风力发电工程指南

2.1概述7

2.2风中的动能7

2.3风速和叶轮半径变化对风轮功率的影响8

2.4基本概念和方程8

2.5质量守恒10

2.6能量守恒10

2.7动量守恒11

2.8推导贝兹极限13

2.9贝兹极限的含义16

2.10风能与水能的对比18

参考文献19

第3章风的属性20

3.1概述20

3.2风是怎样形成的20

3.3风速的统计分布21

3.3.1风速威布尔分布的均值和众数23

3.4功率密度24

3.5风力等级26

3.6风切变27

3.6.1理解风切变29

3.7空气密度与高度的函数关系30

3.8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34

4.1概述34

4.2翼型34

4.3相对风速36

4.4转子盘理论39

4.5升力42

4.5.1相等通过时间谬论42

4.5.2旋转流体、环流和漩涡42

4.5.3实际流体45

4.5.4流过翼型的流体46

4.5.5雷诺数对升力系数和阻力系数的影响47

4.6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52

5.1概述52

5.2叶素模型52

5.3定速风机：失速调节与桨距调节56

5.4变速型风机57

5.5功率曲线58

5.6垂直轴风机59

参考文献60

第6章风力测量61

6.1概述61

6.2风速的定义61

6.3风速测量的方式62

6.3.1风速计62

6.3.2风速计的标定65

6.3.3风向标65

6.3.4传感器的放置66

6.3.5入流角的影响69

6.3.6温度的影响69

6.3.7风速计测风的不确定性69

6.3.8偏差估计的例子71

6.3.9其他种类的传感器72

6.3.10数据记录及传输设备72

6.4测量风速方案的制定73

6.5测风塔安装75

6.6测风塔安装示例75

6.7数据管理76

6.8数据处理80

6.9各量的计算83

6.9.1湍流83

6.9.2风切变83

6.9.3空气密度85

6.9.4功率密度85

6.10测量风速的遥感技术85

6.10.1遥感测风的优缺点86

参考文献87

第7章风资源评估89

7.1概述89

7.2风资源评估概述89

7.3风速数据来源90

7.4资源评价模型91

7.4.1中尺度模型91

7.4.2计算流体力学模型92

7.4.3微尺度模型WAsP92

7.5资源评估的5个阶段98

7.6风资源预评估99

7.6.1查询风资源图99

7.6.2根据附近机场或测风塔的数据进行初步分析99

7.6.3根据附近机场或测风塔的数据进行详细分析101

7.7本地测风101

7.8将观测点风资源数据外推至规划的风机安装处102

7.9风速后报/对观测数据的MCP处理102

7.9.1相关103

7.9.2预测107

7.9.3回归法109

7.9.4威布尔参数调整法110

7.9.5矩阵法114

7.9.6对预测方法的选取118

7.10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120

8.1概述120

8.2极大风速120

8.3粗糙地形下的WAsP模型123

8.4风机尾流125

8.4.1N.O. Jensen的尾流线性模型126

8.4.2Ainslie的涡流黏度模型126

8.4.3多台风机引起风速损失的合成127

8.4.4湍流模型127

8.5风电场风机布置的优化127

8.6风机等级的选择129

8.7对损失的估计130

8.8不确定性分析132

8.9估计年发电量的不确定性：合并不确定性的基准方法134

8.10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137

9.1概述137

9.2叶轮部分137

9.2.1叶片137

9.2.2力和转矩139

9.2.3轮毂139

9.3风机的其他构成形式140

9.4变桨143

9.5机舱143

9.6齿轮箱143

9.7偏航驱动144

9.8机舱罩和机架145

9.9升降机构145

9.10塔筒146

9.11基础147

9.11.1扩展式基础147

9.11.2深层基础148

9.12风机的载荷设计150

9.13设计风力条件151

9.13.1普通风力分布模型151

9.13.2极限风速模型152

9.14风机认证152

参考文献158

第10章电磁学基础和发电机159

10.1概述159

10.2基本电磁学定律159

10.2.1法拉第感应定律160

10.2.2楞次定律160

10.2.3洛伦兹定律160

10.3交流电的基本关系160

10.4电机的基本原理161

10.4.1机械功率转换为电功率162

10.5同步发电机163

10.6对同步发电机的分析165

10.6.1变速永磁同步发电机167

10.6.2直驱型同步发电机169

10.7异步发电机170

10.7.1变速运行174

参考文献175

第11章风机接入电网176

11.1概述176

11.2风停时，电网受何影响？176

11.3风资源的“计划”和调度178

11.4单线图178

11.5输配电181

11.6接入电网的标准182

11.6.1功率因数和无功功率182

11.6.2低电压穿越184

11.7电能质量：闪变和谐波184

11.8风电场的电气结构185

11.9保护系统188

11.10过电压和防雷保护的接地189

11.10.1防雷保护190

11.11风电场的变压器190

11.12风电场并网及输电研究191

11.13输电瓶颈192

11.14SCADA系统192

11.14.1数据采集193

11.14.2报告生成193

11.14.3控制193

参考文献194

第12章风电项目的环境影响196

12.1概述196

12.2分析环境影响的基准框架196

12.2.1环境影响的背景情况197

12.2.2时间、空间尺度范围197

12.2.3影响效应的累积197

12.3风电与化石燃料发电的快速对比197

12.4风电场对野生动物的影响198

12.5风机的噪声201

12.5.1降低噪声203

12.5.2低频噪声203

12.6塔影闪变204

12.7景观影响204

12.8是否危害飞行安全205

12.9电磁干扰206

12.9.1微波207

12.9.2电视和无线电信号传输208

12.9.3雷达208

参考文献210

第13章风电项目的财务模型212

13.1概述212

13.2财务模型212

13.2.1营收模型212

13.2.2可再生能源额度与碳减排额度215

13.2.3营收计算216

13.2.4资金成本216

13.2.5机组成本219

13.2.6基础、吊装、进场道路及其他土建工程的成本219

13.2.7升压站、控制系统、电缆、安装及其他接网相关工程220

13.2.8其他成本220

13.2.9运营费用220

13.3折旧和税费222

13.4财务报表223

13.4.1风电项目的利润表和现金流量表223

13.4.2风电项目资产负债表224

13.4.3财务业绩224

13.4.4净现值226

13.4.5回收期226

13.4.6内部收益率226

13.4.7免征税额和加速折旧对财务业绩的影响227

13.5风电项目的资金筹措和融资结构230

13.6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235

14.1概述235

14.2顶层项目计划与时间表235

14.2.1开发236

14.2.2踏勘236

14.2.3测风和风资源详细评估237

14.2.4项目选址、接网和PPA238

14.2.5规划设计和采购239

14.2.6物流规划242

14.2.7投标与合同签订：设计采购施工（EPC）及其他形式的合同242

14.2.8项目融资243

14.3基建、安装和调试243

14.4运行248

参考文献249