基本信息
- 原书名：Wind Energy Systems:Optimising Design and Construction for Safe and Reliable Operation
- 原出版社： Woodhead Publishing
编辑推荐
《风能系统:实现安全可靠运行的优化设计与建设》适合从事风能技术研究、设计、建设、运行和维护的科研人员、工程师和专业学者阅读参考，也可作为高等院校相关专业教师和本科生、研究生的参考书。
内容简介
风力发电是近年来发展最快的可再生能源形式之一，也是最具规模化应用前景的能源形式之一，在当前和未来的能源结构中发挥着越来越重要的作用。随着风力发电在电力供应中的比例不断提高，如何通过设计和施工建设的优化，更好地保证风力发电运行的安全性与可靠性已经成为产业面临的关键问题。
《风能系统——实现安全可靠运行的优化设计与建设》深入全面地介绍了风能开发利用过程中可能涉及的多个技术方面，从风资源的评估、风电场的选址方法，以及气动弹性力学、空气动力学和疲劳载荷对于风能系统安全可靠性的影响，到风能系统分部件的设计和开发，以及施工安装及机组运行维护问题都进行了深入全面的论述，并且讨论了低风速环境和寒冷气候条件下风能系统的性能评估和优化路线，针对海上风电及其相关环境问题，论述了海上风能系统的发展、施工安装方法、海上风电运行和维护的关键问题和策略等内容。本书既包括理论分析，也有工程经验，同时说明了最新发展趋势和相关信息，有助于读者全面理解风力发电的系统知识。
《风能系统——实现安全可靠运行的优化设计与建设》适合从事风能技术研究、设计、建设、运行和维护的科研人员、工程师和专业学者阅读参考，也可作为高等院校相关专业教师和本科生、研究生的参考书。
作译者
John D．Sorensen教授是丹麦奥尔堡大学(AAU)风能系统和技术研究所(WEST)的负责人，以在风能结构和风电机组方面的研究而知名。
Jens N．Sorensen教授是丹麦技术大学(DTU)机械工程系流体力学负责人，以在风电机组流体动力学、空气动力学和气动声学方面的研究而知名。
目录
《风能系统——实现安全可靠运行的优化设计与建设》
译者序
第1部分基础风能资源、设计、安全与可靠性
第1章风电场开发的气象学与风资源评估
1.1引言
1.2风气候评估
1.2.1国家评估
1.2.2地方风气候评估
1.2.3站点评估
1.3从风气候到风资源
1.3.1就地测量
1.3.2空间和时间推断
1.3.3垂直推断
1.4风电场布局
1.5海上风电场的特殊考虑
1.6短期预测
1.7未来趋势
1.8致谢
1.9参考文献
第2章风力机设计与建设的场地调研、特性描述及评估
2.1风能土建设计介绍
2.2风能岩土工程勘察
2.2.1岩土工程设计参数
2.2.2岩土工程调研与报告
2.3风力机基础
2.3.1基础类型
2.3.2基础分析与设计
2.4土建设计与微观选址
2.4.1通道与起重机垫
2.4.2集电系统
2.4.3风力机与集电系统的接口及风力机接地
2.5更多信息和建议的来源
2.6参考文献
第3章风力机的气动弹性力学和结构动力学
3.1引言
3.2风力机结构动力学
3.2.1应用梁理论的风力机部件的有限元方法（FEM）模型
3.2.2风力机动力学
3.3风力机运行条件下的气动弹性
3.3.1气动弹性耦合和非线性时域分析
3.3.2特征根稳定性分析
3.4改进的气动弹性设计和建设的应用
3.4.1引言
3.4.2风力机正常运行时的固有气动弹性频率和阻尼——一般的气动弹性不稳定
3.4.3载荷输入和载荷工况的特征
3.4.4改善弹性响应的方法
3.5未来趋势
3.5.1采用表面或者边界层控制以减小载荷
3.5.2采用弯曲/变桨距耦合的柔性叶片
3.5.3集成设计
3.5.4变桨或失速控制
3.5.5漂浮型风力机
3.6更多信息和建议的来源
3.7参考文献
第4章风力机尾流和风电场空气动力学
4.1引言
4.2一维动量理论
4.3叶素动量理论
4.3.1叶尖校正
4.3.2湍流尾流
4.3.3偏航误差
4.3.4动态尾流
4.3.5风入流
4.3.6翼型数据
4.4风力机风轮计算流体力学建模
4.5风电场空气动力学
4.6风电场气流与湍流仿真
4.6.1三台风力机一排
4.6.2多台风力机一排
4.7未来趋势
4.8更多信息和建议的来源
4.9致谢
4.10参考文献
第5章风力机疲劳载荷
5.1引言和概述
5.2损伤模型
5.3短期载荷分布
5.4长期载荷分布
5.5疲劳寿命评估
5.6结论
