适读人群：从事风力发电新入职人员、风力发电检修在岗人员学习参考
　　主要特点有:一是突出行业特色，内容紧跟行业全新的政策、标准、规程及新设备、新技术、新知识、新工艺;二是立足岗位技能教育，贴合现场生产实际，结合风电运行、检修具体工作，图文并茂地介绍相应的知识和技能，在广度和深度上适用于各级岗位人员;三是文字通俗易懂，内容详略得当，具有一定的科普性。教材对其他机电类书籍已包含的内容不作详细介绍，不涉及深层次的风电研发、设计理论和推导，便于运检人员阅读和自学。
　　龙源电力作为国内风电界的领跑者，全球**大风电运营商，国际一流的新能源上市公司，肩负着节能减排、开拓发展、育人成才的重任，上岗培训教材和其他系列培训教材的陆续出版将为风电行业的开发经营、人才培养起到积极作用!

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内容简介

　　为强化风电运行和检修岗位人员岗位培训，特组织专业技术人员和专家学者，历时两年半，自主编著完成了《风电职业培训教材》。该套教材分为安全、基础理论、运行、维护检修四册，凝聚了龙源电力多年来在风电前期测风选址、基建工艺流程、安全生产管理以及科学技术创新的成果和积淀，填补了业内空白。《风力发电基础理论教材》共九章，内容包括：风力发电发展综述、风能资源和风电场、风力发电空气动力学原理、风电机组分类及典型结构、风轮、风力电机组传动系统、风力发电机组发电机、风力发电机组控制系统、风力发电机组其他系统。本书系统地介绍了风力发电原理以及风力发电机组整体结构和各部件的结构与原理，由浅入深，内容丰富。

