风力发电技术原理及应用_工业技术

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内容简介

本书主要介绍风力发电技术的基本知识，包括风与风能、风力机的空气动力学基础、风力机与风力发电机组、风力发电系统、储能装置、风力发电机组的控制系统、互补运行发电系统

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前言

能源和环境问题是当今世界面临的重大问题。煤、石油等常规能源不仅资源有限，而且易对环境造成污染。新能源具有可持续性、清洁等特点，日益受到各国的重视，将成为未来能源

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第1章　绪论

本章概要本章概括地叙述了能源的概念和分类，太阳能和风能的特点，风能的利用历史，风力发电的意义、特点及存在的问题，我国和世界风力发电的现状及发展趋势。(http

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一、能源的概念

能源是人类活动的物质基础。从某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展、能源和环境，是全世界、全人类共同关心的

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二、能源的分类

能源种类繁多，而且经过人类不断的开发与研究，更多的新型能源已经开始能够满足人类需求。根据不同的划分方式，能源可分为不同的类型。 1.按能源的来源划分 1）地球本

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三、太阳能和风能的特点

太阳能和风能是大自然馈赠给我们的两种最重要的天然能源，也是取之不尽的可再生的清洁能源。太阳能是地球上一切能源的来源，没有太阳，世间万物都将不复存在，而风能则是太

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四、风能的利用历史

风能是一种可再生的滔滔能源，是太阳能的一种转化形式。风能是人类利用历史最悠久的能源和动力之一，如风力磨坊、风力提水、风帆助航，以及后来的风力发电等。 1.风力发

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五、风力发电的意义、特点及存在的问题

1.风力发电的意义目前全球每年的风能大约相当于每年耗煤能量的1000倍以上，其能量大大超过水能，也大于固体燃料和液体燃料能量的总和。风能的特点是分布范围广，能

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六、风力发电的现状

1.世界风力发电的现状风力发电是目前世界上增长最快的能源，装机容量持续每年增长超过20％。 1）风力发电装机容量不断增加根据全球风能理事会（GWEC）日前发

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七、风力发电的发展趋势

世界风力发电技术已逐渐完善，就其发展趋势而言，主要反映在小容量向大容量发展，定桨距向变桨距、变速恒频发展，陆上风力发电向海上风力发电发展，结构设计向紧凑、柔性、

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八、我国风力发电的展望

我国幅员辽阔，海岸线长，拥有丰富的风能资源，年平均风速在6 m/s以上的内陆地区约占全国总面积的1％。我国的风能储备在世界排名第一，陆上可用风能高达2.5亿千瓦

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九、我国风力发电技术面临的问题

1.风能资源等基础数据不完善，风电场的设计、并网及运行等关键技术需要提升（1）我国可利用的风能资源评价尚不精细，风电场设计需要的长期风能资源数据不完善；（2

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练习与提高

1.能源的定义是什么？它有哪些分类方式？ 2.风能有哪些优点和缺点？ 3.风力发电的发展经历了哪几个阶段？(https://www.daowen.com) 4.

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第2章　风与风能

本章概要本章讲述了风的形成和特点、风的测量及风电场选址等内容。(https://www.daowen.com) 地球转动、地表的地形差异，以及云层遮挡和太阳辐

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2.1　风的形成与特点

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一、风的形成

空气的流动现象就是风。通俗地说，风是空气受热或受冷而导致的从一个地方向另一个地方的移动。大气环流是指大气大范围运动的状态。某一大范围的地区（如欧亚地区、半球、

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二、风的种类

风的种类很多，有季风、海陆风、山谷风、焚风、台风、飓风、龙卷风等。 1.季风在一个大范围地区内，其盛行风向或气压系统有明显的季节变化，这种在一年内随着季节的不

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三、风力等级

风力等级简称风级，它是风强度（风力）的一种表示方法，根据的是风对地面或海面物体的影响而引起的各种现象。一般按风力的强度等级来评估风力的大小。国际通用的风力等级是

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四、风能资源的计算

1.风况 1）年平均风速年平均风速是一年中各次观测的风速之和除以观测次数，它是最直观、简单地表示风能大小的指标之一。我国建设风电场时，一般要求当地10 m高

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五、风功率密度等级及风能可利用区的划分

一般来说，平均风速越大，风功率密度也越大，风能可利用小时数就越多。我国风能区域等级划分的标准如下。（1）风能资源丰富区：年有效风功率密度大于200 W/m2，

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2.2　风的测量

准确把握风能特性对于风电项目的成功规划与实施是至关重要的，其中最主要的就是要掌握不同时间段盛行风的风速和风向。除了可以从气象局获取有关的风能数据外，为了对风电场

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一、风向的测量

风向标是测量风向最常用的装置，分为单翼型、双翼型和流线型等。风向标一般是由尾翼、指向杆、平衡锤及旋转主轴四个部分组成的首尾不对称的平衡装置，如图2-9所示，其重

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二、风向的表示

风向也是描述风特性的重要参数，它是指风吹来的方向。例如，风从北方吹来，称为北风；风从南方吹来，称为南风；如果风向在北风方位左右摆动而不能确定，则称为偏北风。风向

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三、风速的测量

风速可用风速仪准确测量。测量风速的仪器称为风速仪。下面介绍几种常用的风速仪。 1.风杯风速仪风杯风速仪的感应部分由三个或四个风杯等距离地固定在架子上而构成，风

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四、风速的记录

（1）机械式：当风速仪感应器旋转时，通过蜗杆带动蜗轮转动，再通过齿轮系统带动指针旋转，从刻度盘上直接读出风的行程，除以时间后即可得到平均风速。（2）电接式：由

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五、我国风能资源的分布

我国地域辽阔，风能资源丰富。风能资源的分布与天气、气候、地形等有密切关系，具有一定的规律性。我国的风能分布划分为四个大区、三十个小区，四个大区分别是风能资源丰富

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2.3　风力发电场选址

风力发电场是由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站，场内主要包括风力发电机、变压器、集电线路、变电站等部分。风力发电场选址是否恰当对能否达到风力发电预期出

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一、风力发电场选址的技术规定

见附录A。(https://www.daowen.com)

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二、风力发电场的宏观选址

1.步骤风力发电场的宏观选址可按如下三个步骤进行。 1）候选参照国家风能资源分布情况，在风能资源丰富区内候选那些风况品位高、可开发价值大、有足够大的面积、具

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