风力机技术PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

风力机技术PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 风力机技术发展概述1

1.1 引言1

1.2 可替代性能源的主要优点和缺点2

1.3 风力发电技术的优点和缺点3

1.3.1 优点3

1.3.2 缺点4

1.3.3 风力机安装要求4

1.3.4 旧风电场的改造以提高现存风力机的输出功率5

1.4 世界风力机安装情况5

1.4.1 丹麦5

1.4.2 德国6

1.4.3 中国6

1.4.4 美国6

1.4.5 加拿大7

1.4.6 比利时和荷兰7

1.4.7 英国8

1.4.8 法国8

1.4.9 俄罗斯8

1.4.10 意大利8

1.4.11 早期的风力机发展小结9

1.5 风力机运行原理9

1.6 风力机的分类12

1.6.1 公用电网风力机12

1.6.2 公用电网风力机和风电场的成本回收期12

1.6.3 小规模风力机13

1.6.4 小型风力机部件的成本估算14

1.6.5 2009年5kw风力机的安装成本15

1.6.6 风力机及塔架安装公司15

1.6.7 小型风力机的潜在应用15

1.6.8 中等规模风力机16

1.7 风电场开发商16

1.7.1 风电场经销商16

1.7.2 可再生能源专业人员16

1.8 设计配置17

1.8.1 离网功能的家用设计配置17

1.8.2 并网和储能功能的家用风力机配置17

1.8.3 并网和无电池运行的家用风力机配置18

1.8.4 风光互补的风力发电机组设计18

1.8.5 双重用途的紧凑型风力机和能源系统18

1.8.6 关键的电气部件19

1.9 独具特色的新一代风力机19

1.9.1 螺旋风力机20

1.9.2 海上风力机的运行20

1.9.3 基于喷气发动机的风力机20

1.9.4 垂直轴风力机20

1.9.5 漂浮式海上风力机21

1.10 美国典型的风力估价21

1.11 小结21

参考文献22

第2章 风力机设计方面和性能要求23

2.1 引言23

2.2 风力机类型23

2.2.1 风车型风力机25

2.2.2 农场型与荷兰型风力机25

2.3 现代风力机25

2.3.1 水平轴风力机（HAWT）26

2.3.2 垂直轴风力机（VAWT）27

2.3.3 垂直轴风力机的工作要求27

2.3.4 垂直轴风力机的优缺点28

2.3.5 垂直轴风力机的运行难题28

2.3.6 预测达里厄风力机性能的简化程序28

2.3.7 理解垂直轴风力机的流动现象29

2.3.8 早期欧洲的风力机29

2.4 非设计工况性能29

2.4.1 关键设计问题29

2.4.2 设计与运行参数偏差的影响30

2.4.3 升力和阻力系数对最大功率系数的影响30

2.4.4 性能提升方案30

2.5 最大风能捕获技术31

2.5.1 叶片与角度参数对性能的影响32

2.5.2 获得高功率系数的技术34

2.5.3 最佳性能对安装地点的要求34

2.5.4 风能基本特性36

2.5.5 全球大型风力机的装机容量41

2.6 特定风力机安装地点的年风能捕获量42

2.6.1 长期捕获风能的要求42

2.6.2 风速对风能密度的影响43

2.6.3 每年、每小时的风力机的能量捕获43

2.6.4 S形风轮垂直轴风力机的能量积分43

2.6.5 运用高风速的涡流44

2.6.6 最大功率系数与出口压力系数和扰动系数的函数关系45

2.6.7 功率系数的计算45

2.7 可利用风能的年小时数评估46

2.7.1 使用经验法评估年小时数46

2.7.2 使用叶素动量法评估年发电量50

2.7.3 影响性能的因素52

2.7.4 风轮叶尖速比和升阻比对功率系数的影响54

2.8 小结55

参考文献56

第3章 风力机风轮的性能和设计方案57

3.1 引言57

3.2 理想风轮的一维理论58

3.2.1 积分形式的轴向动量方程59

3.2.2 运用交变控制体的一维动量理论60

3.2.3 理想一维风力机的功率系数61

3.2.4 理想一维风力机的推力系数61

3.2.5 旋转效应63

3.2.6 风轮的叶尖速比65

3.3 二维气动模型68

3.4 有限翼长的三维气动模型69

3.4.1 受流过翼型气流影响的参数69

3.4.2 科里奥利力和离心力70

3.4.3 现代风力机涡系70

3.5 在风电场应用中风轮的设计要求71

3.5.1 风轮的性能72

3.5.2 风轮叶片的材料要求72

3.5.3 翼型特征对风轮性能的影响72

3.6 风轮绕流的流体力学分析73

3.6.1 二维球体的绕流分析73

3.6.2 二维柱体的绕流分析73

3.6.3 气流的发电量74

3.7 小结75

参考文献76

第4章 风力机叶片设计要求77

4.1 引言77

4.2 螺旋桨叶片的性能分析77

4.2.1 叶素的空气动力学性能分析78

4.2.2 作用在叶片上的转矩和功率79

4.2.3 最大功率输出的条件79

4.3 叶片的性能80

4.3.1 功率系数80

4.3.2 轴向诱导因子80

4.3.3 转矩系数81

4.3.4 叶片的载荷系数82

4.3.5 入流角作为切向速度比和升阻系数比函数的变化83

4.3.6 叶尖速比和升阻系数比对风力机功率因数的影响84

4.3.7 作为半径函数的桨距角变化84

4.3.8 作用在叶片上的力85

4.3.9 机械完整性87

4.4 梁理论在各种风力机叶片中的应用90

4.5 叶片的材料要求90

4.6 叶片的关键性能90

4.6.1 叶片的弯矩和不稳定性对叶片性能的影响91

4.6.2 风速三角形的作用91

4.7 小结92

参考文献94

