风力发电系统设计.安装与运维 都志杰、贾彦 主编 著 专业科技 文轩网

绪论 0.1  发展可再生能源的必要性 2 0.1.1 全球变暖 2 0.1.2 化石燃料枯竭 4 0.1.3 环境污染 5 0.1.4 无电与贫困 6 0.2  我国政府应对气候变化的目标和主要可再生能源产业的现状 7 0.2.1 我国政府应对气候变化的目标 7 0.2.2 我国主要可再生能源产业的现状 8 章 风能和风能资源的测量评估 1.1  风能的描述和特点 13 1.1.1 风能的描述 13 1.1.2 风能的特点 22 1.2  风能的测量与评估 24 1.2.1 风速的测量与描述 24 1.2.2 风向的测量与描述 28 1.3  我国的风能资源 30 1.3.1 我国的风能分布 30 1.3.2 影响我国风能资源的因素 31 1.3.3 我国最新四维风能资源大数据 35 1.4  风能资源的测量与评估 35 1.4.1 风能资源评估的重要性 35 1.4.2 风能资源的评估 36 1.4.3 风能资源评估程序 36 1.4.4 测风步骤 37 1.4.5 小规模项目的风能资源评估 38 第2章 风力发电基础和相关理论 2.1  风力发电基础 42 2.1.1 风力发电 42 2.1.2 风力发电基本原理 43 2.2  风能的基础理论 43 2.2.1 风能公式 43 2.2.2 风频分布与Weibull分布特征 45 2.3  风力发电的基础理论 48 2.3.1 贝茨(Betz)理论 48 2.3.2 叶素理论 49 2.3.3 动量理论 50 2.3.4 风能利用系数 50 2.3.5 叶尖速比 51 2.3.6 叶片的攻角 51 第3章 风力发电机 3.1  风力发电机及其分类 53 3.2  风力发电机组的构造与特点 60 3.2.1 风力发电机的基本构造 60 3.2.2 小型风力发电机的主要结构特征 61 3.2.3 一般中小型风力发电机组的主要组成部分 65 3.3  风力发电机组的基本特性参数 74 3.3.1 考察风力发电机组性能的最主要技术参数 74 3.3.2 其他技术指标 76 3.3.3 中小型风力发电机组的评价 78 第4章 可再生能源发电技术基础 4.1  可再生能源的定义和特点 90 4.2  可再生能源发电的基本形式 91 4.2.1 一次能源和二次能源 91 4.2.2 可再生能源发电分类 92 4.3  可再生能源并网发电与离网发电 93 4.3.1 并网发电 93 4.3.2 可再生能源离网发电 97 4.4  可再生能源独立供电系统的具体应用和实例 100 4.4.1 可再生能源独立供电系统的具体应用 100 4.4.2 可再生能源发电应用实例 104 4.5  可再生能源发电的环保效益 107 4.6  可再生能源发电的局限性及可行性研究 107 第5章 风力发电系统及其互补系统 5.1  风力发电系统 109 5.2  互补发电系统 115 第6章 充电控制器 6.1  充电控制器及其基本工作原理 123 6.2  各类型充电控制器工作原理 125 6.2.1 充电控制器分类 125 6.2.2 充电控制器对蓄电池充/放电的机理及其数学模型 126 6.2.3 各类型充电控制器具体工作原理 131 6.3  充电控制器的基本参数与选择 135 第7章 储能装置 7.1  储能在可再生能源发电系统中的必要性 139 7.1.1 储能装置的作用 139 7.1.2 储能装置的重要性 140 7.2  储能装置分类及其特点 140 7.2.1 机械储能 140 7.2.2 化学储能 143 7.2.3 电磁储能 146 7.2.4 氢能储存 147 7.2.5 其他新型储能装置及其前景——特斯拉“家庭电池能量墙” 148 7.2.6 能源存储设备关键技术参数的比较 150 7.3  蓄电池 153 7.3.1 蓄电池分类 153 7.3.2 常用的铅酸蓄电池 154 7.3.3 蓄电池命名 155 7.4  主要蓄电池介绍 156 7.4.1 阀控式密封铅酸蓄电池 156 7.4.2 碱性蓄电池 157 7.4.3 胶体电池 157 7.4.4 硅能蓄电池 158 7.4.5 燃料电池 158 7.5  铅酸蓄电池的基本组成结构及工作原理 159 7.5.1 铅酸蓄电池的基本组成及工作原理 159 7.5.2 阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理 160 7.5.3 阀控式密封铅酸蓄电池的分类及特点 161 7.5.4 使用阀控式密封铅酸蓄电池应遵循的原则 162 7.6  可再生能源离网发电系统对蓄电池的基本要求 163 7.7  蓄电池的应用 164 7.7.1 蓄电池的基本技术参数 164 7.7.2 影响蓄电池容量的因素 166 7.7.3 蓄电池失效模式及其影响因素 167 