.5 提升装置 90
6.5.1 最大理论功率 92
6.5.2 旋转 92
6.6 空气动力学性能预测 93
6.7 测定功率和功率因数 98
6.8 结构 100
6.8.1 叶片 100
6.8.2 系统的其他部分 103
6.9 演化 105
6.10 小型风力机 107
习题 108
参考文献 109
第7章 电气 112
7.1 基本原理 112
7.1.1 法拉第电磁感应定律 114
7.1.2 相位角以及功率因数 115
7.2 发电机 116
7.2.1 异步发电机（恒转速运行） 117
7.2.2 双馈异步发电机（变转速运行） 120
7.2.3 直驱发电机（变转速运行） 120
7.2.4 永磁发电机（变转速运行） 120
7.2.5 发电机的比较 120
7.2.6 发电机实例 121
7.3 电能质量 122
7.4 电子技术 124
7.4.1 控制器 124
7.4.2 电力电子技术 125
7.4.3 变频器 126
7.5 闪电 126
7.6 卸荷电阻 126
习题 127
参考文献 128
第8章 性能 129
8.1 性能测量 129
8.2 风力统计 131
8.3 风电场性能 131
8.3.1 加利福尼亚风电场 131
8.3.2 美国其他风电场 133
8.3.3 其他国家和地区的风电场 135
8.4 尾流效应 136
8.5 Enertech 44 137
8.6 Bergey曲线 140
8.7 抽水 142
8.7.1 农场风车 142
8.7.2 电—电系统 143
8.8 风／柴互补混合系统 144
8.9 叶片性能 145
8.9.1 表面粗糙度 145
8.9.2 边界层控制 148
8.9.3 涡流发生器 148
8.9.4 流动可视化 148
8.10 评论 149
习题 149
参考文献 150
第9章 选址 153
9.1 小型风力机 153
9.1.1 噪声 156
9.1.2 视觉冲击 157
9.2 风电场 157
9.2.1 长期参考站 158
9.2.2 风电场的选址 158
9.3 数字地图 159
9.4 地理信息系统 159
9.5 风力资源筛选 160
9.5.1 西北太平洋实验室对得克萨斯州的风能估计 162
9.5.2 可替代能源研究所对得克萨斯州的风能估计 162
9.5.3 美国的风力发电 164
9.6 数值模型 164
9.7 微观选址 165
9.8 海风 168
总结 169
习题 169
参考文献 171
第10章 应用实例和风能产业 173
10.1 公共电力 173
10.2 小型风力机 175
10.3 分布式系统 176
10.4 风／柴互补系统 177
10.5 乡村电力 181
10.5.1 中国 182
10.5.2 实例研究：乡村风能电力系统 184
10.6 水源泵升 184
10.6.1 风力抽水系统的设计 185
10.6.2 大型系统 186
10.7 风能产业 187
10.7.1 风能产业（1980～1990年） 190
10.7.2 风能产业（1990～2000年） 191
10.7.3 风能产业（2000～2010年） 192
10.8 评论 193
习题 194
参考文献 195
第11章 体制 198
11.1 预防成本 198
11.2 公众关注 199
11.2.1 安全 199
11.2.2 电能质量 200
11.2.3 用于公共事业的连接 200
11.2.4 辅助费用 200
11.3 安装和运行条例 201
11.4 环境 201
11.5 政策 204
11.6 奖励 205
11.6.1 美国 205
11.6.2 其他国家 208
11.7 外在因素 209
风能——可再生能源与环境11.8 传输 210
习题 211
参考文献 212
第12章 经济 215
12.1 影响经济的因素 216
12.2 一般意见 216
12.3 经济分析 217
12.3.1 简单的回收期 218
12.3.2 能源成本 219
12.3.3 能源价值 220
12.4 生命周期成本 221
12.5 目前的价值以及平准化成本 222
12.6 外部因素 223
12.7 风力项目的发展 223
12.7.1 成本 228
12.7.2 收益 228
12.7.3 电力销售 229
12.8 混合动力系统 229
12.9 总结 231
12.10 未来前景 232
习题 233
参考文献 235
习题答案 236