5.7参考文献
第2部分风能系统材料、设计和部件开发
第6章风力机风轮的气动设计
6.1引言
6.2发展现状
6.3风轮设计过程中使用的模型和元素
6.3.1风轮空气动力学
6.3.2风轮空气动力学设计中的重要参数
6.3.3翼型性能
6.3.4设计叶尖速比
6.3.5风轮尺寸、控制和约束
6.3.6叶片数选择
6.3.7风轮设计评估
6.4风轮设计过程举例
6.4.1步骤1：风气候
6.4.2步骤2：风轮/发电机大小
6.4.3步骤3：风轮控制
6.4.4步骤4：设计约束
6.4.5步骤5：选择叶片数目
6.4.6步骤6：升力与翼型设计选择
6.4.7步骤7：设计叶尖速比的选择
6.4.8步骤8：叶片单点设计
6.4.9步骤9：叶片设计的评估
6.5未来趋势
6.6更多信息来源
6.7致谢
6.8命名法
6.9参考文献
第7章风力机传动链系统
7.1引言
7.2齿轮箱和轴承系统
7.2.1齿轮箱、轴、轴承
7.2.2多级齿轮
7.2.3传动链轴承概念
7.2.4传动链可能的机械失效、预测及缓解
7.2.5振动
7.2.6油质
7.2.7噪声监测
7.3电力电子系统
7.4发电机基本特性
7.4.1笼型转子感应发电机
7.4.2绕线转子感应发电机
7.4.3同步发电机
7.4.4多极同步电机
7.4.5电励磁同步发电机
7.4.6永磁同步发电机
7.4.7其他潜在的发电机类型
7.5电能变换系统
7.5.1没有电力电子接口的多级齿轮感应发电机
7.5.2多级齿轮双馈感应发电机（DFIG）系统
7.5.3多级齿轮高速发电机和全功率电力电子系统
7.5.4直驱低速同步发电机和全功率电力电子系统
7.5.5混合齿轮传动中速同步发电机和全功率电力电子系统
7.5.6电气系统的状态监测
7.6发电系统优化
7.7结论和未来趋势
7.8参考文献
第8章风力机控制系统与技术
8.1引言
8.2仪器
8.2.1传感器
8.2.2驱动器
8.3控制目标
8.4常规风力机控制
8.4.1发电机转速滤波
8.4.2额定工况以下控制
8.4.3额定工况以上控制
8.4.4满载/部分载荷选择器
8.5降低载荷的先进控制
8.5.1传动链阻尼
8.5.2塔架前后阻尼
8.5.3塔架侧向阻尼
8.5.4降低叶片载荷
8.6未来趋势
8.7参考文献
第9章风力机塔架的设计、安装和维护
9.1引言
9.2桁架式塔架
9.2.1概述
9.2.2装配
9.3圆筒式塔架
9.3.1塔架安装
9.3.2短塔架
9.3.3海上塔架
9.4风力机塔架上的载荷状况
9.4.1塔架的疲劳载荷分析
9.4.2设计要求
9.5法兰盘连接
9.5.1概述
9.5.2法兰类型
9.5.3设计
9.5.4最终极限状态
9.5.5疲劳极限状态
9.6定期监测
9.6.1法兰缺陷改造
9.7参考文献
第3部分风能系统运行和维护、性能评估及优化
第10章风能系统的可靠性、可维护性及运行和维护策略
10.1引言
10.2浴盆曲线概念
10.3可靠性和可维护性工程在风能系统中的作用
10.3.1风能系统可靠性和可维护性方面
10.4系统工程
10.5运行和维护的问题和策略
10.5.1维护方法
10.5.2维护措施的分类
10.6在可持续和有竞争力的能源供应中的成本效益维护
10.7为风力发电系统改进设计和建设的努力
10.7.1设计和开发
10.7.2生产和建设
10.7.3运行和维护
10.8未来趋势
10.9更多信息和建议的来源
10.10致谢
10.11参考文献
第11章风力机状态监测系统及技术
11.1引言
11.2状态监测的度量衡
11.2.1功率和风速测量
11.2.2机舱振动测量
11.2.3振动
11.2.4轴转速及位置
11.2.5油监测
11.3状态监测算法
11.3.1功率特性监测
11.3.2机舱振动监测
11.3.3传动链监测
11.3.4电气部件监测
11.3.5分类
11.4状态监测标准和技术指南
11.4.1IEC 6140025通信标准
11.4.2状态监测系统认证
11.5状态监测的未来趋势
11.5.1新的传感器技术
11.5.2状态监测系统集成
11.5.3状态监测新挑战
11.6参考文献
第12章风力机空气动力学行为建模与设计的性能评估和知识管理——IEA经验
12.1引言
12.2空气动力学测量
12.2.1入流条件
12.2.2气动力
12.2.3攻角
12.2.4动压力和无量纲化
12.2.5气流可视化
12.3现场风轮空气动力学数据库
12.3.1测试矩阵
12.3.2提供的数据
