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风电原理与应用技术
- 作者:关新
- 出版社:中国水利水电出版社
- 出版日期:2017年03月
- ISBN:978-7-5170-5130-5
- 页数:255
优惠价:
¥
31.20
定价:
¥
52.00
标签:新能源
图书详情

内容简介
本书介绍了风力发电基本原理和风力发电机组的组成结构,具体包括风能、能量转换和传输理论、风力机、风力发电机、风电机组、风力发电技术、风电机组安全运行与维护以及风能储存等内容。
全书内容通俗简练,系统全面,图文并茂,既可作为高等学校风电专业及风电相关专业课程的基础教材,也可作为风电场运行和检修人员的培训教材,还可供风力发电、电气自动化技术等专业的工程技术人员参考使用。

目录
- 版权页
- 前言
- 第1章 绪论
- 1.1 风能利用及风力发电历史
- 1.2 风能资源
- 1.2.1 风能的特点
- 1.2.2 我国风能资源分布特点
- 1.3 风力发电技术现状与发展
- 1.3.1 风电机组的典型分类
- 1.水平轴风电机组
- 2.垂直轴风电机组
- 1.3.2 大型水平轴并网风电机组的基本结构
- 1.3.3 风力发电技术的发展
- 1.4 风电相关技术标准
- 1.4.1 国际电工委员会标准
- 1.4.2 国外主要风电标准
- 1.4.3 我国主要风电标准
- 习题
- 第2章 风能
- 2.1 风的种类及形成
- 2.1.1 风的形成及其基本特性
- 1.风的形成
- 2.风的尺度
- 3.风的大小
- 2.1.2 风力等级
- 2.1.3 全球性的风
- 1.大气环流
- 2.季风
- 2.1.4 地方性的风
- 1.海陆风
- 2.山谷风
- 3.焚风
- 2.2 风的特征
- 2.2.1 平均风
- 1.平均风速的定义
- 2.平均风速随高度的变化规律
- 3.平均风速随时间的变化规律
- 4.平均风速的分布
- 5.平均风向
- 2.2.2 脉动风
- 1.脉动风速
- 2.湍流强度
- 3.阵风系数
- 2.2.3 极端风
- 1.极端风种类
- 2.重现期
- 3.最大风速概率分布
- 2.3 风的测量与评估
- 2.3.1 风能公式
- 1.空气密度
- 2.风速的统计特性
- 3.风能公式
- 4.平均风功率密度和有效风功率密度
- 2.3.2 风的测量
- 1.风速测量
- 2.风向测量
- 2.3.3 风的表示
- 1.风速频率
- 2.风玫瑰图
- 2.3.4 风能估计
- 2.3.5 风能可利用区的划分
- 习题
- 第3章 能量转换和传输理论
- 3.1 风能捕获理论
- 3.1.1 流体力学的基本方程
- 1.风的动能
- 2.不可压缩流体
- 3.流体黏性
- 4.阻力
- 5.层流与湍流
- 6.雷诺数
- 7.边界层
- 8.伯努利方程
- 9.升力
- 3.1.2 风力机的稳态数学模型
- 3.1.2.1 贝兹理论
- 3.1.2.2 经典理论
- 1.涡流理论
- 2.叶素理论
- 3.动量理论
- 4.动量—叶素理论
- 5.叶片梢部损失和根部损失修正
- 6.塔影效应
- 7.偏斜气流修正
- 8.风剪切
- 3.1.3 风力机叶片的空气动力特性
- 3.1.3.1 翼型的几何参数及其定义
- 3.1.3.2 作用在叶片上的空气动力
- 3.1.4 风力机风轮的空气动力特性
- 3.1.4.1 风轮的几何参数及其定义
- 3.1.4.2 作用在风轮上的空气动力
- 3.2 能量传递理论
- 3.2.1 弹性力学基本方程
- 1.平衡微分方程
- 2.几何方程
- 3.物理方程(广义虎克定律)
- 4.边界条件
- 5.基本方程的求解
- 3.2.2 传动链数学模型
- 1.刚性模型
- 2.柔性模型
- 习题
- 第4章 风力机
- 4.1 风力机的分类
- 4.2 水平轴风力机
- 4.3 垂直轴风力机
- 1.达里厄型风力机
- 2.旋转涡轮式风力机
- 3.弗来纳式风力机
