第1章 简介 1
1.0引言 2
1.1历史背景 2
1.2可再生能源的重要性 3
1.3技术问题 4
1.4风电场开发 6
1.5风力发电机的选址 7
1.6新技术与未来技术 8
1.7本书的内容安排 9
1.8本章小结 11
复习题 12
应用题 12
项目 13
参考文献 13
第2章 风中的能量 14
2.0引言 15
2.1运动物体中的能量 15
2.2运动流体中的能量 16
2.2.1在管道中运动的流体 16
2.2.2无界限运动的流体 17
2.3风的功率 18
2.4风力机吸收的功率 19
2.5风速的变化 19
2.5.1风速随时间的变化 20
2.5.2风速随高度的变化 22
2.5.3风速随地形的变化 23
2.5.4风速随地域的变化 24
2.6本章小结 25
进阶学习 26
复习题 27
应用题 28
项目 28
第3章 基本知识 29
3.0引言 30
3.1来自于风的力 30
3.2空气动力 33
3.3升力系数和阻力系数 34
3.4翼型 35
3.5本章小结 39
进阶学习 40
复习题 41
应用题 42
项目 43
第4章 风力机的基本类型：分析和特点 44
4.0引言 45
4.1风力机分类 45
4.2螺旋桨型风力机 46
4.2.1螺旋桨型风力机叶片和风力 47
4.2.2叶片的扭转 50
4.2.3偏航进风或偏航出风 51
4.3H风轮 53
4.4达里厄风力机 54
4.5萨伏纽斯风轮 55
4.6本章小结 58
进阶学习 58
复习题 59
项目 60
第5章 三叶片螺旋桨型风力机及其零部件 61
5.0引言 62
5.1机械部件 63
5.1.1塔架 64
5.1.2基础 66
5.1.3风轮（叶片和轮毂） 68
5.1.4机舱 71
5.1.5齿轮箱 73
5.1.6风力机制动 76
5.2电气部件 77
5.2.1发电机 77
5.2.2变压器 79
5.3其他部件 80
5.4本章小结 81
复习题 82
第6章 电力和发电 83
6.0引言 85
6.1交流和直流 85
6.2电气参数 86
6.2.1电流、电流方向和频率 86
6.2.2电压和功率 88
6.3电机 89
6.3.1电动机 90
6.3.2发电机 92
6.4直流电机 93
6.4.1一般性知识 93
6.4.2直流电机的实际问题 94
6.5交流电机 95
6.5.1一般性知识 95
6.5.2交流电机的实际问题 95
6.6电路中的电源和负载 97
6.6.1将负载接至电源 97
6.6.2发电机并联 99
6.6.3风力机并联 100
6.7本章小结 104
进阶学习 105
思考题 106
应用题 108
项目 108
第7章 螺旋桨型风力机的特性 110
7.0引言 111
7.1机械功率 111
7.1.1直线运动的功率 112
7.1.2旋转运动的功率 113
7.2图 114
7.2.1第一个例子 114
7.2.2第二个例子 116
7.3风力机的机械功率 116
7.3.1改变风力机角速度和叶尖速比的作用 118
7.3.2改变叶片桨距角的作用 121
7.4风力机功率随角速度的变化 122
7.5风力机的日发电量 124
7.5.1问题的提出 124
7.5.2解答 125
7.5.3变桨距风力机 127
7.6年发电量 129
7.7本章小结 130
进阶学习 131
复习题 132
应用题 133
项目 134
第8章 并网 136
8.0引言 137
8.1电功率 137
8.1.1直流电功率 138
8.1.2交流电功率 139
8.2并网功率需求 156
8.3谐波和电能质量 158
8.4风力机作为分立发电机 159
8.5孤岛效应 160
8.6本章小结 161
进阶学习 163
复习题 164
应用题 165
项目 166
第9章 风力机的机械系统 167
9.0引言 168
9.1齿轮箱的基本知识 168
9.1.1根据齿轮轴线的齿轮分类 170
9.1.2根据齿形的齿轮分类 171
9.1.3其他齿轮类型 171
9.1.4行星齿轮 171
9.2传动比 173
9.2.1两个齿轮的传动比和速度比 173
9.2.2齿轮系的传动比和速度比 175
9.2.3行星齿轮的速度比 178
9.3速度和力矩的关系 179
9.4齿轮上的机械负载 180
9.5摩擦和耗损 181
9.6润滑和冷却 182
9.7效率 182
9.8齿轮的游移 184
9.9齿轮的一般性问题和齿轮失效 185