12.3.3结果
12.4特殊风气候/高风区域的数据库
12.4.1地形复杂度
12.4.2极端风速地图
12.4.3极端风速数据库
12.5未来趋势
12.6参考文献
第13章风力机在低风速环境下运行的优化设计
13.1引言
13.2起动的空气动力学建模
13.3对于功率和起动的叶片优化设计
13.4实际叶片的设计、建造与性能
13.5更大型叶片的多维设计
13.6结论
13.7致谢
13.8参考文献
第14章寒冷气候条件下风力机优化设计
14.1寒冷气候对风力机设计与运行的影响
14.1.1寒冷气候对风力机的一般影响
14.1.2寒冷气候条件下风力机的特殊要求
14.1.3已建设或计划建设于寒冷气候中的风电场
14.2结冰对风力机的影响
14.2.1结冰的一般特点
14.2.2结冰参数
14.2.3结冰事件
14.2.4结冰类型
14.2.5海上结冰
14.2.6结冰检测
14.2.7风力机上的冰增长
14.3结冰对空气动力学和载荷的影响
14.3.1光滑的冰（釉冰）
14.3.2粗糙的冰（雾凇）
14.3.3覆冰风轮性能评估程序
14.4结冰对发电量的影响
14.5防冰和除冰系统设计及性能
14.5.1系统评估
14.5.2设计流程
14.5.3在防冰设计流程中引入气动弹性分析
14.6防冰系统概念、比较与讨论
14.6.1实用的风力机IPS
14.7防冰系统的紧急解决方案
14.7.1机翼LE部的充气橡胶靴和可控制表面（气动除冰系统）
14.7.2微波
14.7.3低表面附着度材料
14.7.4间歇性（周期性）热空气加热
14.7.5防冰系统的可再生性
14.8甩冰与结冰风险
14.9寒冷气候下的能量损失和经济风险
14.10参考文献
第4部分海上风能系统设计、建设、运行和维护
第15章海上环境载荷与风力机设计：风、波浪、水流及冰的影响
15.1引言
15.2环境载荷概述
15.3风
15.3.1风电场的描述
15.3.2风速随高度的变化
15.3.3湍流
15.3.4极端风速和阵风
15.4波浪
15.4.1波浪，海的表面
15.5海流
15.6水动力载荷
15.6.1衍射
15.7长期波浪描述
15.8冰载荷
15.9参考文献
第16章海上风能系统支撑结构的设计、施工和安装
16.1引言
16.2支撑结构类型
16.2.1分类
16.2.2固定支撑结构
16.3设计方法和技术
16.3.1设计理念
16.3.2基础的尺寸
16.3.3周期性载荷下基础的运行特性分析
16.4特定场地设计优化
16.4.1设计准则
16.4.2结构布局
16.5基础安装技术
16.5.1单桩基础的安装
16.5.2钢架结构基础的安装
16.5.3重力式基础的安装
16.5.4吸力桶的安装
16.6未来趋势
16.7更多信息和建议的来源
16.8参考文献
第17章海上风电场的综合规划与设计
17.1引言
17.2系统、团队和过程概述
17.2.1海上风电场的组成和流程
17.2.2人员与交流
17.2.3海上风能开发的设计和规划过程
17.3海上风电场设计和背景
17.3.1设计过程的基本原则
17.3.2陆上风能与海上风能的差异
17.3.3非技术性问题
17.4风电场设计和集成（具体场地）
17.4.1集成设计：是什么和不是什么
17.4.2准备和场地选择
17.4.3概念设计
17.4.4初步设计
17.5海上风电场技术开发（通用目的）
17.5.1具体场地设计集成的差异
17.5.2集成工具间的相关性
17.5.3案例分析
17.5.4实际的技术开发
17.6未来趋势
17.6.1背景及需求的发展
17.6.2设计目标和组织的发展
17.6.3设计方法的发展
17.6.4技术趋势
17.7更多信息和建议的来源
17.8参考文献
第18章海上风能系统的运行和维护
18.1引言
18.1.1海上风电场及其运行和维护
18.1.2运行和维护的关键指标
18.2运行和维护事项
18.2.1维护类型
18.2.2运行和维护计划的开发
18.2.3故障维护
18.2.4基于状态的维护
18.3运行和维护模型与策略
18.3.1建模方法
18.3.2ECN运行和维护工具
18.4采集运行经验
18.4.1为什么将运行经验用于运行和维护的优化
18.4.2运行和维护数据
18.4.3状态监测数据
18.4.4后勤数据
18.5具体站点运行和维护的优化及未来趋势
18.5.1近海风电场
18.5.2远海风电场
18.5.3运行和维护建模对应真实情况
18.6参考文献
