第1章 绪论 1
1.1 风能利用与风力发电 1
1.1.1 风能利用史 1
1.1.2 风力发电的意义 3
1.2 世界风力发电发展概况 4
1.2.1 世界风力发电的发展 4
1.2.2 世界风力发电的现状 10
1.3 中国风力发电发展概况 12
1.3.1 中国的风能资源 12
1.3.2 中国风力发电的发展 12
1.3.3 中国风力发电的现状 13
1.3.4 中国风力发电的发展展望 18
1.4 风力发电技术发展趋势 18
1.4.1 风力发电迅猛发展的驱动力 18
1.4.2 风力发电技术未来发展趋势 20
第2章 风能资源 23
2.1 风能资源的形成 23
2.1.1 大气环流 23
2.1.2 季风环流 24
2.1.3 局地环流 26
2.2 测风 27
2.2.1 测风系统 27
2.2.2 风向测量 28
2.2.3 风速测量 29
2.2.4 风力等级 32
2.2.5 风能资源的计算 33
2.2.6 风功率密度等级及风能可利用区的划分 38
2.3 中国的风能资源 39
2.3.1 我国风能资源储量 39
2.3.2 我国风能资源的形成及分布 40
第3章 风力机及其附属设备 45
3.1 风力机的类型 45
3.1.1 风力发电的工作过程 45
3.1.2 风力机的类型 45
3.2 风力机的结构 48
3.2.1 风轮 49
3.2.2 传动系统 52
3.2.3 偏航系统（对风装置） 53
3.2.4 叶尖扰流器和变桨距机构 56
3.2.5 控制与安全系统 58
3.2.6 机舱 60
3.2.7 塔架和基础 60
3.3 风力机的基本理论 61
3.3.1 风力机空气动力学的基本概念 61
3.3.2 风力机基本理论 66
3.3.3 风力机性能参数 69
第4章 风力发电机与蓄能装置 73
4.1 风力发电原理 73
4.1.1 风力发电原理概述 73
4.1.2 定桨距风力发电机组 74
4.1.3 变桨距风力发电机组 75
4.2 风力发电机与风力发电系统 76
4.2.1 对风力发电机及发电系统的一般要求 76
4.2.2 恒速恒频发电系统 77
4.2.3 变速恒频风力发电系统 83
4.2.4 小型直流发电系统 92
4.3 风力发电的电能储存 95
4.3.1 电能储存的必要性及蓄能方式 95
4.3.2 蓄电池蓄能 95
4.3.3 飞轮蓄能 98
4.3.4 抽水蓄能 100
4.3.5 压缩空气蓄能 100
第5章 风电场电气系统 102
5.1 风电场电气主接线 102
5.1.1 风电场电气部分的构成 102
5.1.2 风电场电气主接线 102
5.2 风电场主要一次设备 107
5.2.1 变压器 107
5.2.2 开关设备 108
5.2.3 互感器 114
5.3 风电场电气二次系统 117
5.3.1 电气二次系统 117
5.3.2 风电场的电气二次部分 119
5.3.3 风电场升压变电站的二次部分 119
5.4 风电机组控制系统 122
5.4.1 风电机组控制系统概述 122
5.4.2 定桨距风电机组控制系统 124
5.4.3 变桨距风电机组控制系统 127
第6章 风力发电中的电力电子技术 133
6.1 电力电子技术基础 133
6.1.1 电力电子技术简介 133
6.1.2 PWM控制技术 134
6.1.3 电力电子技术在风电场的应用 135
6.2 AC—DC整流器 137
6.2.1 单相桥式全控整流电路 137
6.2.2 三相桥式全控整流电路 138
6.3 DC—AC逆变电路 140
6.3.1 DC—AC逆变电路 140
6.3.2 电压型单相全桥逆变电路 140
6.3.3 电压型三相桥式逆变电路 141
6.4 交流电力控制电路 142
6.4.1 软启动器 142
6.4.2 晶闸管投切电容器电路 143
6.5 电网接入控制 144
6.5.1 电压控制 144
6.5.2 频率控制 145
6.6 变速机组中的变流器 145
6.6.1 采用二极管桥的变流器 146
6.6.2 背靠背双向变流器 146
6.6.3 双馈风电机组转子双向变流器 147
6.6.4 全功率变流器 147
第7章 风力发电机组的运行 148
7.1 风力发电机组的并网运行 148
7.1.1 恒速恒频风力发电机组的并网运行 148
7.1.2 变速恒频风力发电机组的并网运行 153
7.2 风力发电与柴油发电联合运行 163
7.2.1 风力-柴油发电联合运行的目的、目标、影响因素 163
7.2.2 风力-柴油联合发电系统的结构组成 164
7.2.3 柴油联合发电系统的实用性评价 168
7.3 风力发电与太阳光发电联合运行 169
7.3.1 太阳能资源 169