7.7.4 影响免维护蓄电池使用寿命的因素 168 7.8  正确使用蓄电池作为储能装置 169 7.8.1 蓄电池的工作温度 169 7.8.2 蓄电池寿命的评价方法 169 7.8.3 铅酸蓄电池电解液的密度及其检测 170 7.8.4 蓄电池的均衡充电及其工作原理 171 7.8.5 蓄电池的温度补偿 172 7.9  蓄电池组 172 7.9.1 电池组的串联 172 7.9.2 电池组的并联 172 7.9.3 蓄电池组 173 7.9.4 设计合适的蓄电池组 173 7.9.5 合理选择蓄电池组中的单个蓄电池规格 175 7.9.6 使用蓄电池作为储能装置的注意事项 175 第8章 逆变器与并网逆变器 8.1  逆变器、逆变器的组成和工作原理 177 8.1.1 逆变器 177 8.1.2 逆变器的基本组成 177 8.1.3 逆变器基本工作原理 178 8.2  逆变器的分类 179 8.2.1 逆变器的不同分类方式 179 8.2.2 逆变器的主要应用类型 182 8.3  逆变器的主要电路原理 183 8.4  逆变器的基本特性参数 186 8.4.1 逆变器常用的技术参数 186 8.4.2 并网型可再生能源供电系统对逆变器的技术要求 188 8.4.3 离网型可再生能源供电系统对逆变器的技术要求 188 8.5  逆变器的选择与使用 188 8.5.1 选择逆变器的功率 188 8.5.2 考虑系统中的感性负载 190 8.5.3 选择逆变器的类型 190 8.5.4 考虑系统内逆变器的配置 191 8.5.5 考虑海拔高度的影响 191 8.5.6 选择逆变器的一般步骤 192 8.5.7 控制逆变一体机 193 8.5.8 UPS与逆变器 194 第9章 支撑结构和地基 9.1  支撑结构及其分类 195 9.1.1 塔架 195 9.1.2 塔架基本分类与特点 195 9.1.3 塔架材料 199 9.1.4 塔架的高度 199 9.1.5 塔架的选择与应用 201 9.2  塔架的地基 203 9.2.1 不同塔架类型对地基的要求 203 9.2.2 地基的制作 206 9.3  和建筑物相结合的小型风力发电机安装 207 9.3.1 建筑物屋顶的类型 208 9.3.2 建筑物的组合 209 9.3.3 在建筑物上安装小型风力发电机的注意事项 210 9.3.4 案例 211 0章 燃油发电机和带燃油发电机的可再生能源发电系统 10.1  可再生能源离网供电系统中引入燃油发电机 213 10.1.1 源自原有柴油发电系统的需求 213 10.1.2 源自新兴可再生能源发电系统的需求 213 10.2  燃油发电系统 214 10.2.1 燃油发电系统基础 214 10.2.2 燃油发电系统的效率及优化运行 214 10.3  柴油发电机简介 216 10.3.1 柴油发电机的组成 216 10.3.2 柴油发电机主要技术参数与选型 216 10.3.3 柴油发电机工作原理 217 10.3.4 柴油发电充电机 217 10.3.5 选择柴油发电机充电控制器的基本参数 218 10.3.6 柴油发电机基本功能特点 218 10.3.7 选择柴油发电机燃料、润滑油或冷却水 219 10.3.8 使用柴油发电机的基本条件 220 10.4  互补系统中的柴油发电机 220 10.4.1 可再生能源供电系统中柴油发电机的工作方式 220 10.4.2 在直流母线型系统中的柴油发电机的运行 220 10.4.3 在交流母线型系统中的柴油发电机的运行 221 10.5  风/光/柴独立发电系统实例 222 1章 局域电网和控制房 11.1  局域电网 223 11.1.1 离网可再生能源电站的主要电力设备 223 11.1.2 局域电网 224 11.1.3 控制房 225 11.1.4 微电网 225 11.1.5 独立风力发电供电系统的局域电网 226 11.2  局域电网的设计 226 11.2.1 设计局域电网的一般步骤 226 11.2.2 低压配电柜 226 11.2.3 低压配电柜的形式和结构 228 11.2.4 配电盘 229 11.2.5 低压配电柜的容量及元件的选择 230 11.2.6 离网可再生能源供电系统对低压配电柜的基本要求 230 11.2.7 高海拔对低压电器的影响 232 11.3  局域电网基本要求和设计 234 11.3.1 低压线路的分类和技术要求 234 11.3.2 低压配电线路的组成 235 11.3.3 室内配电的组成 235 11.3.4 电网电缆线的选择 235 11.3.5 电杆 237 11.3.6 可再生能源局域电网的传输半径 238 11.4  控制房 238 11.4.1 可再生能源独立电站的基本土建设施 238 11.4.2 土建设施的基本要求 240 11.4.3 标识和安全警示 241 2章 