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第1章 风电行业概述1

1.1 概述1

1.2 全球风电产业1

1.3 风电成本3

1.4 风力发电的诸多优点5

1.5 风能并不万能5

参考文献6

第2章 风能与风功率基础7

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

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

8.4.1 N.O.Jensen的尾流线性模型126

8.4.2 Ainslie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

11.14 SCADA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