序言
前言
1
风力发电发展综述1
1.1早期的风能利用 1
1.1.1东方风能利用史 1
1.1.2西方的风车 3
1.1.3美国西部的风车水泵 6
1.2技术演变 6
1.3风电技术趋势 14
1.3.1单机容量持续增大 14
1.3.2从定桨距 (失速型)到变桨距 18
1.3.3从定转速到变转速 18
1.3.4传动系统的革新 19
1.3.5叶片技术的发展 20
1.3.6低风速、高海拔等特殊气候环境下风电机组的改进 20
1.4海上风电场的兴起 21
1.5我国的风电设备制造业 22
1.6我国的风电开发 26
2
风资源28
2.1风的形成 28
2.1.1气压梯度力和地转力 28
2.1.2三圈环流 29
2.1.3季风和局地环流 30
2.1.4大气运动的时间尺度 33
2.2大气层 34
2.2.1大气的垂直分层结构 34
2.2.2大气边界层 35
2.2.3粗糙度和风切变 35
2.2.4空气密度和气压 39
2.2.5湍流 40
2.2.6障碍物和地形对风速影响 41
2.3测风 44
2.3.1测风概述 44
2.3.2风速测量 44
2.3.3风向测量 46
2.3.4记录仪 46
2.3.5测风塔 47
2.3.6我国测风历史演变 47
2.4测风数据分析 48
2.4.1数据处理 48
2.4.2测风数据直接分析法 50
2.4.3测风数据统计分析法 53
2.5风资源评估 54
2.5.1风功率密度 54
2.5.2风向频率及风能密度方向分布 56
2.5.3风速的日变化和年变化 56
2.5.4湍流强度 56
2.5.5其他气象因素 56
2.6我国的风能资源分布 56
2.6.1我国风能资源分布概述 56
2.6.2我国主要的风能丰富区 57
2.6.3影响我国风能资源分布的气象条件 57
2.6.4影响风能利用的灾害性天气 58
3
风力发电的空气动力学原理60
3.1风能 60
3.2贝茨理论 61
3.2.1贝茨极限 61
3.2.2有旋转尾流的风轮 62
3.2.3风速和压力变化 63
3.3翼型和空气动力特性 63
3.3.1翼型的几何参数 64
3.3.2升力和阻力 64
3.3.3翼型截面对升阻力的影响 65
3.4阻力型风力机与升力型风力机对比 67
3.5风轮的空气动力学原理 68
3.5.1几何定义 68
3.5.2翼型的受力示意图 69
3.5.3叶素特性分析 69
3.5.4推力、转矩和功率的一般关系式 70
3.5.5风电机组的输出功率 70
3.5.6影响风轮特性的几个参数 71
3.6风电机组的功率控制 73
3.6.1失速控制 73
3.6.2变桨距控制 75
4
风电机组分类及典型结构介绍77
4.1风电机组的技术演变 77
4.2风电机组的分类 78
4.2.1定桨距失速型风电机组 79
4.2.2变桨距型风电机组 80
4.2.3变桨变速型风电机组 81
4.3典型风电机组简介 83
4.3.1 GW750 风电机组 83
4.3.2 UP1500 风电机组 85
4.3.3 GW1500 风电机组 89
4.3.4半直驱机型 SCD2.5 / 100 93
5
风轮96
5.1基本概念 96
5.1.1叶片参数 96
5.1.2风轮参数 97
5.2叶片设计 99
5.2.1设计要求 99
5.2.2载荷计算 100
5.2.3结构设计 100
5.3叶片制造 101
5.3.1材料 101
5.3.2制造工艺 104
5.4叶片主体结构 105
5.4.1主体结构方案 105
5.4.2叶根结构 107
5.4.3叶尖制动 107
5.4.4防雷系统 108
5.5轮毂 110
5.6变桨系统 111
5.6.1风电机组的变桨距控制 111
5.6.2液压变桨距系统 113
5.6.3电动变桨系统 114
5.6.4某机型的变桨系统参数 116
5.6.5电动和液压驱动变桨系统优缺点比较 117
6
风电机组传动链118
6.1传动链布置 118
6.1.1有齿轮箱的传动链布置 118
6.1.2直驱型风电机组传动系统布置 120
6.1.3“半直驱”型风电机组传动系统布置 121
6.2主轴 121
6.3联轴器 122
6.3.1胀套式联轴器 123
6.3.2万向式联轴器 125
6.3.3膜片式联轴器 125
6.3.4连杆式联轴器 126
6.4齿轮箱 127
6.4.1齿轮传动类型 127
6.4.2轮系 128
6.4.3风电机组中的齿轮箱 129
7
风电机组发电机137
7.1异步发电机 137
7.1.1鼠笼式异步发电机 139
7.1.2绕线式异步发电机 139
7.1.3异步发电机并网运行 140
7.1.4无功补偿 141
7.2双馈异步发电机 142
7.2.1双馈异步发电机基本结构 142
7.2.2双馈异步发电机工作原理 143
7.2.3双馈异步发电机冷却 144
7.3同步发电机 144
7.3.1电励磁同步发电机 145
7.3.2永磁同步发电机 146
8
风电机组控制系统148
8.1控制系统概述 148
8.1.1控制技术发展 148
8.1.2控制系统的组成 149
8.1.3控制系统的功能 152
8.2定桨恒速风电机组控制系统 163
8.2.1定桨恒速风电机组的工作特性 163
8.2.2定桨恒速风电机组的发电过程控制 166
8.3变速恒频风电机组的控制 169
8.3.1变速恒频风电机组的控制目标 169
8.3.2变速恒频风电机组的控制策略 170
8.3.3变速恒频风电机组常用的控制方法 173
8.4变流器系统 176
8.4.1双馈异步发电机及其变流器系统 178
8.4.2永磁同步发电机及其变流器系统 181
8.5风电机组的并网技术 184
8.5.1定桨恒速风电机组的软并网技术 185
8.5.2双馈异步风电机组的并网技术 187
8.5.3永磁同步风电机组的并网技术 189
8.5.4风电机组对电网稳定性的影响 190
8.6传感器 195
8.6.1温度监控传感器 196
8.6.2超速开关 197
8.6.3机械振动传感器 198
8.6.4振动保护传感器 198
8.6.5风速传感器和风向传感器 199
8.6.6转速传感器 200
8.6.7编码器 200
8.6.8位移传感器 200
8.6.9机舱偏航位置传感器 201
9
风电机组其他系统202
9.1偏航系统 202
9.1.1概述 202
9.1.2偏航系统的主要部件 203
9.1.3偏航控制系统 206
9.1.4解缆和扭缆保护 207
9.1.5偏航转速 208
9.1.6偏航润滑 208
9.2风电机组润滑 208
9.2.1润滑基础 208
9.2.2润滑分类 209
9.2.3润滑剂 209
9.2.4风电机组的润滑 210
9.2.5风电增速箱润滑的特殊要求 213
9.2.6油品使用中需要注意的问题 215
9.2.7润滑工作的管理 216
9.3液压系统 217
9.3.1液压元件 217
9.3.2定桨距风电机组的液压系统 221
9.3.3变桨距风电机组的液压系统 223
9.3.4液压系统的试验 229
9.4制动系统 230
9.4.1气动制动机构 230
9.4.2机械制动机构 231
参考文献
235

