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第1章 绪论1

1.1 目前风力发电发展现状1

1.2 风电领域研究热点与研究现状3

1.2.1 风力发电机组控制与建模3

1.2.2 风电场模型6

1.2.3 风电并网对系统电能质量的影响7

1.2.4 含风电系统稳定性分析8

1.2.5 风电场运行内部设计要求与风电场维护9

1.2.6 风电与其他可再生能源互补发电12

1.3 有关风电和可再生能源发电政策12

1.4 我国风电并网规定和并网导则15

第2章 风力发电机系统的发展与并网方式17

2.1 概述17

2.2 风力发电机系统的发展17

2.2.1 风力机的发展历史18

2.2.2 风力发电机的发展22

2.2.3 并网型风力发电机组的发展25

2.3 风电机组并网方式26

2.3.1 不同风电机组的并网方式27

2.3.2 风电场拓扑结构与并网方式29

2.4 小结33

第3章 风电机组并网运行控制模型34

3.1 概述34

3.2 风力机模型35

3.2.1 风轮叶片理论35

3.2.2 风轮风功率分析36

3.2.3 风轮模型37

3.2.4 风力机轴系模型37

3.3 风电机组中发电机模型及其等效电路38

3.3.1 异步发电机模型及其等效电路38

3.3.2 双馈感应发电机模型及其等效电路41

3.3.3 同步发电机模型及其等效电路44

3.4 风电机组中逆变器模型及其等效电路46

3.4.1 部分功率逆变器模型及其等效电路46

3.4.2 全功率逆变器模型及其等效电路47

3.5 发电机控制模型48

3.5.1 双馈异步发电机控制模型48

3.5.2 同步发电机控制模型49

3.6 小结52

第4章 风电场建模与并网控制53

4.1 概述53

4.2 风电场建模54

4.2.1 风速模型55

4.2.2 基于系统辨识的风电场模型57

4.2.3 考虑尾流影响后风电场功率叠加模型57

4.2.4 注入电流分析的风电场模型62

4.2.5 风电场输出功率预测模型67

4.3 风电场并网与控制71

4.3.1 交流并网与控制72

4.3.2 HVDC并网方式与控制73

4.4 小结76

第5章 风电并网后引起的电能质量问题77

5.1 概述77

5.2 电压偏差与电压波动78

5.2.1 恒速风电机组并网后电压的变化情况79

5.2.2 变速风电机组并网后电压的变化情况81

5.3 闪变问题83

5.3.1 系统中闪变产生源84

5.3.2 风电并网闪变分析84

5.4 谐波问题88

5.4.1 系统中谐波产生机理分析90

5.4.2 风电并网系统谐波分析91

5.5 频率问题93

5.6 小结96

第6章 含风电电力系统分析98

6.1 概述98

6.2 潮流计算98

6.3 时域仿真分析方法研究99

6.3.1 含有风电的电力系统仿真研究99

6.3.2 含风电部分仿真软件102

6.3.3 含风电系统分析与仿真算例108

6.4 风电并网后系统稳定性分析112

6.4.1 含有风电的系统静态电压稳定性分析112

6.4.2 含有风电的系统电压暂态稳定性分析116

6.5 小结123

第7章 风电场运行内部相关设计要求125

7.1 概述125

7.2 风电机组故障穿越研究125

7.2.1 风电机组故障穿越内涵125

7.2.2 风电机组故障穿越方法研究与仿真127

7.3 风电场电气设计132

7.3.1 电气主结线132

7.3.2 风电场中的变压器132

7.4 风电机组防雷与接地134

7.4.1 雷电放电过程及雷电的危害134

7.4.2 风电机组受雷电的影响及其防雷措施135

7.5 风电场无功补偿137

7.5.1 不同无功补偿装置的特点138

7.5.2 风电场无功补偿问题140

7.6 含风电系统的继电保护和孤岛运行问题141

7.7 小结143

第8章 风电机组故障分析与风电场维护144

8.1 概述144

8.2 风电机组信息检测144

8.3 风电机组故障机理分析与诊断方法研究146

8.3.1 风电机组故障产生机理分析147

8.3.2 风力发电机组故障诊断方法148

8.4 风电机组各部分故障分析与故障诊断149

8.4.1 风电机组故障分析基础149

8.4.2 风电机组齿轮箱故障分析与故障诊断157

8.4.3 风电机组变频器的故障诊断162

8.4.4 风电机组发电机的故障诊断166

8.5 风电场监控与常规检修178

8.5.1 风力发电机组的监控178

8.5.2 风电场子系统以及风力发电远程监控179

8.5.3 监控系统的抗干扰问题180

8.5.4 风电机组与风电场检修180

8.6 小结182

第9章 风电和其他可再生能源互补发电184

9.1 概述184

9.2 其他可再生能源发电技术184

9.2.1 光伏发电184

9.2.2 生物质发电190

9.2.3 小水力发电191

9.3 风光互补发电技术193

9.3.1 风光互补系统构成193

9.3.2 风光互补系统中蓄电池控制195

9.3.3 风光互补系统的应用前景197

9.4 风水互补发电197

9.4.1 风水互补发电原理197

9.4.2 阿勒泰风水互补系统198

9.5 小结199

参考文献201