风力发电系统及其互补系统的集成设计 12.1  概述 242 12.2  可再生能源供电系统设计 245 12.2.1 独立可再生能源集中供电系统设计的基本步骤 245 12.2.2 辅助设计工具 265 12.2.3 独立风/光互补集中供电系统设计案例 267 12.3  其他与风能有关的离网系统的设计 277 12.4  并网型风力发电系统设计 279 12.4.1 全额上网型 279 12.4.2 自发自用余电上网型 280 12.4.3 完全自发自用型 280 3章 湍流与风力发电机安装微选址 13.1  湍流 282 13.1.1 湍流的概念及成因 282 13.1.2 国际能源署风能技术合作计划对强湍流环境下风能利用的研究 283 13.1.3 我国对湍流及其对微选址影响的研究及发现 283 13.1.4 国际上对湍流的研究 291 13.2  风力发电机的安装选址 295 13.2.1 风力发电机选址的原则——宏观选址 296 13.2.2 微观选址 297 13.3  多台风力发电机组布局 306 4章 风力发电系统安装 14.1  系统运输与风力发电机安装 308 14.1.1 运输 308 14.1.2 风力发电系统的现场布局 309 14.1.3 风力发电机安装 310 14.2  系统中其他部件的安装 318 14.2.1 蓄电池 318 14.2.2 系统其他部件和控制房内的安装 319 5章 中小型风力发电系统的相关标准、检测、标识与认证 15.1  中小风电的相关标准 322 15.1.1 国际标准 322 15.1.2 中国国家标准 329 15.2  风力发电机的认证 331 15.2.1 认证的过程 331 15.2.2 认证机构 332 15.2.3 认证的标识 333 15.3  风力发电机的标识 334 15.3.1 IEA标识 335 15.3.2 其他标识 336 15.4  风力发电机的检测 337 15.4.1 中国鉴衡认证中心的检测 337 15.4.2 丹麦的测试 338 6章 风力发电系统项目的验收 16.1  项目验收的目的 339 16.2  项目验收的依据 339 16.3  风力发电系统的预测试 340 16.4  项目验收的程序 340 16.4.1 成立验收委员会 340 16.4.2 验收过程 341 16.5  项目验收的具体内容 343 16.5.1 一般检查与检测内容 343 16.5.2 风/光互补系统的验收和注意点 344 16.5.3 验收表格 344 16.5.4 风/光互补系统验收的要求 347 16.6  验收协议 348 16.7  验收报告 348 7章 风力发电系统运行管理 17.1  离网风能电站的运行和管理 351 17.1.1 研究离网电站管理模式的意义 351 17.1.2 离网电站的管理模式 351 17.1.3 离网电站的电价或服务费 359 17.1.4 收取电费的时间 364 17.1.5 离网电站管理人员的一般职责 365 17.2  并网型分布式风力发电系统的运行和管理 365 17.2.1 全额上网型 366 17.2.2 自发自用余电上网型 366 17.2.3 完全自发自用型 367 8章 风力发电系统的维护保养 18.1  风力发电机维护保养 369 18.1.1 风力发电机组维护保养的基本原则和要求 369 18.1.2 风力发电机组的维护检查规定和注意事项 369 18.1.3 风力发电机的例行巡视和检查 370 18.1.4 风力发电机组的定期维护与检修 370 18.1.5 风力发电机组的定期维护与检修主要检查项目 371 18.1.6 风力发电机组的常见故障 372 18.1.7 运行环境对风力发电机组的影响 375 18.2  蓄电池维护保养 376 18.2.1 蓄电池的一般维护 376 18.2.2 常见故障 377 18.3  光伏阵列的维护保养 379 18.3.1 对光伏阵列的维护保养 379 18.3.2 光伏组件的巡检周期 380 18.4  充电控制器和逆变器 380 18.5  防雷与接地 381 18.6  柴油发电机的维护保养 381 18.7  DAS的维护保养 382 9章 风力发电系统的安全 19.1  概述 384 19.2  人身安全 384 19.3  设备安全 386 19.4  系统安全 388 19.5  安全标识和警示 389 第20章 可再生能源发电的成本与经济性 20.1  可再生能源发电成本的基本构成 391 20.2  分布式并网发电经济分析 393 20.2.1 国外风能并网分布式项目实例分析 393 20.2.2 国内风能并网分布式项目实例分析 396 20.3  分布式离网发电经济分析 397 20.3.1 风/光互补独立集中供电系统经济分析案例 397 20.3.2 各种无电地区通电方案的简单分析比较 400 参考文献