前言/序言

　　环境保护和能源危机是当今全球面临的重大问题, 大力发展绿色能源已成为国际社会的共识。近年, 世界各国都在努力开发和利用绿色能源, 其中风力发电以其技术成熟、竞争力强的特点得到飞速发展。中国的风电产业增长速度为世人所瞩目, 在短短的几年内风电装机容量和发电量跃居世界第一。
　　龙源电力集团股份有限公司作为国内最早从事可再生能源开发的企业, 在风电发展规模和风电运行维护等方面持续领跑国内风电行业, 形成了一整套较为规范、科学的安全生产管理体系。为提高一线风电员工的风电理论水平, 加强员工安全生产素质培养, 保证风机安全高效运行, 龙源电力集团组织了一批具有扎实理论基础和丰富实践经验的技术骨干, 精心编写了本套《风力发电职业培训教材》。
　　本书共分 9 章, 内容包括: 风电发展综述、风资源、风力发电的空气动力学原理、风电机组分类及典型结构、风轮、传动系统、发电机、控制系统和辅助系统等。该教材系统地介绍了风力发电原理和风力发电机组的整体结构及主要部件, 内容全面丰富, 不仅可以作为风电行业职业技术培训的教材, 也可用作大专院校相关专业师生的参考资料。
　　《风力发电基础理论》一书由吴金城负责整体编排审定, 第 1 章、第 2 章由吴金城编写; 第 3 章、第 5 章由李晓雪编写; 第 4 章由黄晓杰编写; 第 6 章由宣安光编写; 第 7章由陈刚编写; 第 8 章由叶杭冶、范晓旭、黄晓杰等共同编写; 第 9 章由孙海鸿编写。其中陈默、朱辉玉参与了第 2 章的部分编写; 李闯参与了第 4 章的部分编写。
　　在本书的编写过程中, 得到了龙源电力集团人力资源部朱炬兵、胡宾、汤涛祺等同志的广泛指导和大力支持, 中能电力科技开发有限公司申烛博士给予了本书精心修订和审核; 云南龙源风力发电有限公司的贾克斌、江苏海上龙源风力发电有限公司的江建军、江苏龙源风力发电有限公司的江建瑜等风电专家也参与了本书的修订并提供了大量珍贵的参考资料; 龙源电力集团所属的海南龙源、山东龙源、天津龙源等公司提出了宝贵的修改意见, 在此一并表示诚挚感谢!
　　本书力求准确、详尽, 但由于时间仓促, 在编写过程中难免有疏漏之处, 希望各位读者给予谅解并欢迎读者不吝指正。

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