- 4.费特·肖奈达式风力机
- 4.4 其他风力机
- 4.4.1 带锥形罩型风力机
- 4.4.2 旋风型风力机
- 4.4.3 无阻尼型风力机
- 4.4.4 离心甩出式风力机
- 4.4.5 移动翼栅式风力机
- 4.4.6 四螺旋风力机
- 4.4.7 升降传送式风力机
- 4.4.8 自动变形双组风叶多层组装式风力机
- 习题
- 第5章 风力发电机
- 5.1 一次能源系统
- 5.1.1 叶片
- 5.1.1.1 叶片应满足的基本要求
- 5.1.1.2 叶片类型
- 5.1.1.3 叶柄结构
- 5.1.1.4 叶片数
- 5.1.2 轮毂
- 5.1.2.1 固定式轮毂
- 5.1.2.2 叶片之间相对固定的铰链式轮毂
- 5.1.2.3 各叶片自由的铰链式轮毂
- 5.2 主传动系统
- 5.2.1 总体传动形式
- 1.一字形
- 2.回流式
- 3.分流式
- 5.2.2 主轴及主轴承
- 5.2.3 主齿轮箱
- 5.2.3.1 工作特性
- 5.2.3.2 类型与特点
- 5.2.3.3 齿轮箱图例
- 5.2.3.4 主要零部件
- 1.齿轮箱体
- 2.齿轮
- 3.轴承
- 4.密封
- 5.润滑系统
- 6.齿轮箱润滑系统中的润滑油
- 5.2.4 联轴器
- 5.2.4.1 刚性胀套式联轴器
- 1.优点
- 2.使用和维护
- 3.拧紧胀套螺钉的方法
- 4.胀套的拆卸
- 5.防护
- 5.2.4.2 轮胎联轴器
- 5.2.4.3 连杆联轴器
- 5.2.4.4 万向联轴器
- 5.2.4.5 膜片联轴器
- 5.3 支撑系统
- 5.3.1 机舱
- 5.3.1.1 机舱罩
- 5.3.1.2 整流罩
- 5.3.1.3 机舱底盘
- 5.3.2 塔架
- 5.3.2.1 塔架的分类
- 1.拉索式塔架
- 2.桁架式塔架
- 3.锥筒式塔架
- 5.3.2.2 塔架结构
- 1.塔筒
- 2.平台
- 3.电缆及其固定
- 4.内梯与外梯
- 5.3.2.3 塔架的固有频率
- 5.3.2.4 塔架—风轮系统振动模态
- 5.3.2.5 辅助及安全设备
- 1.升降梯
- 2.起重机
- 3.安全设备
- 5.3.3 基础
- 5.3.3.1 陆上风电机组的基础
- 1.厚板块基础
- 2.多桩基础
- 3.混凝土单桩基础
- 5.3.3.2 海上风电机组的基础
- 1.单桩式
- 2.三角架式
- 3.混凝土重力式
- 4.钢质重力式
- 5.浮置式
- 5.4 制动系统
- 5.4.1 机械制动
- 1.固定钳式
- 2.浮动钳式
- 5.4.2 空气动力制动
- 5.5 变桨系统
- 5.5.1 液压变距型
- 5.5.2 电动变距型
- 5.6 偏航系统
- 5.6.1 被动偏航
- 5.6.1.1 尾翼偏航
- 5.6.1.2 侧轮偏航
- 5.6.1.3 下风向偏航
- 5.6.2 主动偏航
- 5.6.2.1 电机偏航原理
- 5.6.2.2 偏航系统的技术要求
- 1.电缆
- 2.阻尼
- 3.解缆和扭缆保护
- 4.偏航计数器
- 5.偏航制动器
- 6.偏航液压系统
- 7.其他
- 5.6.2.3 偏航系统的结构
- 1.偏航驱动
- 2.偏航制动
- 5.6.2.4 偏航系统的控制
- 1.偏航控制硬件
- 2.偏航控制软件
- 3.偏航传感器
- 习题
- 第6章 风电机组
- 6.1 液压系统
- 6.1.1 基本元件
- 6.1.1.1 动力元件
- 1.压力
- 2.流量和排量
- 3.功率和效率
- 6.1.1.2 控制元件
- 1.方向控制阀
- 2.压力控制阀
- 3.流量控制阀
- 6.1.1.3 执行元件
- 6.1.1.4 辅助元件
- 6.1.2 基本回路
- 6.1.3 风力机典型液压系统
- 6.1.3.1 润滑系统
- 1.润滑
- 2.温度控制
- 6.1.3.2 液压制动
- 6.1.3.3 液压变桨
- 6.2 安全保护系统
- 6.2.1 系统设计
- 6.2.2 安全链系统
- 1.设计原则与要求
