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第一章 风能及风能资源1

一、风的成因1

二、风速及风向3

(一)风速3

(二)风向5

三、风沿高度的变化6

四、风能密度7

(一)平均风能密度7

(二)有效风能密度8

五、风速的频率分布(风频)9

六、风速持续时间分布9

七、风速的测量及风力等级表10

(一)固定式自动风速测量仪10

(二)手提式测风仪11

(三)风级计数仪12

(四)利用计算机的风速数据采集、处理及图象显示系统13

(五)风力等级表15

八、我国的风能资源17

第二章 风能利用及风力发电19

一、风能利用19

二、风力发电的发展及现状20

三、风力发电系统的组成28

(一)风力发电机组28

(二)控制装置31

(三)监测显示装置32

(四)蓄能装置32

一、风轮机的结构型式及分类35

第三章 风轮机的基本理论及结构35

(一)穿过风轮桨叶扫掠面的风能40

二、风轮机的功率及风能利用系数40

(二)风能利用系数Cp41

(三)风轮的功率41

三、风轮机的叶尖速比(高速性系数)42

四、风轮机的转矩系数42

五、风能利用系数、转矩系数与叶尖速比的关系43

六、风轮机的功率-转速特性曲线及转矩-转速特性曲线45

(一)功率-转速特性曲线45

(二)转矩-转速特性曲线45

七、风能利用系数最大值(贝茨)理论47

八、风轮机的输出功率曲线49

(一)计算法51

九、风轮机的输出能量及可利用率51

(二)图示法52

(三)风轮机的可利用率53

十、风轮机的调向装置53

(一)尾舵54

(二)尾车55

(三)伺服电动机驱动的齿轮传动调向装置55

十一、风轮机的调速装置55

(一)风轮偏侧调速56

(二)改变风轮叶片桨距调速59

十二、风轮机的保护装置59

(三)顺桨机构60

(二)扰流器60

(一)叶尖阻尼板60

(四)风轮侧偏或上仰机构61

(五)阻尼板62

第四章 发电机、蓄电池及变流装置63

一、直流发电机63

(一)基本参数、运行状态及特性曲线63

(二)与直流电网联接65

(三)与变化的负载电阻联接67

二、同步发电机70

(一)同步发电机联接到电网上70

(二)同步发电机与变化的负载电阻联接72

三、异步发电机73

(一)异步电机作为发电机与电网并联74

(二)单机运行的自激异步发电机76

四、发电机与风轮机的匹配79

(一)风轮机-并激直流发电机带电阻负载运行系统79

(二)风轮机-同步发电机或异步发电机与电网并联运行系统80

五、蓄电池81

(一)蓄电池的种类及工作原理81

(二)蓄电池的性能83

(三)蓄电池的结构86

(四)蓄电池的维护与保养86

六、变流装置88

(一)整流器88

(二)逆变器91

一、风轮机-直流发电机-蓄电池-负载系统96

第五章 风力发电系统运行分析96

二、风轮机-交流发电机-整流-蓄电池-负载系统97

三、变速恒频风力发电系统98

(一)电磁滑差联接变速恒频发电系统100

(二)转差频率励磁变速恒频发电系统106

(三)磁场调制发电机及降频变换系统组成的变速恒频发电系统113

四、采用负载调节的独立运行风力发电系统121

(一)最佳功率负载线121

(二)实际功率负载线的确定及负载调节122

(三)分级负载控制器124

五、与常规能源发电联合的风力发电系统——风力-柴油联合发电系统126

(一)应用风力-柴油联合发电的目的126

(二)风力-柴油联合发电系统的结构型式127

(一)选择风力发电装置安装地点时应考虑的因素134

第六章 风力发电装置安装场地选择及经济性分析134

一、风力发电装置安装地点的选择134

(二)在开阔平地上安装风力发电机136

(三)在山顶上安装风力发电机137

(四)在建筑物附近或建筑物上安装风力发电机137

二、风电场139

(一)规划和选择风电场场址的原则140

(二)风电场内风力发电机的布局及尾流效应141

三、风力发电经济性分析141

(一)影响风力发电经济性的因素141

(二)风力发电成本的计算143

(三)风力发电与其他可再生能源发电成本的比较145

(四)风力发电的社会效益146

参考文献148