风力发电机组基础理论教材（30）.docx

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风力发电基础理论

电力运检人员持证上岗培训教材

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第1章 风电发展综述 10

1.1早期的风能利用 10

1.1.1东方风能利用史 10

1.1.2西方的风车 12

1.1.3美国西部的风车水泵 16

1.2技术演变 17

1.3风电技术趋势 27

1.3.1单机容量持续增大 28

机头重量 32

更高的塔筒 32

1.3.3从定桨距(失速型)到变桨距 33

1.3.4从定转速到变转速 33

1.3.5传动系统的革新 34

1.3.6叶片技术发展趋势 35

1.3.7低风速、高海拔等特殊气候环境下风电机组 35

1.4海上风电场的兴起 36

1.5我国的风电制造业 37

1.6我国的风电开发 41

第2章 风能资源和风电场 44

2.1风的形成 44

2.1.1大气环流 44

2.1.2季风环流 46

2.1.3局地环流 46

2.1.4风能分布实例 47

2.1.5我国的风能资源分布 49

2.2风的描述 56

2.2.1风速 56

2.2.2风向 58

2.2.3风能和风功率密度 59

2.2.4空气密度 59

2.2.5粗糙度和风切变指数 60

2.2.6湍流强度 62

2.3风的测量 63

2.3.1测风系统的组成 63

2.3.2测风设备 63

2.3.3测风需要注意的问题 64

2.4风能资源评估和风电场 65

2.4.1风能资源评估 65

2.4.2机组选型 65

风电机组的安全性 65

风电机组的经济性 66

2.4.3发电量计算 67

直接测风估算法 67

计算机模型估算法 67

上网电量估算 67

2.4.4微观选址 68

第3章 风力发电的空气动力学原理 72

3.1风能 72

3.2贝茨理论 73

3.2.1贝茨极限 73

3.2.2有旋转尾流的风轮 75

3.2.3风速和压力变化 76

3.3翼型和空气动力特性 76

3.3.1翼型的几何参数 76

3.3.2升力和阻力 77

3.3.3翼型行为 79

3.4阻力型与升力型风机对比 83

3.5风轮的空气动力学 84

3.5.1几何定义 84

3.5.2翼型的受力示意图 85

3.5.3叶素特性分析 85

3.5.4推力、扭矩和功率的一般关系式 87

3.5.5风力发电机组的输出功率 87

3.5.6影响风轮特性的几个参数 88

3.6风电机组的功率控制 92

3.6.1失速控制 92

3.6.2变桨距控制 94

第4章 风电机组分类及典型结构介绍 96

4.1风电机组的技术演变 96

4.2风电机组的分类 97

4.2.1定桨距失速型风电机组 98

4.2.2变桨矩型风电机组 99

4.2.3变桨变速型风电机组 100

双馈型风力发电机 101

直驱型风力发电机 101

4.3风电机组的结构和部件 102

4.3.1机舱 103

4.3.2风轮 103

4.3.3轮毂 104

4.3.4塔架与基础 104

4.3.5传动系统 105

4.3.6偏航系统 105

4.3.7液压和制动系统 106

4.3.8发电机 107

4.3.9变桨系统 108

4.3.10控制系统 109

4.4典型风力发电机组简介 111

4.4.1GW750风力发电机组 111

4.4.2UP1500风力发电机组 114

4.4.3GW1500风力发电机组 118

第5章 风轮 124

5.1基本概念 124

5.1.1叶片参数 124

5.1.2风轮参数 125

5.2叶片设计 127

5.2.1.设计要求 127

5.2.2.载荷计算 128

5.2.3.结构设计 129

5.3叶片制造 129

5.3.1材料 130

5.3.2制造工艺 133

5.4叶片主体结构 135

5.4.1主体结构方案 1