- 2.安全保护的内容
- 6.2.3 接地保护
- 6.2.4 避雷系统
- 1.叶片防雷装置
- 2.机舱防雷装置
- 3.电控系统防雷装置
- 4.接地保护装置
- 6.2.4.1 系统构成要素
- 1.接闪器
- 2.引下导线
- 3.接地装置
- 6.2.4.2 部件防雷措施
- 1.叶片防雷
- 2.轴承防雷
- 3.机舱及其内各部件防雷
- 4.电气控制系统防雷
- 5.测控线的保护
- 6.地基防雷接地体
- 6.3 发电设备
- 6.3.1 发电机
- 6.3.1.1 异步发电机
- 6.3.1.2 同步发电机
- 1.恒速恒频方式运行的并网同步风力发电机
- 2.变速恒频方式运行的并网同步风力发电机
- 6.3.1.3 双馈式异步发电机
- 1.结构及特点
- 2.变速恒频运行的基本原理
- 6.3.1.4 直驱式发电机
- 1.低速永磁直驱发电机的特点
- 2.结构型式
- 6.3.1.5 永磁式同步发电机
- 6.3.2 变压器
- 1.变压器的工作原理
- 2.变压器的分类及结构
- 6.3.3 开关电器
- 1.开关电器的分类
- 2.真空断路器
- 3.交流接触器
- 4.熔断器
- 6.3.4 继电器
- 1.热继电器
- 2.中间继电器
- 6.3.5 母线与电缆
- 6.3.5.1 母线
- 1.母线材料
- 2.母线的截面形状
- 6.3.5.2 电力电缆
- 1.电力电缆的种类
- 2.电力电缆的结构特点
- 3.电力电缆的基本结构
- 6.4 监测系统
- 6.4.1 需要检测的信号
- 1.电气参数监测
- 2.机组状态检测
- 3.环境参数监测
- 6.4.2 参数测量
- 6.4.2.1 测量仪表的分类及构成
- 6.4.2.2 基本电量测量
- 1.互感器
- 2.电量变送器
- 3.电压与电流的测量
- 4.电功率测量
- 6.4.2.3 转速的测量
- 6.4.2.4 应力的测量
- 1.电阻应变法原理
- 2.应变片的种类和特点
- 3.应变测试系统
- 6.4.2.5 转矩的测量
- 6.4.2.6 温度的测量
- 6.4.2.7 振动开关
- 6.4.3 诊断系统
- 6.4.3.1 常见故障
- 6.4.3.2 状态监测及故障诊断的方法
- 1.特征信息获得与数据采集
- 2.信号处理与特征提取的方法
- 3.故障的模式识别和诊断决策过程
- 6.5 操作系统
- 6.5.1 运行操作
- 1.机组启停及复位
- 2.手动操作
- 3.控制参数修改
- 6.5.2 状态显示
- 6.5.3 故障检测
- 6.6 常用控制器
- 6.6.1 常用电子元件
- 1.器件分类
- 2.基本电路
- 3.常用元件
- 6.6.2 整流器
- 6.6.3 逆变器
- 1.逆变器类型
- 2.基本工作原理
- 3.注意事项
- 6.6.4 变频器
- 6.6.4.1 变频器类型
- 6.6.4.2 工作原理
- 1.整流器
- 2.中间直流电路
- 3.逆变器
- 4.控制电路
- 6.6.4.3 维护与保养
- 6.6.4.4 变流器在风力发电机组的应用
- 6.6.5 充电控制器
- 6.6.5.1 类型
- 1.按照控制器功能特征分类
- 2.按照控制器电流输入类型分类
- 3.按照控制器对蓄电池充电调节原理分类
- 6.6.5.2 基本功能
- 习题
- 第7章 风力发电技术
- 7.1 风电机组的控制技术
- 7.1.1 风电机组的控制要求
- 7.1.2 风电机组功率调节方式
- 7.1.3 风电机组的控制结构
- 7.1.4 风电机组的运行控制过程
- 1.待机状态
- 2.机组自启动过程
- 3.机组并网过程
- 4.欠功率运行状态
- 5.额定功率运行状态
- 6.停机状态
- 7.2 风力机控制
- 7.2.1 风力机控制的空气动力学原理
- 7.2.2 定桨距风力机控制
- 1.定桨距风力机
- 2.定桨距控制
- 7.2.3 变桨距风力机控制
- 1.变桨距风力机
- 2.变桨距控制
- 3.功率控制特点
