風力發電原理（簡體書）

《風力發電原理》是一種最具開發潛力的清潔可再生能源利用方式，作為風能與動力工程專業系列教材之一，編寫《風力發電原理》的目的是使學生掌握《風力發電原理》的基本原理，了解主流《風力發電原理》機組設備。
全書共分7章，內容主要包括《風力發電原理》技術的基本概況、風能資源與轉換原理、《風力發電原理》機組設備與結構、《風力發電原理》機組檢測與控制等內容。對離網《風力發電原理》系統及儲能技術也做了簡要介紹。
由于《風力發電原理》技術涉及多學科內容，為適應不同專業知識背景的讀者，《風力發電原理》力求理論聯系實際，內容通俗易懂。《風力發電原理》可供風能與動力工程等相關專業師生選用，也可供從事《風力發電原理》領域相關工作的工程技術人員參考。

《風力發電原理》是普通高等教育風能與動力工程專業系列教材之一。

前言
第1章 緒論
1.1 風能利用及風力發電歷史
1.2 中國風能資源與開發前景
1.2.1 風能特點
1.2.2 我國風能資源分布特點及
開發前景
1.2.3 風電發展概況
1.3 風力發電技術現狀與發展
1.3.1 風力發電機組的類型
1.3.2 大型水平軸并網風電機組的
基本結構
1.3.3 風力發電技術的發展狀況
1.4 風電機組相關設計標準
1.4.1 國際電工委員會標準
1.4.2 國外主要風電標準
1.4.3 中國主要風電標準
思考題

第2章 風能及其轉換原理
2.1 風的種類及其特性
2.1.1 風的形成及其基本特性
2.1.2 全球性的風
2.1.3 地方性的風
2.1.4 平均風
2.1.5 脈動風
2.1.6 極端風
2.1.7 地形地貌對風的影響
2.2 風的測量與估計
2.2.1 風向的測量
2.2.2 風速的測量
2.2.3 風能估計
2.3 風能資源評估及風電場選址概述
2.3.1 風能資源評估
2.3.2 風電場選址
2.4 風能轉換基本原理
2.4.1 葉片上的氣動力
2.4.2 風能轉換基礎理論
2.5 風力機的特性
2.5.1 風輪空氣動力特性
2.5.2 風力機的運行特性
2.5.3 實度對風力機特性的影響
思考題

第3章 風力發電機組的結構
3.1 水平軸風電機組概述
3.1.1 風電機組的基本結構、性能和類型
3.1.2 風電機組主要參數
3.1.3 風電機組設計級別
3.2 風輪
3.2.1 葉片
3.2.2 輪轂
3.2.3 變槳機構
3.3 風電機組傳動系統
3.3.1 風輪主軸
3.3.2 增速齒輪箱
3.3.3 軸的連接與制動
3.4 機艙、主機架與偏航系統
3.4.1 機艙
3.4.2 主機架
3.4.3 偏航系統
3.5 塔架與基礎
3.5.1 塔架
3.5.2 陸上風電機組的基礎
3.5.3 海上風電機組的基礎
3.6 風電機組其他部件
思考題

第4章 風力發電機
4.1 發電機的工作原理
4.1.1 發電機的基本類型
4.1.2 直流發電機的基本工作原理
4.1.3 同步交流發電機的基本工作原理
4.1.4 異步交流發電機的基本工作原理
4.2 風力發電系統中的發電機
4.2.1 并網風電機組使用的發電機
4.2.2 離網風電機組使用的發電機
4.3 并網風力發電機
4.3.1 同步發電機
4.3.2 異步發電機
4.3.3 雙饋異步發電機
4.3.4 直驅型發電機
思考題

第5章 風力發電機組的控制及安全保護
5.1 風力發電機組的控制技術
5.1.1 風力發電機組的基本控制要求
5.1.2 風力發電機組的控制系統結構
5.1.3 風力發電機組的運行控制過程
5.2 風力機控制
5.2.1 風力機控制的空氣動力學原理
5.2.2 定槳距風力機控制
5.2.3 變槳距風力機控制
5.2.4 功率控制
5.3 發電機控制
5.3.1 風力發電機控制要求
5.3.2 異步風力發電機控制
5.3.3 雙饋式發電機控制
5.3.4 直驅式發電機控制
5.4 風力發電機組信號檢測
5.4.1 風速及風向信號檢測
5.4.2 轉速信號檢測
5.5 控制系統的執行機構
5.5.1 制動保護系統
5.5.2 變槳距執行系統
5.5.3 偏航系統
5.6 風電機組的安全保護
5.6.1 風電機組安全保護系統設計
5.6.2 風電機組安全鏈系統
5.6.3 風力發電機組防雷保護
思考題