7.3.2 太阳光电池 171
7.3.3 风力与太阳光发电联合运行系统 179
7.4 风力发电机组的独立运行 183
7.4.1 独立运行的直流风力发电系统 184
7.4.2 独立运行的交流风力发电系统 185
7.4.3 独立运行风力发电系统的优点和缺点 188
第8章 风电场选址和风力发电机组的布置 189
8.1 风电场选址概述 189
8.1.1 丹麦大型风力发电场场址选择方法介绍 189
8.1.2 我国大型风力发电场选址方法 190
8.2 风能资源的评估 191
8.2.1 评估指标及因素 191
8.2.2 风能资源资料的获得 191
8.2.3 风能资源评估 193
8.3 风电场宏观选址 195
8.3.1 风电场宏观选址的原则 195
8.3.2 风电场宏观选址的技术标准 195
8.4 风电场风况观测 199
8.4.1 测风仪器的选择 199
8.4.2 测风仪器的布置 200
8.4.3 测风数据的分析 201
8.5 风电场微观选址 202
8.5.1 地面粗糙度对风速的影响 202
8.5.2 障碍物的影响 203
8.5.3 地形的影响 203
8.6 风力发电机组的容量选择与排列布置 205
8.6.1 风力发电机组的容量选择 205
8.6.2 风力发电机组的排列布置 206
8.6.3 风电机组尾流效应 208
8.7 风力发电实用软件介绍 209
8.7.1 Riso WAsP软件介绍 209
8.7.2 ReSoft WindFarm 213
8.8 风电场年发电量估算 216
8.8.1 风电场理论年发电量估算方法 216
8.8.2 年上网发电量估算 216
8.8.3 单机发电量的计算 218
第9章 风电场设备选型 220
9.1 风电场设备选型概述 220
9.1.1 风力发电设备认证体系 220
9.1.2 对机组功率曲线的要求 221
9.1.3 对机组制造厂家业绩考查 222
9.1.4 对特定条件的要求 222
9.1.5 对技术服务与技术保障的要求 224
9.2 风力发电机组机械部分的选型 224
9.2.1 风力发电机组结构型式选择 224
9.2.2 功率控制方式的选择 226
9.2.3 机组定速与变速运行方式的选择 227
9.2.4 风力发电机组部件的选择 228
9.2.5 风力发电机组机型的选择 230
9.3 风电场的电力系统选型设计 230
9.3.1 风电场接入电力系统方案 230
9.3.2 风电场主接线 231
9.3.3 风电场配电线路 231
9.3.4 风电场变电所设备 233
9.4 风电场与电力系统的匹配 233
9.4.1 风电场对电力系统运行的影响 233
9.4.2 风电场的能量可信度和容量可信度 235
9.4.3 促进风电场与电力系统匹配的技术措施 236
9.4.4 风电场对电力系统电能质量影响的计算 237
9.4.5 电力系统中风电占总装机容量的比例 238
9.4.6 风电场接入电力系统的技术规定 238
第10章 风电场运行维护管理 240
10.1 风电场的运行 240
10.1.1 风力发电机组工作参数的安全运行范围 240
10.1.2 风力发电机组的启动、并网与停机 241
10.1.3 风电机组的启动和停机示例 242
10.1.4 风电机组的运行 246
10.1.5 风电场运行监视、记录 249
10.1.6 风电机组工作状态之间转变 254
10.2 风电场的维护 256
10.2.1 机组的日常维护 256
10.2.2 机组的年度例行维护 258
10.3 风电场的异常运行和事故处理 263
10.3.1 风电场异常运行与事故处理基本要求 263
10.3.2 风电场故障分类 264
10.3.3 风电场故障处理 264
10.3.4 风电场事故处理 271
10.4 风力发电机组的磨损与润滑 272
10.4.1 风力发电机组的磨损 272
10.4.2 风力发电机组的润滑 272
10.5 风电场的管理 274
10.5.1 风电场运行管理制度 275
10.5.2 风电场安全管理 275
10.5.3 风电场人员培训管理 278
10.5.4 生产运行管理 279
10.5.5 备品配件及工具的管理 282
10.5.6 风电场经营管理 283
10.5.7 提高风电场综合经济效益的技术措施 284
10.6 风电场机组评价标准 285
10.6.1 功率曲线 285
10.6.2 可利用率 286
10.6.3 可靠性 286
10.6.4 维护成本 287
10.6.5 寿命期度电成本 287
10.6.6 现场风况条件的适宜性 287
10.6.7 电网兼容性 287
10.6.8 风电场运行维护能力 289
