風(fēng)能技術(shù)與應(yīng)用

前言

風(fēng)能作為可再生能源的重要類別，具有蘊(yùn)藏量巨大、可再生、分布廣、無污染等特點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電已成為世界可再生能源發(fā)展的重要方向。世界風(fēng)能協(xié)會(huì)（WWEA）發(fā)布的“世界風(fēng)能報(bào)告”指出，2005年以來，風(fēng)能行業(yè)與世界其他工業(yè)部門相比，創(chuàng)造了較多的就業(yè)機(jī)會(huì)，截至2009年，已有55萬人從業(yè)于風(fēng)能行業(yè)。WWEA預(yù)測(cè)，風(fēng)電行業(yè)的從業(yè)人數(shù)2010年底將上升至67萬人，預(yù)計(jì)2012年將達(dá)到100萬人。據(jù)WWEA統(tǒng)計(jì)，2009年全世界累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到159GW，其中，2009年增加了38GW。而在10年前，全球風(fēng)力發(fā)電設(shè)置能力只有4GW，目前達(dá)到了38GW，相當(dāng)于近10倍的增長(zhǎng)。世界風(fēng)能協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)，全球風(fēng)能市場(chǎng)將繼續(xù)快速增長(zhǎng)，世界風(fēng)力發(fā)電能力在未來5年內(nèi)，將增長(zhǎng)160%，全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將在2014年達(dá)到409GW。中國(guó)風(fēng)能能力將繼續(xù)以驚人的速度增長(zhǎng)，2009年，中國(guó)占全球年度風(fēng)能能力增加量的三分之一，新增風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)13GW，使總裝機(jī)能力達(dá)到25.1GW，僅次于美國(guó)和德國(guó)，位居世界第三位。中國(guó)在未來數(shù)年內(nèi)將繼續(xù)是全球風(fēng)能增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿χ?，預(yù)計(jì)到2014年風(fēng)能能力年增加量將超過20GW。本書從全球視角出發(fā)，介紹了世界風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用現(xiàn)狀與展望、世界各國(guó)（地區(qū)）風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用進(jìn)展、世界風(fēng)機(jī)制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和材料技術(shù)進(jìn)展、風(fēng)力發(fā)電新技術(shù)和新設(shè)備、中國(guó)風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用進(jìn)展和展望等內(nèi)容。本書可用作從事能源以及風(fēng)能領(lǐng)域的規(guī)劃、科研、生產(chǎn)和信息管理人員的工作指南用書，也可供國(guó)家決策機(jī)構(gòu)人員和相關(guān)人員參閱，并可作為各大院校環(huán)境及相關(guān)專業(yè)師生的參考用書。

內(nèi)容概要

本書是“新能源技術(shù)叢書”之一。本書詳盡介紹了世界風(fēng)能領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀與前景，評(píng)述了國(guó)內(nèi)外在這一領(lǐng)域的最新科技成果。主要內(nèi)容包括風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概述、風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀與展望、風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用進(jìn)展、世界風(fēng)機(jī)制造行業(yè)評(píng)述、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和材料技術(shù)的發(fā)展、風(fēng)力發(fā)電新技術(shù)和新設(shè)備、中國(guó)風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用進(jìn)展與展望、中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展?！　”緯捎米鲝氖履茉匆约帮L(fēng)能領(lǐng)域的規(guī)劃、科研、生產(chǎn)和信息管理人員的工作指南用書，也可供國(guó)家決策機(jī)構(gòu)人員和相關(guān)人員參閱，并可作為各大院校環(huán)境及相關(guān)專業(yè)師生的參考用書。