- 7.2.4 功率调节和补偿
- 7.2.4.1 有功功率的调节
- 7.2.4.2 无功功率的补偿
- 7.3 风力发电机控制
- 7.3.1 风力发电机控制要求
- 7.3.2 异步发电机控制
- 1.双速异步发电机控制
- 2.转差可调的异步发电机原理
- 3.转差可调异步发电机的功率调节
- 7.3.3 双馈发电机控制
- 1.转子变流器
- 2.常用风力机PWM控制的基本原理及交—直—交变流器
- 3.控制结构
- 4.控制特点
- 7.3.4 直驱式发电机控制
- 7.4 发电系统
- 7.4.1 恒频恒速发电系统
- 1.同步发电机
- 2.感应发电机
- 7.4.1.1 定桨距失速控制
- 1.风轮结构
- 2.桨叶的失速调节原理
- 3.叶尖扰流器
- 4.功率输出
- 7.4.1.2 变桨距调节方式
- 1.变桨距发电机组的特点
- 2.输出功率特性
- 3.额定点具有较高的风能利用系数
- 4.确保高风速段的额定功率
- 5.启动性能与制动性能
- 6.变桨距风电机组的运行状态
- 7.4.2 变速恒频发电系统
- 7.4.2.1 控制方案
- 1.鼠笼式异步发电机变速恒频风力发电系统
- 2.交流励磁双馈发电机变速恒频风力发电系统
- 3.直驱型变速恒频风力发电系统
- 4.混合式变速恒频风力发电系统
- 7.4.2.2 变速系统
- 1.不连续变速系统
- 2.连续变速系统
- 7.4.2.3 恒定功率的实现
- 1.风力发电机的转矩-速度特性
- 2.运行状态
- 3.总体控制方式
- 7.4.3 小型直流发电系统
- 7.4.3.1 离网型风力发电系统
- 7.4.3.2 小型直流发电系统
- 1.交流永磁发电机
- 2.无刷爪极自励发电机
- 7.5 供电方式
- 7.5.1 离网供电
- 1.整流器
- 2.变换器
- 3.逆变器
- 4.蓄电池
- 7.5.2 并网供电
- 7.5.2.1 异步发电机及并网
- 1.并网条件
- 2.并网运行时的功率输出
- 3.并网运行时无功功率补偿
- 4.异步发电机的并网方式
- 7.5.2.2 同步发电机的并网
- 1.并网条件
- 2.并网方式
- 7.5.2.3 功率调节和补偿
- 1.无功功率的补偿
- 2.有功功率的调节
- 习题
- 第8章 风电机组安全运行与维护
- 8.1 风电机组安全运行要求
- 8.1.1 安全运行思想
- 8.1.2 安全运行的自动运行控制
- 1.开机并网控制
- 2.小风脱网
- 3.普通故障脱网停机
- 4.紧急故障脱网停机
- 5.大风脱网控制
- 6.对风控制
- 8.1.3 安全运行的保护要求
- 8.1.4 控制安全系统安全运行的技术要求
- 1.控制系统安全运行的必备条件
- 2.风电机组工作参数的安全运行范围
- 3.系统的接地保护安全要求
- 4.控制与安全系统运行的检查
- 8.2 风电场的运行与维护
- 8.3 风电机组常见故障及维护
- 8.3.1 故障分类
- 1.按主要结构来分类
- 2.从故障产生后所处的状态来分类
- 8.3.2 风电机组的日常故障检查处理
- 8.3.2.1 风电机组各部件的故障检查处理
- 1.液压系统
- 2.偏航系统
- 3.变桨系统
- 4.传感器
- 5.电气设备
- 6.风电机组因异常需要立即进行停机操作的顺序
- 8.3.2.2 风电机组事故处理
- 8.3.3 风电机组的年度例行维护
- 1.年度例行维护的主要内容和要求
- 2.年度例行维护周期
- 习题
- 第9章 风能储存
- 9.1 化学储能
- 9.1.1 蓄电池
- 9.1.2 电解水制氢储能
- 9.2 抽水储能
- 9.3 飞轮储能
- 9.4 热能储能
- 9.4.1 固体摩擦制热
- 9.4.2 搅拌液体制热
- 9.4.3 挤压液体制热
- 9.4.4 涡电流制热
- 9.5 超导储能
- 9.6 其他储能
- 附录 风电机组电工术语
- 参考文献
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