编著还有：卢霞、杨跃进、刘万琨

第1章风和风电场的特性.1

1.1风和风的特性1

1.1.1风的形成和分类1

1.1.2风速与风向14

1.1.3风速特性和风能“玫瑰”图14

1.1.4环境对风速的影响15

1.2风能和风能密度17

1.2.1风能17

1.2.2风能密度18

1.2.3风能密度计算方法19

1.3风电场特性和风电场设计原则19

1.3.1风电场特性资料19

1.3.2风电场设计原则20

1.4风电场优化设计21

1.4.1风力发电机组选型21

1.4.2风力发电机基础23

1.5离网型和并网型风电场24

1.5.1小型离网型风电场24

1.5.2大型并网型风电场25

第2章风力发电技术28

.2.1风力机功率调节技术28

2.1.1功率调节方式29

2.1.2风力发电技术的发展32

2.2恒速/恒频发电系统33

2.2.1恒速/恒频发电系统33

2.2.2恒速/恒频系统发电机37

2.3变速/恒频发电系统39

2.3.1风力机变转速技术39

2.3.2变速/恒频发电系统41

2.3.3变速运行的发电机42

2.4小型直流发电系统46

2.4.1离网型风力发电机系统46

2.4.2小型直流发电系统47

第3章风轮机设计48

3.1风轮机设计的基本原则48

3.1.1基本参数的定义48

3.1.2部件设计强度分析步骤49

3.1.3部件应力分析数学模型49

3.2风轮机设计条件49

3.2.1外部条件50

3.2.2风轮机等级50

3.2.3风况50

3.2.4其他环境条件56

3.2.5电网条件57

3.3载荷的计算58

3.3.1载荷58

3.3.2设计工况和载荷状态58

3.3.3载荷计算60

3.3.4载荷的安全系数61

3.4风轮机部件设计61

3.4.1设计参数62

3.4.2设计参数的选定62

3.4.3机舱偏航系统64

3.4.4传动系统66

3.4.5额定风速和额定转速68

3.4.6发电机设计69

3.4.7齿轮箱设计71

3.5风轮机工程设计方法73

3.5.1风能计算73

3.5.2风轮机典型设计参数73

3.5.3主要参数与技术经济指标举例75

3.5.4贝茨(betz)基本理论75

3.5.5风轮机工程设计77

3.6风轮机设计优化81

3.6.1叶轮优化设计法81

3.6.2叶片数、直径、转速及翼型优化82

3.6.3叶轮叶片各截面弦长优化83

3.6.4叶轮叶片各截面扭转角优化84

第4章风轮机数值分析技术85

4.1风电场数值模型85

4.1.1流体力学控制方程85

4.1.2流场解的补充方程87

4.1.3边界条件87

4.1.4控制方程组离散和有限差分解87

4.2风电场数值计算软件包89

4.2.1gh bladed软件包数值模型和功能89

4.2.2areva t&d/e-terra wind软件120

4.2.3garrad hassan(gh)综合软件包120

4.2.4风电场设计优化和风资源预测评估软件123

4.3风力机设计与研究124

4.3.1软件包开发、模块和数据库124

4.3.2风力机空气动力学研究125

4.3.3风力机动态测试方法的研究125

4.3.4储能方法的研究126

4.3.5小型风电场规划方法的研究127

4.4转子/ 机舱/ 塔架系统耦合响应分析127

4.4.1系统坐标系127

4.4.2系统建模129

4.4.3计算方法与结果分析132

4.5风轮机数值分析实例134

第5章风轮机叶片设计139

5.1风轮机叶片数据库139

5.1.1叶片剖面翼型139

5.1.2风轮叶片尺寸确定145

5.1.3风轮机叶片设计典型数据147

5.2风轮机叶片型线设计方法148

5.2.1计算机cad设计扭曲叶片148

5.2.2某中型风力机叶片设计计算表例(表5-7、图5-11～图5-17)149

5.3风轮机叶片强度振动设计156

5.3.1桨叶片数值方程156

5.3.2计算结果分析158

第6章风力机主要部件结构设计和制造技术161

6.1叶片结构设计、材料和制造..161

6.1.1叶片结构161

6.1.2叶片结构设计要点162

6.1.3叶片材料和结构163

6.1.4典型叶片结构介绍164

6.1.5叶片的制造工艺165

6.2轮毂结构设计和材料167

6.2.1轮毂结构形式167

6.2.2轮毂与主轴的连接方式168

