第1章 绪论 1
1.1 概论 1
1.2 世界能源状况和气候变化 1
1.2.1 可再生能源 2
1.3 风力发电 4
1.3.1 背景 4
1.3.2 风电机组容量和出力的变化 5
1.3.3 发电量 6
1.4 设计选项 7
1.4.1 叶片 7
1.4.2 控制和传动系统 7
1.4.3 主要设计选项小结 8
1.5 风电场 8
1.5.1 海上风电场 9
1.6 经济性 10
1.6.1 风电机组价格 10
1.6.2 发电成本 10
1.6.3 二氧化碳减排 12
1.7 并网和变化性——关键问题 12
1.7.1 风电的波动性 13
1.7.2 容量可信度 14
1.7.3 嵌入式发电的效益和影响 14
1.7.4 储能 15
1.8 将来的发展 15
1.8.1 技术方面 15
1.8.2 未来价格趋势 16
1.8.3 市场发展 16
1.8.4 并网问题 16
第2章 电力系统基础知识 17
2.1 引言 17
2.2 基本原理 17
2.2.1 电磁学 17
2.2.2 磁路 19
2.2.3 电磁感应 19
2.2.4 供电 20
2.2.5 变压器 21
2.3 交流供电 23
2.3.1 稳态交流系统功率 23
2.3.2 相量 24
2.3.3 交流系统的功率 26
2.4 电力系统简介 27
2.4.1 三相系统 27
2.4.2 单相系统与三相系统的比较 28
2.4.3 三相供电 29
2.4.4 平衡星形联结负荷 30
2.4.5 平衡三角形联结负荷 30
2.4.6 一些有用的惯例 31
2.4.7 复功率 31
2.4.8 等效单相法 32
2.4.9 标幺值系统 33
2.5 输电 35
2.5.1 线路参数 35
2.5.2 线路模型 37
2.5.3 输电 38
2.5.4 电压调节 39
第3章 风力发电技术 41
3.1 引言 41
3.2 风电技术的历史回顾 41
3.3 大型风力发电机的设计选择 42
3.4 获取能量和功率控制 43
3.4.1 风轮扫掠面积上获取的能量 43
3.4.2 功率控制 47
3.5 定速风电机组 49
3.5.1 感应（异步）发电机概述 50
3.5.2 基于感应发电机的定速风电机组 55
3.6 变速风电机组 57
3.6.1 双馈感应发电机（DFIG）风电机组 57
3.6.2 大范围变速同步发电机风电机组 61
说明：贝茨极限（Betz Limit） 67
第4章 风电并网 70
4.1 引言 70
4.2 风电场起动 70
4.3 电网电压管理 71
4.3.1 电压等级问题 72
4.4 热效应／有功功率控制 84
4.4.1 规划方法／标准 84
4.4.2 风电场联网问题 84
4.4.3 主干系统问题 86
4.4.4 设备问题 88
4.5 电网电能质量管理 91
4.5.1 电压降落 91
4.5.2 谐波 91
4.5.3 闪变 92
4.6 系统暂态性能 92
4.6.1 频率性能和动态响应 92
4.6.2 暂态响应 96
4.7 故障水平问题 99
4.7.1 设备通流能力 100
4.8 信息 101
4.9 保护 101
4.9.1 系统保护 101
4.9.2 与输电系统相连的风电场 102
4.9.3 与配电系统相连的风电场 104
4.9.4 风电场保护 105
第5章 电力系统运行 107
5.1 引言 107
5.2 负荷-频率控制 107
5.2.1 发电机组的负荷-频率控制 111
5.2.2 频率紧急控制 113
5.3 含风电系统的运行 117
5.3.1 风电的系统运行挑战概述 117
5.3.2 爱尔兰的风力发电 119
5.3.3 系统运行和风的变化性 132
5.3.4 系统运行模式 140
5.3.5 容量可信度 145
5.3.6 提供辅助服务 148
5.3.7 风力发电机惯性响应 154
5.3.8 分布式发电的保护 157
5.4 电量平衡 159
5.5 储能与负荷侧参与 161
5.5.1 常规储能 163
5.5.2 需求侧参与 165
5.5.3 氢气储能 167
第6章 风电功率预测 169
6.1 引言 169
6.2 气象背景 169
6.2.1 气象、天气与气候 169
6.2.2 大气结构与尺度 170
6.3 数值天气预报 171
6.4 持续预测 173
6.4.1 误差指标 173
6.4.2 基准模型 176
6.5 高级风电功率预测系统 179
6.5.1 Prediktor 182
6.5.2 统计模型 186
6.5.3 集合预报 190
6.6 结论 191
第7章 风电和电力市场 192
7.1 引言 192
7.2 电力市场 193
7.3 平衡、容量及辅助服务 195
7.4 支持机制 196
7.5 成本 197
7.6 效益 199
7.7 投资和风险 200
7.8 市场发展 201
第8章 未来展望 203
8.1 引言 203
8.2 并网法规及其他问题 204
8.3 与其他低碳发电形式共存 204
8.4 需求侧参与 205
8.5 电源多样化 206
附录A FACTS技术 207
附录B 连接到输电系统的风电场的技术标准 212
参考文献 222