第5章 变风速条件下动态稳定及性能的提高所需的传感器和控制设备95

5.1 引言95

5.2 调节控制系统97

5.2.1 变桨距调节控制97

5.2.2 变桨距调节控制系统的说明98

5.2.3 偏航控制系统99

5.3 风参数监测传感器99

5.4 传输系统100

5.5 发电机100

5.5.1 感应发电机100

5.5.2 感应发电机的转子结构101

5.6 同步发电机的性能和局限性101

5.7 风轮的关键性能参数102

5.7.1 风轮的分类102

5.7.2 动态稳定性和结构完整性103

5.7.3 应力参数的监测104

5.7.4 失速控制的风轮104

5.7.5 风能捕获及风力机性能的影响因素104

5.8 叶片的翼型特性对风力机性能的影响105

5.9 自动停机功能106

5.10 水平轴风力机和垂直轴风力机风轮的关键设计107

5.10.1 风力机的可靠性及性能提高技术107

5.10.2 使效率、动态稳定性及结构完整性得到良好保障的传感器108

5.10.3 叶片扭转角的调整109

5.11 提高效率的低谐波量发电机109

5.12 风力机结构载荷的影响109

5.12.1 重力载荷的影响110

5.12.2 惯性载荷的影响111

5.12.3 空气动力载荷的影响111

5.13 小结112

参考文献113

第6章 离网型风电系统114

6.1 引言114

6.2 历史背景：应用于偏远地区115

6.3 离网型风电系统的结构116

6.3.1 带有备用电池的混合系统117

6.3.2 微型风力机117

6.3.3 微型风力机的应用117

6.3.4 微型风力机应用于农村电气化118

6.3.5 发电容量118

6.3.6 偏远地区的通信应用119

6.3.7 降低成本的技术119

6.3.8 减少电力的需求120

6.3.9 典型电气设备的能量损耗120

6.3.10 减少能量损耗的技术121

6.4 偏远地区的离网型电力系统122

6.4.1 制冷设备122

6.4.2 空调机组122

6.4.3 交流和直流系统的选择123

6.4.4 发电系统的参数123

6.5 系统组件的规格124

6.5.1 太阳电池阵列的规模和性能124

6.5.2 逆变器的容量和性能125

6.5.3 蓄电池的大小和性能126

6.5.4 太阳能面板的大小和性能参数127

6.6 带有备用公共电网的离网型风电系统127

6.6.1 离网系统的经济因素127

6.6.2 离网风光互补系统的成本分析129

6.6.3 从现有设施延长输电线的成本估算129

6.7 离网型风电系统的多种应用130

6.7.1 通信130

6.7.2 HR 3混合型系统的性能131

6.7.3 运用混合风电系统节省石油燃料131

6.8 农村电气化中的混合风电系统131

6.8.1 成功案例132

6.8.2 在农村电气化的应用：抽水系统132

6.8.3 估算农场风车的抽水能力134

6.8.4 混合风电的经济性134

6.9 多任务风力机134

6.9.1 小功率风力机的应用135

6.9.2 灌溉的设计要求135

6.9.3 风力机的年发电量136

6.10 小结137

参考文献139

第7章 建筑物环境中的风能转换技术140

7.1 引言140

7.2 集中配置的要求141

7.2.1 球形配置141

7.2.2 在两个建筑物之间的管道中安装风力机的配置141

7.2.3 邻近建筑物的集中模式141

7.2.4 各种集中模式下集中器的风能集中能力小结141

7.3 节能建筑设计141

7.3.1 有建筑物的环境的要求142

7.3.2 粗糙度对风速参数的影响143

7.3.3 有建筑物地区的风能潜力145

7.4 建筑环境当地风能的特性149

7.4.1 建筑特征150

7.4.2 有风力边缘的建筑物周围的空气流线150

7.4.3 阻力部分150

7.4.4 空气的流动性150

7.5 建筑环境对BWAT性能的影响155

7.5.1 气动噪声水平155

7.5.2 安装现场总空气噪声的计算155

7.5.3 附近风力机产生的噪声156

7.5.4 风力机叶片引起的振动157

7.5.5 风力机叶片的影子闪烁157

7.5.6 湍流结构158

7.5.7 流管长度对风能转化的影响158

7.5.8 有建筑物环境下的偏航要求159

7.6 小结163

参考文献164

第8章 影响风力机安装的环境问题与经济因素165

8.1 引言165

8.2 环境因素和其他重要问题165

8.2.1 安装地址的选择165

8.2.2 风的特性及其影响167

8.2.3 调整地形来增加风速提高发电效率167

8.2.4 体积流率对性能的影响168

8.2.5 最大可利用功率168

8.2.6 功率系数169

8 2.7输出转矩的性能169

8.2.8 气流产生的功率与气流直径的函数关系171

8.3 大直径气流产生的问题172

8.3.1 高噪声等级172

8.3.2 安装地点周围的噪声173

8.3.3 对电视和收音机传输信号的干扰174

8.3.4 对风力机噪声的定量描述175

8.4 使用经典BEM理论预计关键性能参数178

8.4.1 机械轴功率178

8.4.2 叶片设计参数对其发电的影响179

8.5 基于经济因素调整安装风力机179

8.5.1 电力的持续性180

8.5.2 估计采购成本180

8.5.3 度电成本180

8.5.4 风力机的度电成本181

8.6 关键组件和子系统成本的估算184

8.6.1 关键组件的成本估算184

8.6.2 2MW风力机的典型设计和性能特征185

8.7 风力机塔架185

8.7.1 塔架高度的要求186

8.7.2 机械强度的要求186

8.7.3 塔架的分类186

8.8 小结187

参考文献188