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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 Prediktor182

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