第1章 风能简介 1
1.1 风力机的基本结构与发电原理 2
1.2 风能利用的历史 5
1.3 风力机的分类 7
1.4 风力机的技术规格 11
1.5 风力机的标准与认证 13
1.6 不间断电能供应的需求 18
1.7 电力传输的制约因素 19
1.8 美国的电力负荷 20
1.9 美国总的日负荷 23
1.10 最大负荷 23
1.11 商业负荷与工业负荷 24
1.12 民用负荷 25
1.13 电网系统 26
1.14 偏远地区的独立电源 27
1.15 风能的环境和生态评估 28
1.16 绿色能源技术的必要性 28
1.17 风能的发展趋势 29
1.18 风能的政策走向 29
1.19 财政扶持和投资回报 30
1.20 绿色能源投资回报期的计算 31
1.21 风能的税赋考虑 33
1.22 绿色技术岗位的技能需求 35
1.23 风能产业的工作岗位 36
第2章 风能资源与风力机选址 42
2.1 风能的基本物理特性 42
2.2 风的特性 45
2.3 与风电系统相关的地理因素 46
2.4 风速变化 47
2.5 风速的季节变化和年度变化特性 47
2.6 风速的昼夜变化 47
2.7 紊流 48
2.8 阵风风速 48
2.9 极端风速 48
2.10 风速预测 49
2.11 风场的尾流效应 50
2.12 复杂地形引起的紊流 52
2.13 根据需求选定风场装机容量 52
2.14 如何确定一个地区的可利用风能 54
2.15 影响风电的地方性法规 55
2.16 风力机选址要求 56
2.17 选定合适的风力机安装地点 56
第3章 垂直轴及水平轴风力机的运行 60
3.1 风力机叶片概述 60
3.2 风力机的类型 64
3.3 垂直轴风力机 67
3.4 水平轴风力机 69
3.5 叶片的几何设计 71
3.6 叶片的数量 71
3.7 叶片类型比较 74
3.8 单叶片、双叶片和三叶片风力机的优缺点 75
第4章 风力机的性能 79
4.1 恒速运行 79
4.2 风力机叶片的转动原理 80
4.3 攻角和叶片节距角 80
4.4 叶片节距控制 80
4.5 变风速情况下风力机的运行 83
4.6 发电量估测 84
4.7 风力机测试 85
4.8 风力机的紊流问题 86
4.9 如何确定风力机的最佳性能 87
第5章 水平轴风力机的主要部件 92
5.1 水平轴风力机概述 93
5.2 机舱和机舱底座 94
5.3 转子轮毂和叶片类型 95
5.4 叶片的数量 96
5.5 叶片节距控制 97
5.6 转速及其控制 99
5.7 叶片的独立变桨控制 99
5.8 基于负荷效率的节距控制 100
5.9 偏航机构 100
5.10 偏航驱动 101
5.11 偏航控制 101
5.12 偏航制动 102
5.13 数据采集和通信 102
5.14 风速计和风向仪 103
5.15 风力机监控和数据采集（SCADA）系统 105
5.16 风力机控制系统 105
5.17 可编程序控制器（PLC）的基本原理 106
5.18 PLC的输入与输出 111
5.19 PLC模拟控制 113
5.20 基于PLC反馈控制的风力机控制 115
5.21 基于PLC的功率控制 116
5.22 叶尖速的优化 117
5.23 基于PLC的叶片转矩优化 117
5.24 PLC程序存储及永久性存储器 117
5.25 发电机励磁控制 118
5.26 液压控制 118
5.27 液压系统在风力机中的作用 118
5.28 液压泵 122
5.29 方向控制装置 127
5.30 基于液压电磁阀的电气控制 134
5.31 液压缸和液压马达 135
5.32 液压比例控制阀 136
5.33 风力机的制动器 139
第6章 发电机 144
6.1 交流电与直流电概述 145
6.2 “交流”的含义 146
6.3 交流电的频率 146
6.4 电磁理论介绍 147