9.10本章小结 189
进阶学习 190
复习题 192
应用题 193
项目 194
第10章 风力机的控制第1部分：机械侧 195
10.0引言 196
10.1功率与风速相一致 196
10.2风速测量 198
10.3功率计算 198
10.4输出功率的质量与要求 200
10.5叶片的桨距控制 201
10.6风力机的运行功率曲线 204
10.7偏航控制 205
10.8停车制动 206
10.9故障控制 207
10.10本章小结 209
进阶学习 209
复习题 211
项目 211
第11章 风力机的控制第2部分：电气侧 213
11.0引言 214
11.1直流发电机 214
11.2同步发电机 216
11.3异步或感应发电机 217
11.3.1感应发电机特性 218
11.3.2双馈感应发电机 220
11.4风力机的运行模式 231
11.4.1直驱模式 232
11.4.2定速模式 232
11.4.3变速模式 233
11.4.4笼型发电机模式 234
11.4.5变转差模式 234
11.4.6变转差的双馈感应发电机 235
11.5风力机的控制方案 237
11.6本章小结 237
进阶学习 239
复习题 239
应用题 240
第12章 辅助电气设备 241
12.0引言 242
12.1变压器 242
12.1.1电压关系 246
12.1.2电流关系 247
12.1.3变压器效率 247
12.1.4变压器额定功率 248
12.1.5其他关于变压器的有用知识 248
12.1.6三相变压器 250
12.1.7例题 251
12.2整流器 253
12.3逆变器 256
12.4风速计和风向标 257
12.5本章小结 260
进阶学习 260
复习题 261
应用题 262
项目 263
第13章 风力机的机械设计问题 264
13.0引言 265
13.1风力机的各种运行状态 265
13.2风轮上的载荷 266
13.2.1叶片上的空气动力载荷 267
13.2.2其他的叶片载荷 269
13.2.3振动 274
13.2.4叶片疲劳 276
13.2.5叶片的建造 277
13.3齿轮箱 278
13.4机舱 278
13.5塔筒 281
13.6本章小结 285
进阶学习 285
复习题 287
项目 287
第14章 风能的经济性 289
14.0引言 290
14.1经济学的基本知识 290
14.2风能项目的初始成本 292
14.2.1风力机成本 293
14.2.2安装 293
14.2.3运输 295
14.2.4并网 295
14.2.5法律和其他成本 296
14.3运营成本 297
14.3.1运行成本 297
14.3.2维护成本 299
14.4与其他能源的比较 300
14.5单位成本 302
14.6案例分析 302
14.7本章小结 305
进阶学习 306
复习题 307
应用题 307
项目 308
第15章 环境问题 309
15.0引言 310
15.1岸上风电场 310
15.2噪声 311
15.3视野 312
15.3.1闪烁和闪变 313
15.4景观 314
15.5对鸟类的影响 317
15.6RF干扰与对通信的影响 318
15.7离岸风电场 319
15.8对鸟类和海洋动物的影响 321
15.9本章小结 322
进阶学习 323
复习题 325
第16章 安全及其他问题 327
16.0引言 328
16.1安全与从事风力机工作 328
16.2温度效应与环境变化 329
16.3闪电防护 330
16.4叶片覆冰 331
16.5城区的风能 333
16.5.1安全 333
16.5.2环境问题 335
16.5.3经济性 335
16.5.4技术可行性和实际可行性问题 336
进阶学习 337
16.6本章小结 339
复习题 340
应用题 341
项目 341
第17章 从事风力机工作与运行人员的安全 343
17.0引言 344
17.1工作环境 344
17.2可能的危害 346
17.3常识性的安全守则 347
17.4标准化的安全守则和官方条例 348
17.5攀爬装置 349
17.6风险最小化 354
进阶学习 355
17.7本章小结 356
复习题 357
附录 358
附录A 不同温度下的空气密度 358
附录B 不同形状的阻力系数 361
附录C 至2010年春美国和加拿大的装机容量 361
附录D 术语表 363