第6章 垂直軸風力發電機組
6.1 垂直軸風力發電機組及其發展概況
6.1.1 垂直軸風力發電機組的發展概況
6.1.2 垂直軸風力機的類型
6.1.3 垂直軸風力機的主要特點
6.2 垂直軸風力機基本原理
6.2.1 阻力型垂直軸風力機
6.2.2 升力型垂直軸風力機
6.3 水平軸與垂直軸風力機的對比
思考題

第7章 離網風力發電系統
7.1 離網風力發電機組的應用
7.1.1 向大用戶直接供電
7.1.2 向農戶、村落、農牧場供電
7.2 微、小型風力發電機組結構
7.2.1 葉片與風輪
7.2.2 調速裝置
7.2.3 調向裝置
7.2.4 發電機
7.2.5 塔架
7.2.6 蓄電池
7.2.7 控制器和逆變器
7.3 互補發電系統
7.3.1 風光互補發電系統
7.3.2 風力發電機與蓄電池系統
7.3.3 風力柴油互補發電系統
7.4 儲能裝置
7.4.1 蓄電池
7.4.2 抽水蓄能
7.4.3 飛輪儲能
7.4.4 超導儲能
7.4.5 其他儲能方式
思考題
附錄 風力發電名詞術語漢英對照
參考文獻

5.5.1 制動保護系統
在實際應用中，要求風力發電機組具有空氣動力制動和機械制動功能。定槳距風力機的葉尖擾流器及變槳距風力機的變槳功能具有氣動制動作用，可以在電網掉電情況下使風力機減速，機械制動器可以保證機組制動停機。
對于定槳距風電機組，當風力發電機組處于運行狀態時，葉尖擾流器作為葉片的一部分起吸收風能的作用，保持這種狀態的動力是風力發電機組中的液壓系統。液壓系統提供的壓力油通過旋轉接頭進入葉片根部的液壓缸，壓縮葉尖擾流器機構中的彈簧，使葉尖擾流器與葉片主體平滑地連為一體；當風力發電機組需要停機時，液壓系統釋放壓力油，葉尖擾流器在彈簧及離心力作用下，按設計的軌跡轉過900，在空氣阻力作用下起到制動作用。對于變槳距風力機，整個葉片的槳距角在00-900是可調的，因此同樣可以起到氣動制動的作用。.盤式制動在大型風力發電機組中主要作為輔助制動裝置使用，U盤式制動一般都安排在高速軸上，典型的機械制動器由鋼制制動盤和一個或多個制動鉗組成，安排在高速軸上的優點是需要的制動轉矩較小，減小了制動盤的直徑及重量，缺點是齒輪箱的傳動鏈承受制動力矩。
制動系統是風力發電機組安全保障的重要環節，制動系統一般按失效保護原則設計，即失電時或液壓系統失效時處于制動狀態。
5.5.2 變槳距執行系統
變槳距機構是變槳距風電機組實現變槳距控制和氣動安全制動的關鍵機構之一。按照風電機組變槳控制需要，變槳距機構應滿足以下要求：
1）當風輪正常工作時，通過變槳距機構將葉片控制在某一氣動角度以適合實際風速的運行狀態，即保證風電機組運行中槳距的相對位置，實現電控系統的實時控制，使葉片上的空氣動力流動處于最佳狀態。
2）當風速超過限定值時或其他控制指令需要停機時，三個葉片同時通過變槳距機構，迅速繞葉片軸旋轉至順槳位置。此時，葉片由推力面變成了氣動阻力板，在葉片氣動阻力作用下，風輪轉速迅速降低，從而實現風輪葉片的氣動制動。順槳後，風輪迅速由額定轉速降至極低轉速，為實施機械制動創造條件。