序 言
前 言
1
风力发电发展综述1
1.1早期的风能利用 1
1.1.1东方风能利用史 1
1.1.2西方的风车 3
1.1.3美国西部的风车水泵 6
1.2技术演变 6
1.3风电技术趋势 14
1.3.1单机容量持续增大 14
1.3.2从定桨距 (失速型)到变桨距 18
1.3.3从定转速到变转速 18
1.3.4传动系统的革新 19
1.3.5叶片技术的发展 20
1.3.6低风速、高海拔等特殊气候环境下风电机组的改进 20
1.4海上风电场的兴起 21
1.5我国的风电设备制造业 22
1.6我国的风电开发 26
2
风资源28
2.1风的形成 28
2.1.1气压梯度力和地转力 28
2.1.2三圈环流 29
2.1.3季风和局地环流 30
2.1.4大气运动的时间尺度 33
2.2大气层 34
2.2.1大气的垂直分层结构 34
2.2.2大气边界层 35
2.2.3粗糙度和风切变 35
2.2.4空气密度和气压 39
2.2.5湍流 40
2.2.6障碍物和地形对风速影响 41
2.3测风 44
2.3.1测风概述 44
2.3.2风速测量 44
2.3.3风向测量 46
2.3.4记录仪 46
2.3.5测风塔 47
2.3.6我国测风历史演变 47
2.4测风数据分析 48
2.4.1数据处理 48
2.4.2测风数据直接分析法 50
2.4.3测风数据统计分析法 53
2.5风资源评估 54
2.5.1风功率密度 54
2.5.2风向频率及风能密度方向分布 56
2.5.3风速的日变化和年变化 56
2.5.4湍流强度 56
2.5.5其他气象因素 56
2.6我国的风能资源分布 56
2.6.1我国风能资源分布概述 56
2.6.2我国主要的风能丰富区 57
2.6.3影响我国风能资源分布的气象条件 57
2.6.4影响风能利用的灾害性天气 58
3
风力发电的空气动力学原理60
3.1风能 60
3.2贝茨理论 61
3.2.1贝茨极限 61
3.2.2有旋转尾流的风轮 62
3.2.3风速和压力变化 63
3.3翼型和空气动力特性 63
3.3.1翼型的几何参数 64
3.3.2升力和阻力 64
3.3.3翼型截面对升阻力的影响 65
3.4阻力型风力机与升力型风力机对比 67
3.5风轮的空气动力学原理 68
3.5.1几何定义 68
3.5.2翼型的受力示意图 69
3.5.3叶素特性分析 69
3.5.4推力、转矩和功率的一般关系式 70
3.5.5风电机组的输出功率 70
3.5.6影响风轮特性的几个参数 71
3.6风电机组的功率控制 73
3.6.1失速控制 73
3.6.2变桨距控制 75
4
风电机组分类及典型结构介绍77
4.1风电机组的技术演变 77
4.2风电机组的分类 78
4.2.1定桨距失速型风电机组 79
4.2.2变桨距型风电机组 80
4.2.3变桨变速型风电机组 81
4.3典型风电机组简介 83
4.3.1 GW750 风电机组 83
4.3.2 UP1500 风电机组 85
4.3.3 GW1500 风电机组 89
4.3.4半直驱机型 SCD2.5 / 100 93
5
风轮96
5.1基本概念 96
5.1.1叶片参数 96
5.1.2风轮参数 97
5.2叶片设计 99
5.2.1设计要求 99
5.2.2载荷计算 100
5.2.3结构设计 100
5.3叶片制造 101
5.3.1材料 101
5.3.2制造工艺 104
5.4叶片主体结构 105
5.4.1主体结构方案 105
5.4.2叶根结构 107
5.4.3叶尖制动 107
5.4.4防雷系统 108
5.5轮毂 110
5.6变桨系统 111
5.6.1风电机组的变桨距控制 111
5.6.2液压变桨距系统 113
5.6.3电动变桨系统 114
5.6.4某机型的变桨系统参数 116
5.6.5电动和液压驱动变桨系统优缺点比较 117
6
风电机组传动链118
6.1传动链布置 118
6.1.1有齿轮箱的传动链布置 118
6.1.2直驱型风电机组传动系统布置 120
6.1.3“半直驱”型风电机组传动系统布置 121
6.2主轴 121
6.3联轴器 122
6.3.1胀套式联轴器 123
6.3.2万向式联轴器 125
6.3.3膜片式联轴器 125
6.3.4连杆式联轴器 126
6.4齿轮箱 127
6.4.1齿轮传动类型 127
6.4.2轮系 128
6.4.3风电机组中的齿轮箱 129
7
风电机组发电机137
7.1异步发电机 137
7.1.1鼠笼式异步发电机 139
7.1.2绕线式异步发电机 139
7.1.3异步发电机并网运行 140
7.1.4无功补偿 141
7.2双馈异步发电机 142
7.2.1双馈异步发电机基本结构 142
7.2.2双馈异步发电机工作原理 143
7.2.3双馈异步发电机冷却 144
7.3同步发电机 144
7.3.1电励磁同步发电机 145
7.3.2永磁同步发电机 146
8
风电机组控制系统148
8.1控制系统概述 148
8.1.1控制技术发展 148
8.1.2控制系统的组成 149
8.1.3控制系统的功能 152
8.2定桨恒速风电机组控制系统 163
8.2.1定桨恒速风电机组的工作特性 163
8.2.2定桨恒速风电机组的发电过程控制 166
8.3变速恒频风电机组的控制 169
8.3.1变速恒频风电机组的控制目标 169
8.3.2变速恒频风电机组的控制策略 170
8.3.3变速恒频风电机组常用的控制方法 173
8.4变流器系统 176
8.4.1双馈异步发电机及其变流器系统 178
8.4.2永磁同步发电机及其变流器系统 181
8.5风电机组的并网技术 184
8.5.1定桨恒速风电机组的软并网技术 185
8.5.2双馈异步风电机组的并网技术 187
8.5.3永磁同步风电机组的并网技术 189
8.5.4风电机组对电网稳定性的影响 190
8.6传感器 195
8.6.1温度监控传感器 196
8.6.2超速开关 197
8.6.3机械振动传感器 198
8.6.4振动保护传感器 198
8.6.5风速传感器和风向传感器 199
8.6.6转速传感器 200
8.6.7编码器 200
8.6.8位移传感器 200
8.6.9机舱偏航位置传感器 201
9
风电机组其他系统202
9.1偏航系统 202
9.1.1概述 202
9.1.2偏航系统的主要部件 203
9.1.3偏航控制系统 206
9.1.4解缆和扭缆保护 207
9.1.5偏航转速 208
9.1.6偏航润滑 208
9.2风电机组润滑 208
9.2.1润滑基础 208
9.2.2润滑分类 209
9.2.3润滑剂 209
9.2.4风电机组的润滑 210
9.2.5风电增速箱润滑的特殊要求 213
9.2.6油品使用中需要注意的问题 215
9.2.7润滑工作的管理 216
9.3液压系统 217
9.3.1液压元件 217
9.3.2定桨距风电机组的液压系统 221
9.3.3变桨距风电机组的液压系统 223
9.3.4液压系统的试验 229
9.4制动系统 230
9.4.1气动制动机构 230
9.4.2机械制动机构 231
参考文献
235
占位居中
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