10.6.9 风电场质保期后运行数据的比较 289
10.6.10 风电场工程技术政策与规范 289
附表 291
第11章 风电项目开发及风电场工程建设 294
11.1 风电项目开发及风电场工程建设流程 294
11.1.1 项目开发与建设过程中相关部门的职责 294
11.1.2 项目开发建设部门职责图 296
11.1.3 风电项目开发建设程序图 296
11.2 风电投资项目的立项 297
11.2.1 风电项目预可行性研究报告撰写及相关协议签订 297
11.2.2 风电场项目建议书 297
11.3 风电投资项目的可行性研究 297
11.3.1 主要内容 298
11.3.2 风力资源 298
11.3.3 工程地质 298
11.3.4 项目任务与规模 298
11.3.5 风电场场址选择 298
11.3.6 风力发电机组选型和布置 298
11.3.7 电气 298
11.3.8 土建工程 298
11.3.9 施工组织设计 298
11.3.10 环境影响评价 298
11.3.11 项目投资概算 298
11.3.12 财务评价 298
11.3.13 结论及今后工作意见 299
11.3.14 附件、附图、附表 299
11.4 风电项目公司 299
11.4.1 风电项目公司的发起 299
11.4.2 风电项目公司章程和投资协议 299
11.4.3 风电项目公司经营管理机构 300
11.4.4 风电项目的资本金和公司注册资金 301
11.4.5 风电项目公司注册程序 301
11.4.6 风电项目公司注册期间的主要工作 303
11.5 风电场工程建设前期工作 303
11.5.1 风电场工程项目的报建 303
11.5.2 编制风电场建设计划 303
11.5.3 委托项目建设监理 303
11.5.4 风电场工程项目招标 304
11.5.5 施工合同的签订 306
11.5.6 风电场建设用地的征地 307
11.5.7 施工现场的“四通一平” 308
11.6 风电场工程基础建设施工 308
11.6.1 风电场工程基础建设施工项目 308
11.6.2 工程施工许可证 309
11.6.3 风电工程施工管理 310
11.6.4 风电工程施工监理 311
11.6.5 风电工程施工质量管理 311
11.6.6 风电工程施工安全管理 312
11.7 风力发电机组的安装 313
11.7.1 机组安装概述 313
11.7.2 机组安装项目 314
11.7.3 机组安装计划 314
11.7.4 机组安装前的准备工作 315
11.7.5 机组典型安装程序 315
11.7.6 风电机安装安全措施 319
11.8 风力发电机组的调整试验 320
11.8.1 调整试验的目的 320
11.8.2 试验条件 320
11.8.3 试验准备 320
11.8.4 功能试验和部分性能试验 321
11.8.5 试验数据记录整理与分析处理 322
11.9 风力发电机组的试运行 322
11.9.1 风力发电机组试运行的条件 322
11.9.2 试运行时间 323
11.9.3 试运行的检查项目 323
11.9.4 试运行管理 323
第12章 海上风电场 324
12.1 海上风机基础及施工技术 324
12.1.1 概述 324
12.1.2 风机基础 325
12.1.3 风机（3.6 MW）基础施工 330
12.2 海上风机技术 335
12.2.1 3.6 MW海上风机技术特点 336
12.2.2 叶轮 337
12.2.3 机械传动系统 338
12.2.4 通风冷却系统 339
12.2.5 偏航系统 339
12.2.6 液压系统 340
12.2.7 润滑系统 340
12.2.8 制动系统 340
12.2.9 塔架 341
12.2.10 发电机及其电气设备 341
12.2.11 防雷保护系统 342
12.2.12 控制系统 343
12.2.13 数据采集及监控系统（SCADA系统） 344
12.2.14 风机状态监测系统（TCM） 346
12.2.15 高性能的风电场控制系统 348
12.3 海上风电场运行安全预警与应急 349
12.3.1 概述 349
12.3.2 风电场运行安全预警与应急 349
12.3.3 设备的安装、运行及日常巡检与维护 352
12.4 风机变桨系统故障分析 353
12.4.1 风机变桨系统概述 353
12.4.2 电动伺服变桨系统 354
12.4.3 电液伺服变桨系统 367
12.5 风电场工程案例 372
12.5.1 工程简介 372
12.5.2 某201 MW风电场工程 378
12.5.3 某近海2MW试验风机 385
参考文献 391