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第1章 简介1

1.0引言2

1.1历史背景2

1.2可再生能源的重要性3

1.3技术问题4

1.4风电场开发6

1.5风力发电机的选址7

1.6新技术与未来技术8

1.7本书的内容安排9

1.8本章小结11

复习题12

应用题12

项目13

参考文献13

第2章 风中的能量14

2.0引言15

2.1运动物体中的能量15

2.2运动流体中的能量16

2.2.1在管道中运动的流体16

2.2.2无界限运动的流体17

2.3风的功率18

2.4风力机吸收的功率19

2.5风速的变化19

2.5.1风速随时间的变化20

2.5.2风速随高度的变化22

2.5.3风速随地形的变化23

2.5.4风速随地域的变化24

2.6本章小结25

进阶学习26

复习题27

应用题28

项目28

第3章 基本知识29

3.0引言30

3.1来自于风的力30

3.2空气动力33

3.3升力系数和阻力系数34

3.4翼型35

3.5本章小结39

进阶学习40

复习题41

应用题42

项目43

第4章 风力机的基本类型：分析和特点44

4.0引言45

4.1风力机分类45

4.2螺旋桨型风力机46

4.2.1螺旋桨型风力机叶片和风力47

4.2.2叶片的扭转50

4.2.3偏航进风或偏航出风51

4.3H风轮53

4.4达里厄风力机54

4.5萨伏纽斯风轮55

4.6本章小结58

进阶学习58

复习题59

项目60

第5章 三叶片螺旋桨型风力机及其零部件61

5.0引言62

5.1机械部件63

5.1.1塔架64

5.1.2基础66

5.1.3风轮（叶片和轮毂）68

5.1.4机舱71

5.1.5齿轮箱73

5.1.6风力机制动76

5.2电气部件77

5.2.1发电机77

5.2.2变压器79

5.3其他部件80

5.4本章小结81

复习题82

第6章 电力和发电83

6.0引言85

6.1交流和直流85

6.2电气参数86

6.2.1电流、电流方向和频率86

6.2.2电压和功率88

6.3电机89

6.3.1电动机90

6.3.2发电机92

6.4直流电机93

6.4.1一般性知识93

6.4.2直流电机的实际问题94

6.5交流电机95

6.5.1一般性知识95

6.5.2交流电机的实际问题95

6.6电路中的电源和负载97

6.6.1将负载接至电源97

6.6.2发电机并联99

6.6.3风力机并联100

6.7本章小结104

进阶学习105

思考题106

应用题108

项目108

第7章 螺旋桨型风力机的特性110

7.0引言111

7.1机械功率111

7.1.1直线运动的功率112

7.1.2旋转运动的功率113

7.2图114

7.2.1第一个例子114

7.2.2第二个例子116

7.3风力机的机械功率116

7.3.1改变风力机角速度和叶尖速比的作用118

7.3.2改变叶片桨距角的作用121

7.4风力机功率随角速度的变化122

7.5风力机的日发电量124

7.5.1问题的提出124

7.5.2解答125

7.5.3变桨距风力机127

7.6年发电量129

7.7本章小结130

进阶学习131

复习题132

应用题133

项目134

第8章 并网136

8.0引言137

8.1电功率137

8.1.1直流电功率138

8.1.2交流电功率139

8.2并网功率需求156

8.3谐波和电能质量158

8.4风力机作为分立发电机159

8.5孤岛效应160

8.6本章小结161

进阶学习163

复习题164

应用题165

项目166

第9章 风力机的机械系统167

9.0引言168

9.1齿轮箱的基本知识168

9.1.1根据齿轮轴线的齿轮分类170

9.1.2根据齿形的齿轮分类171

9.1.3其他齿轮类型171

9.1.4行星齿轮171

9.2传动比173

9.2.1两个齿轮的传动比和速度比173

9.2.2齿轮系的传动比和速度比175

9.2.3行星齿轮的速度比178

9.3速度和力矩的关系179

9.4齿轮上的机械负载180

9.5摩擦和耗损181

9.6润滑和冷却182

9.7效率182

9.8齿轮的游移184

