风力发电工程指南

译者序原书前言第1章风电行业概述11.1概述11.2全球风电产业11.3风电成本31.4风力发电的诸多优点51.5风能并不万能5参考文献6第2章风能与风功率基础72.1概述72.2风中的动能72.3风速和叶轮半径变化对风轮功率的影响82.4基本概念和方程82.5质量守恒102.6能量守恒102.7动量守恒112.8推导贝兹极限132.9贝兹极限的含义162.10风能与水能的对比18参考文献19第3章风的属性203.1概述203.2风是怎样形成的203.3风速的统计分布213.3.1风速威布尔分布的均值和众数233.4功率密度243.5风力等级263.6风切变273.6.1理解风切变293.7空气密度与高度的函数关系303.8空气密度与湿度的函数关系31参考文献33目录第4章叶片的气动特性344.1概述344.2翼型344.3相对风速364.4转子盘理论394.5升力424.5.1相等通过时间谬论424.5.2旋转流体、环流和漩涡424.5.3实际流体454.5.4流过翼型的流体464.5.5雷诺数对升力系数和阻力系数的影响474.6阻力型风机48参考文献51第5章叶片气动特性的高等内容525.1概述525.2叶素模型525.3定速风机：失速调节与桨距调节565.4变速型风机575.5功率曲线585.6垂直轴风机59参考文献60第6章风力测量616.1概述616.2风速的定义616.3风速测量的方式626.3.1风速计626.3.2风速计的标定656.3.3风向标656.3.4传感器的放置666.3.5入流角的影响696.3.6温度的影响696.3.7风速计测风的不确定性696.3.8偏差估计的例子716.3.9其他种类的传感器726.3.10数据记录及传输设备726.4测量风速方案的制定736.5测风塔安装756.6测风塔安装示例756.7数据管理766.8数据处理806.9各量的计算836.9.1湍流836.9.2风切变836.9.3空气密度856.9.4功率密度856.10测量风速的遥感技术856.10.1遥感测风的优缺点86参考文献87第7章风资源评估897.1概述897.2风资源评估概述897.3风速数据来源907.4资源评价模型917.4.1中尺度模型917.4.2计算流体力学模型927.4.3微尺度模型WAsP927.5资源评估的5个阶段987.6风资源预评估997.6.1查询风资源图997.6.2根据附近机场或测风塔的数据进行初步分析997.6.3根据附近机场或测风塔的数据进行详细分析1017.7本地测风1017.8将观测点风资源数据外推至规划的风机安装处1027.9风速后报/对观测数据的MCP处理1027.9.1相关1037.9.2预测1077.9.3回归法1097.9.4威布尔参数调整法1107.9.5矩阵法1147.9.6对预测方法的选取1187.10年发电量的计算118参考文献119第8章风资源评估高级内容1208.1概述1208.2极大风速1208.3粗糙地形下的WAsP模型1238.4风机尾流1258.4.1N.O. Jensen的尾流线性模型1268.4.2Ainslie的涡流黏度模型1268.4.3多台风机引起风速损失的合成1278.4.4湍流模型1278.5风电场风机布置的优化1278.6风机等级的选择1298.7对损失的估计1308.8不确定性分析1328.9估计年发电量的不确定性：合并不确定性的基准方法1348.10是否反映可盈利性的两类资源评估135参考文献136第9章风力发电机的构成1379.1概述1379.2叶轮部分1379.2.1叶片1379.2.2力和转矩1399.2.3轮毂1399.3风机的其他构成形式1409.4变桨1439.5机舱1439.6齿轮箱1439.7偏航驱动1449.8机舱罩和机架1459.9升降机构1459.10塔筒1469.11基础1479.11.1扩展式基础1479.11.2深层基础1489.12风机的载荷设计1509.13设计风力条件1519.13.1普通风力分布模型1519.13.2极限风速模型1529.14风机认证152参考文献158第10章电磁学基础和发电机15910.1概述15910.2基本电磁学定律15910.2.1法拉第感应定律16010.2.2楞次定律16010.2.3洛伦兹定律16010.3交流电的基本关系16010.4电机的基本原理16110.4.1机械功率转换为电功率16210.5同步发电机16310.6对同步发电机的分析16510.6.1变速永磁同步发电机16710.6.2直驱型同步发电机16910.7异步发电机17010.7.1变速运行174参考文献175第11章风机接入电网17611.1概述17611.2风停时，电网受何影响？17611.3风资源的“计划”和调度17811.4单线图17811.5输配电18111.6接入电网的标准18211.6.1功率因数和无功功率18211.6.2低电压穿越18411.7电能质量：闪变和谐波18411.8风电场的电气结构18511.9保护系统18811.10过电压和防雷保护的接地18911.10.1防雷保护19011.11风电场的变压器19011.12风电场并网及输电研究19111.13输电瓶颈19211.14SCADA系统19211.14.1数据采集19311.14.2报告生成19311.14.3控制193参考文献194第12章风电项目的环境影响19612.1概述19612.2分析环境影响的基准框架19612.2.1环境影响的背景情况19712.2.2时间、空间尺度范围19712.2.3影响效应的累积19712.3风电与化石燃料发电的快速对比19712.4风电场对野生动物的影响19812.5风机的噪声20112.5.1降低噪声20312.5.2低频噪声20312.6塔影闪变20412.7景观影响20412.8是否危害飞行安全20512.9电磁干扰20612.9.1微波20712.9.2电视和无线电信号传输20812.9.3雷达208参考文献210第13章风电项目的财务模型21213.1概述21213.2财务模型21213.2.1营收模型21213.2.2可再生能源额度与碳减排额度21513.2.3营收计算21613.2.4资金成本21613.2.5机组成本21913.2.6基础、吊装、进场道路及其他土建工程的成本21913.2.7升压站、控制系统、电缆、安装及其他接网相关工程22013.2.8其他成本22013.2.9运营费用22013.3折旧和税费22213.4财务报表22313.4.1风电项目的利润表和现金流量表22313.4.2风电项目资产负债表22413.4.3财务业绩22413.4.4净现值22613.4.5回收期22613.4.6内部收益率22613.4.7免征税额和加速折旧对财务业绩的影响22713.5风电项目的资金筹措和融资结构23013.6替代方案的财务评价232参考文献234第14章风电项目的规划和执行23514.1概述23514.2顶层项目计划与时间表23514.2.1开发23614.2.2踏勘23614.2.3测风和风资源详细评估23714.2.4项目选址、接网和PPA23814.2.5规划设计和采购23914.2.6物流规划24214.2.7投标与合同签订：设计采购施工（EPC）及其他形式的合同24214.2.8项目融资24314.3基建、安装和调试24314.4运行248参考文献249

本书全面介绍风力发电的项目开发和工程建设，讨论了项目规划、选址、成本评估、环境影响及项目管理等内容。本书体现了多学科综合的特点，涵盖物理学、气象学、空气动力学、风力测量、风机特性、电力系统及其接入。本书内容十分广泛，包括大量的图片、表格、曲线和统计数据，涉及众多实际问题。本书对当前和未来的风电开发提供了完整可靠的综合性介绍，适用于风电行业的工程师和项目经理，以及渴望了解风电工程全貌的相关领域人士及工科类高校学生。