风力发电系统设计、安装与运维
出版时间： 2019年版
内容简介
本书系统介绍了风能资源、风力发电原理、风力发电机、塔架地基、储能装置、充电控制器、逆变器、局部电网、蓄电池房、风力发电机系统集成设计、离网风力发电系统安装验收、运行维护保养、政策和标准等问题。文字通俗易动，内容实用，可读性较强。 本书特别介绍了离网型风力发电技术和分布式并网型风力发电技术。 本书可供可再生能源供电系统项目的政府规划者，可再生能源供电系统的设计人员，可再生能源供电系统项目的建设人员，风力发电相关专业的高校师生等阅读。
目录
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
第1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
第10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
第11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
第12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
第13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
第14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
第15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
第16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
第17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
第18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
第19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