書籍目錄

第1章 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概述1.1 風(fēng)能利用潛力1.2 風(fēng)力發(fā)電原理1.2.1 風(fēng)力發(fā)電原理概述1.2.2 風(fēng)力發(fā)電的核心技術(shù)第2章 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀與展望2.1 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展回顧2.1.1 2004年2.1.2 2005年2.1.3 2006年2.1.4 2007年2.1.5 2008年2.1.6 2009年2.2 海上風(fēng)能2.2.1 概述2.2.2 海上風(fēng)力渦輪技術(shù)開發(fā)2.3 風(fēng)力發(fā)電前景第3章 風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用進(jìn)展3.1 歐洲發(fā)展現(xiàn)狀和展望3.1.1 歐洲發(fā)展總覽3.1.2 德國(guó)3.1.3 法國(guó)3.1.4 英國(guó)3.1.5 西班牙3.1.6 葡萄牙3.1.7 挪威3.1.8 荷蘭3.1.9 比利時(shí)3.1.10 丹麥3.1.11 芬蘭3.1.12 土耳其3.1.13意大利3.1.14 愛爾蘭3.1.15 瑞典3.1.16 波蘭3.1.17 東歐3.1.18 俄羅斯3.2 美國(guó)風(fēng)力發(fā)電進(jìn)展3.2.1 風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀和展望3.2.2 近年風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)3.3 加拿大風(fēng)力發(fā)電進(jìn)展3.3.1 概述3.3.2 項(xiàng)目建設(shè)3.4 其他國(guó)家和地區(qū)風(fēng)力發(fā)電進(jìn)展3.4.1 印度3.4.2 新西蘭3.4.3 澳大利亞3.4.4 韓國(guó)3.4.5 日本3.4.6 哈薩克斯坦3.4.7 越南3.4.8 巴基斯坦3.4.9 巴西3.4.10 智利3.4.11 阿根廷3.4.12 中東3.4.13 非洲3.4.14 其他第4章 世界風(fēng)機(jī)制造行業(yè)評(píng)述4.1 世界風(fēng)電裝機(jī)和設(shè)置發(fā)展態(tài)勢(shì)4.2 世界風(fēng)電設(shè)備及制造發(fā)展趨勢(shì)4.3 全球風(fēng)電機(jī)組技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)第5章 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和材料技術(shù)的發(fā)展5.1 葉片材質(zhì)的發(fā)展5.1.1 概述5.1.2 葉片生產(chǎn)商簡(jiǎn)介5.1.3 對(duì)風(fēng)機(jī)葉片材料的要求與選擇5.1.4 復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片的材料體系及制造工藝5.1.5 風(fēng)電機(jī)葉片材料的技術(shù)發(fā)展5.2 碳纖維及其在風(fēng)機(jī)葉片中的應(yīng)用5.2.1 碳纖維概述5.2.2 碳纖維市場(chǎng)5.2.3 碳纖維制造商產(chǎn)能及擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃5.2.4 聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)商與制造工藝5.2.5 中國(guó)碳纖維發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)5.2.6 碳纖維在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中的應(yīng)用5.3 潤(rùn)滑油和涂料技術(shù)進(jìn)展5.3.1 潤(rùn)滑油5.3.2 涂料5.4 組件設(shè)備技術(shù)進(jìn)展5.5 風(fēng)電基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)展5.6 惡劣環(huán)境下風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)輸與安裝5.6.1 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備大型化帶來的挑戰(zhàn)5.6.2 解決風(fēng)力發(fā)電設(shè)備面臨的具體問題5.6.3 新技術(shù)及新產(chǎn)品5.7 風(fēng)機(jī)葉片的回收途徑分析5.8 風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)建設(shè)成本第6章 風(fēng)力發(fā)電新技術(shù)和新設(shè)備6.1 新型蓄能發(fā)電站6.2 小型風(fēng)能渦輪6.3 浮置式風(fēng)力渦輪6.4 創(chuàng)新的風(fēng)力渦輪6.5 新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)6.6 磁懸浮垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組6.7 直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪6.7.1 西門子能源公司創(chuàng)新的3.6 Mw直驅(qū)風(fēng)力渦輪6.7.2 中國(guó)引進(jìn)荷蘭Emergya風(fēng)能公司技術(shù)6.7.3 株洲南車電機(jī)公司首臺(tái)2.5 Mw直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)6.7.4 世界第一臺(tái)兆瓦級(jí)半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在深圳下線6.8 風(fēng)箏電站6.9 多轉(zhuǎn)子風(fēng)力渦輪6.10 智能風(fēng)力渦輪葉片6.11 隱形風(fēng)力發(fā)電機(jī)6.12 帶有“風(fēng)力加速器”的風(fēng)力渦輪6.13 美國(guó)Clemson大學(xué)開發(fā)新一代風(fēng)力渦輪第7章 中國(guó)風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用進(jìn)展和展望7.1 中國(guó)風(fēng)能資源7.2 中國(guó)各地風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀7.2.1 