6.5 直流发电机 151
6.6 交流电动机 155
6.7 交流发电机 160
6.8 异步交流发电机 164
6.9 同步发电机 165
6.10 双馈感应发电机 166
6.11 永磁同步发电机 166
6.12 使用交流发电机发出直流电 167
第7章 齿轮箱与直驱系统 169
7.1 齿轮箱的作用 170
7.2 齿轮传动比的作用 171
7.3 齿轮类型 172
7.4 斜齿行星齿轮 178
7.5 轴承 181
7.6 差动齿轮箱与直齿圆柱齿轮 188
7.7 主齿轮箱 188
7.8 传动链 189
7.9 直驱系统 191
第8章 电网与风电并网 195
8.1 了解电网 196
8.2 智能电网 200
8.3 变压器及输配电基本设备 202
8.4 并网导则的原则和规范 208
8.5 国家电气规范和电网其他要求 208
8.6 建筑供电和居民供电 209
8.7 输配电中的开关与并网 210
8.8 电力部门的电能计量 211
8.9 电能质量概述 212
8.10 频率和电压控制 213
8.11 电压、有功和无功功率 214
8.12 低电压穿越 215
8.13 闪变和电能质量 215
8.14 接地系统 216
8.15 地下线路 217
8.16 电力线路敷设 218
8.17 架空线路 218
8.18 风电场变电站 219
8.19 民用及商用单电源电力系统 220
第9章 塔架的形式、设计与安全 223
9.1 风力机塔架的类型 224
9.2 塔架的基础和混凝土基座 242
9.3 塔架的攀爬 245
9.4 塔架工作安全及攀爬安全 249
9.5 风力机的安全防雷 255
9.6 超速保护和塔架过负荷控制 257
9.7 塔架周边的鸟类安全 260
9.8 塔架维护 261
第10章 风力机设备与风电场 264
10.1 项目开发 265
10.2 风电场选址评估 265
10.3 选址问题 265
10.4 视觉及景观评估 266
10.5 小型民用风力机 267
10.6 自制风力机 268
10.7 商用风力机 270
10.8 风电场 271
10.9 美国海上风电 279
10.10 欧洲大型海上风电场 279
第11章 风电机组的安装、故障诊断与维修 284
11.1 风力机的安装步骤 285
11.2 故障诊断概述 296
11.3 故障诊断流程 298
11.4 症状与问题之间的区别 300
11.5 故障诊断表与故障诊断矩阵的使用 300
11.6 风力机转换与传动故障诊断 301
11.7 机械及塔架故障诊断 302
11.8 电气故障诊断 303
11.9 液压故障诊断 306
11.10 风电系统的周期性维护 307
11.11 风力机大修 310
第12章 风力机的电气与电子基础知识 313
12.1 基本概念及简单电路 314
12.2 电压、电流与电阻的测量 319
12.3 基于欧姆定律的电压、电流与电阻计算方法 323
12.4 电路基础 327
12.5 串联电路 328
12.6 并联电路 331
12.7 串-并联电路 335
12.8 电容及容性电抗 336
12.9 交流电路中的电阻与电感 338
12.10 阻抗及感性电路的阻抗计算 339
12.11 交流电路中的有功功率与视在功率 339
12.12 功率因数计算 339
12.13 基于电抗与电容的功率因数调节 340
12.14 无功功率 340
12.15 三相变压器 340
12.16 继电器与接触器的原理与特性 344
12.17 电动机起动器的作用 349
12.18 熔断器 353
12.19 逆变器与电路中的电子元器件 356
12.20 二极管整流技术 359
12.21 发光二极管 364
12.22 PNP型与NPN型晶体管 364
12.23 晶闸管 366
12.24 三端双向晶闸管 369
12.25 实现直流-交流电能变换的逆变器 371