6.3变桨距结构设计和材料168

6.3.1变桨距风力机组的特点168

6.3.2电机驱动的变桨距系统170

6.3.3独立变桨距系统电机及控制171

6.4增速箱结构设计和材料172

6.4.1齿轮箱设计要考虑的问题173

6.4.2齿轮箱设计要求173

6.4.3齿轮箱结构174

6.4.4齿轮箱的主要零部件174

6.5发电机结构设计和材料178

6.5.1发电机的结构178

6.5.2交流发电机的分类179

6.5.3常用交流发电机180

6.6机舱结构设计和材料184

6.6.1机舱材料184

6.6.2底板与机舱盖184

6.7塔架设计185

6.8风力机基础设计186

6.8.1微、小型风力机的基础186

6.8.2中、大型风力机的基础187

第7章风力机现场安装和调试189

7.1风电场风力机布置189

7.2风力机现场安装技术190

7.2.1微、小型风力机的安装191

7.2.2中、大型风力机的安装191

7.2.3典型的安装程序192

7.3风力机安装后的调整和试车193

7.3.1风力机安装后的调整193

7.3.2风力机的试车193

7.3.3风力机组并网与脱网194

7.3.4大、小发电机的软并网程序195

7.3.5发电机间的切换195

7.3.6电动机启动196

第8章风力机运行与维护197

8.1风力机运行技术197

8.1.1风力发电机组运行状态197

8.1.2运行数据统计分析198

8.1.3风电场的监控系统199

8.1.4运行过程中的主要参数监测199

8.1.5风力参数监测200

8.1.6机组状态参数检测201

8.1.7各种反馈信号的检测202

8.1.8增速器油温的控制202

8.1.9发电机温升控制202

8.1.10发电机功率控制202

8.1.11风力发电机组退出电网203

8.1.12变桨距风力发电机组的运行状态204

8.2风力机维护技术205

8.2.1风力机的日常检修维护205

8.2.2风力机的定期检修维护206

8.2.3紧急状况停机207

8.2.4重要零部件的维护207

8.2.5风力机对自然灾害的防护211

第9章风力机故障和故障诊断219

9.1风力机叶片故障分析219

9.1.1风力机叶片逐年受损状况219

9.1.2声音辨别叶片受损技巧219

9.1.3沿海和干旱地区叶片对比220

9.1.4风力机叶片目测技巧220

9.2增速箱故障分析220

9.2.1齿轮箱常见故障及预防措施220

9.2.2齿轮箱故障诊断222

9.3发电机故障分析223

9.4风力机迎风装置及故障分析224

9.4.1迎风装置的组成224

9.4.2偏航电机过负荷故障原因225

9.5塔架故障分析及塔筒防腐225

9.5.1动载荷对塔架的影响225

9.5.2风力机内外塔筒防腐225

9.6风力机部件故障诊断技术226

9.6.1叶片故障分析226

9.6.2小型风力机剧烈抖动228

9.6.3风力机调向不灵229

9.6.4风力机异常杂音229

9.6.5发电机不发电229

9.6.6风轮转速明显降低230

9.6.7发电机输出电压低230

9.6.8蓄电池输出电容不足230

第10章新型风力机231

10.1直接驱动式风力机231

10.1.1直接驱动式风力机原理231

10.1.2离网型低速永磁发电机233

10.1.3变速直驱永磁发电机控制系统235

10.2低温式风力机240

10.2.1低温环境对风力发电机组的影响240

10.2.2低温对风轮叶片的影响241

10.2.3高原环境对风力发电的影响243

10.2.4风力机在恶劣环境下的可靠性研究247

10.2.5热带气旋对风电场安全性的影响250

10.3海上风力发电式风力机251

10.3.1海上风电场251

10.3.2海上风力发电技术252

10.3.3国内海上风电场建设255

10.3.4大功率浅海风电场风投资概算255

10.3.5丹麦的海上风力发电256

10.3.6漂浮式海上风电场258

10.3.7近海风电场建设关键技术259

10.4太阳能烟囱热能风力发电式风力机265

10.4.1太阳能发电265

10.4.2太阳能烟囱热发电267

10.4.3太阳能烟囱发电系统理论基础272

10.4.4热能风力涡轮机设计275

10.4.5太阳能烟囱电厂热能风力涡轮机方案277

附录典型风力机设计数据279

参考文献...295