中國(guó)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀與展望7.2.2 中國(guó)各地風(fēng)力發(fā)電進(jìn)展7.2.3 海上風(fēng)能資源第8章 中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展8.1 中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況8.1.1 中國(guó)風(fēng)電制造商裝機(jī)市場(chǎng)份額8.1.2 中國(guó)風(fēng)電制造業(yè)情況8.2 中國(guó)風(fēng)電裝備發(fā)展良策8.2.1 引進(jìn)技術(shù)、消化吸收8.2.2 改進(jìn)改型、自主研發(fā)8.2.3 風(fēng)電質(zhì)量控制8.3 中國(guó)風(fēng)力發(fā)電專利回顧統(tǒng)計(jì)8.3.1 2008年風(fēng)電專利省市分布情況8.3.2 2008年風(fēng)電專利申請(qǐng)人情況8.3.3 2008年風(fēng)電專利國(guó)際專利分類情況8.4 國(guó)外風(fēng)電企業(yè)搶灘中國(guó)市場(chǎng)8.5 中國(guó)風(fēng)電企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景8.5.1 國(guó)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)業(yè)迅速崛起8.5.2 新型風(fēng)電機(jī)組技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用8.5.3 加快推進(jìn)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程8.5.4 發(fā)展前景8.6 風(fēng)力發(fā)電成本參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.風(fēng)力機(jī)的變槳距調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)通過葉輪捕獲風(fēng)能，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為作用在輪轂上的機(jī)械轉(zhuǎn)矩。變槳距調(diào)節(jié)方式是通過改變?nèi)~片迎風(fēng)面與縱向旋轉(zhuǎn)軸的夾角，影響葉片的受力和阻力，限制大風(fēng)時(shí)風(fēng)機(jī)輸出功率的增加，保持輸出功率的恒定。采用變槳距調(diào)節(jié)方式，風(fēng)力機(jī)輸出功率曲線平滑。在額定風(fēng)速以下時(shí)，控制器將葉片攻角置于零度附近，不做變化，近似等同于定槳距調(diào)節(jié)；在額定風(fēng)速以上時(shí)，變槳距控制結(jié)構(gòu)發(fā)生作用，調(diào)節(jié)葉片攻角，將輸出功率控制在額定值附近。變槳距風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)速度比定槳距風(fēng)力機(jī)低，停機(jī)時(shí)傳遞沖擊應(yīng)力相對(duì)緩和。由于變槳距調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)受到的沖擊比其他風(fēng)力機(jī)要小得多，可減少材料使用率，降低整體重量。且變槳距調(diào)節(jié)型風(fēng)力機(jī)在低風(fēng)速時(shí)，可使槳葉保持良好的攻角，比失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力機(jī)有更好的能量輸出，因此，比較適合于在平均風(fēng)速較低的地區(qū)安裝。變槳距調(diào)節(jié)的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到一定值時(shí)，失速型風(fēng)力機(jī)必須停機(jī)，而變槳距型風(fēng)力機(jī)可以逐步變化到一個(gè)槳葉無負(fù)載的全翼展開模式位置，避免停機(jī)，增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電量。變槳距調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)是對(duì)陣風(fēng)反應(yīng)要求靈敏。失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于風(fēng)的振動(dòng)引起的功率脈動(dòng)比較小，而變槳距調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)則比較大，尤其對(duì)于采用變距方式的恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這種情況更明顯，這就要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變槳距系統(tǒng)對(duì)陣風(fēng)的響應(yīng)速度要足夠快，才可以減輕此現(xiàn)象。2.變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)常采用交流勵(lì)磁雙饋型發(fā)電機(jī)。它的結(jié)構(gòu)與繞線型感應(yīng)發(fā)電機(jī)類似，只是轉(zhuǎn)子繞組上加有滑環(huán)和電刷，這樣一來，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與勵(lì)磁的頻率有關(guān)，從而，使得雙饋型發(fā)電機(jī)的內(nèi)部電磁關(guān)系既不同于異步發(fā)電機(jī)，又不同于同步發(fā)電機(jī)，但它卻具有異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)的某些特性。交流勵(lì)磁雙饋?zhàn)兯俸泐l風(fēng)力發(fā)電機(jī)不僅可以通過控制交流勵(lì)磁的幅值、相位、頻率來實(shí)現(xiàn)變速恒頻，還可以實(shí)現(xiàn)有功、無功功率控制，對(duì)電網(wǎng)而言還能起到無功補(bǔ)償?shù)淖饔?。交流?lì)磁雙饋?zhàn)兯俸泐l發(fā)電機(jī)系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：①允許原動(dòng)機(jī)在一定范圍內(nèi)變速運(yùn)行，簡(jiǎn)化了調(diào)整裝置，減少了調(diào)速時(shí)的機(jī)械應(yīng)力。同時(shí)使機(jī)組控制更加靈活、方便，提高了機(jī)組運(yùn)行效率。

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