9.9齿轮的一般性问题和齿轮失效185

9.10本章小结189

进阶学习190

复习题192

应用题193

项目194

第10章 风力机的控制第1部分：机械侧195

10.0引言196

10.1功率与风速相一致196

10.2风速测量198

10.3功率计算198

10.4输出功率的质量与要求200

10.5叶片的桨距控制201

10.6风力机的运行功率曲线204

10.7偏航控制205

10.8停车制动206

10.9故障控制207

10.10本章小结209

进阶学习209

复习题211

项目211

第11章 风力机的控制第2部分：电气侧213

11.0引言214

11.1直流发电机214

11.2同步发电机216

11.3异步或感应发电机217

11.3.1感应发电机特性218

11.3.2双馈感应发电机220

11.4风力机的运行模式231

11.4.1直驱模式232

11.4.2定速模式232

11.4.3变速模式233

11.4.4笼型发电机模式234

11.4.5变转差模式234

11.4.6变转差的双馈感应发电机235

11.5风力机的控制方案237

11.6本章小结237

进阶学习239

复习题239

应用题240

第12章 辅助电气设备241

12.0引言242

12.1变压器242

12.1.1电压关系246

12.1.2电流关系247

12.1.3变压器效率247

12.1.4变压器额定功率248

12.1.5其他关于变压器的有用知识248

12.1.6三相变压器250

12.1.7例题251

12.2整流器253

12.3逆变器256

12.4风速计和风向标257

12.5本章小结260

进阶学习260

复习题261

应用题262

项目263

第13章 风力机的机械设计问题264

13.0引言265

13.1风力机的各种运行状态265

13.2风轮上的载荷266

13.2.1叶片上的空气动力载荷267

13.2.2其他的叶片载荷269

13.2.3振动274

13.2.4叶片疲劳276

13.2.5叶片的建造277

13.3齿轮箱278

13.4机舱278

13.5塔筒281

13.6本章小结285

进阶学习285

复习题287

项目287

第14章 风能的经济性289

14.0引言290

14.1经济学的基本知识290

14.2风能项目的初始成本292

14.2.1风力机成本293

14.2.2安装293

14.2.3运输295

14.2.4并网295

14.2.5法律和其他成本296

14.3运营成本297

14.3.1运行成本297

14.3.2维护成本299

14.4与其他能源的比较300

14.5单位成本302

14.6案例分析302

14.7本章小结305

进阶学习306

复习题307

应用题307

项目308

第15章 环境问题309

15.0引言310

15.1岸上风电场310

15.2噪声311

15.3视野312

15.3.1闪烁和闪变313

15.4景观314

15.5对鸟类的影响317

15.6RF干扰与对通信的影响318

15.7离岸风电场319

15.8对鸟类和海洋动物的影响321

15.9本章小结322

进阶学习323

复习题325

第16章 安全及其他问题327

16.0引言328

16.1安全与从事风力机工作328

16.2温度效应与环境变化329

16.3闪电防护330

16.4叶片覆冰331

16.5城区的风能333

16.5.1安全333

16.5.2环境问题335

16.5.3经济性335

16.5.4技术可行性和实际可行性问题336

进阶学习337

16.6本章小结339

复习题340

应用题341

项目341

第17章 从事风力机工作与运行人员的安全343

17.0引言344

17.1工作环境344

17.2可能的危害346

17.3常识性的安全守则347

17.4标准化的安全守则和官方条例348

17.5攀爬装置349

17.6风险最小化354

进阶学习355

17.7本章小结356

复习题357

附录358

附录A 不同温度下的空气密度358

附录B 不同形状的阻力系数361

附录C 至2010年春美国和加拿大的装机容量361

附录D 术语表363