风力发电新技术与发电工程设计、运行、维护及标准规范实用手册[熊礼俭 主编]-中国科技文化出版社
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风力发电新技术与发电工程设计、运行、维护及标准规范实用手册[熊礼俭 主编]-中国科技文化出版社
文本预览
风 力 发 电 新 技 术 与 发 电 工 程 设 计 、
运 行 、维 护 及 标 准 规 范 实 用 手 册
主编!熊礼俭
"第一卷#
中国科技文化出版社
书书书风 力 发 电 新 技 术 与 发 电 工 程 设 计 、
运 行 、维 护 及 标 准 规 范 实 用 手 册
主编!熊礼俭
"第二卷#
中国科技文化出版社风 力 发 电 新 技 术 与 发 电 工 程 设 计 、
运 行 、维 护 及 标 准 规 范 实 用 手 册
主编!熊礼俭
"第三卷#
中国科技文化出版社风 力 发 电 新 技 术 与 发 电 工 程 设 计 、
运 行 、维 护 及 标 准 规 范 实 用 手 册
主编!熊礼俭
"第四卷#
中国科技文化出版社出版社!中国科技文化出版社
发 !行!本社发行部
印 !刷!北京东方印刷厂
开 !本!!"!"!印张!!#$!字数!!%##千字
版 !次!$##&年’月第!版 !$##&年’月第!次印刷
印 !数!!!&##册
书 !号!()*+,’’-,%’,"-%-!
定 !价!,,’.##元#精装四卷/!01$编 委 会
主 !编!熊礼俭
编 !委!王 !高 !!潘长城 !!张 !胜
刘 燕 李 辉 张文龙
! !
黄鹏飞 冯 军 纪 伟
! !
赵 磊 刘 鑫 张 南
! ! !前! ! 言
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
前! ! 言
能源是人类社会存在与发展的物质基础。过去"## 多年，建立在煤炭、石油、天然气
等化石燃料基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展。然而，人们在物质生活和
精神生活不断提高的同时，也越来越感悟到大规模使用化石燃料所带来的严重后果：资
源日益枯竭，环境不断恶化，还诱发了不少国与国之间、地区之间的政治经济纠纷，甚至；
中突和战争。因此，人类必须寻求一种新的、清洁、安全、可靠的可持续能源系统。
风能是太阳能的一种转化形式，是一种不产生任何污染物排放的可再生的自然能
源。
风能开发利用已有数千年的历史。在蒸汽机发明以前，风能就曾作为重要的动力，
用于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、磨面和锯木等。在几千年前，埃及的风帆船
就在尼罗河上航行。中国是最早使用帆船和风车的国家之一，至少在三千年前的商代就
出现了帆船。唐代有“乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海”的诗句，可见那时风帆船已广
泛用于江河航运。方以智著的《物理小识》记载有：“用风帆六幅，车水灌田，淮阳海皆为
之”，描述利用风车驱动水车灌田的场景。
受化石能源资源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动，自 "# 世纪$# 年代
中期以来，世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利用。特别是自"#
世纪%# 年代初以来，现代风能最主要的利用形式———风力发电的发展十分迅速，世界风
电机装机容量的年平均增长率超过了&#’，从(%%& 年的"() 万千瓦上升到"##& 年的*
#&# 万千瓦。
与此同时，限制风能大规模商业开发利用的主要因素———风力发电成本在过去的"#
年中有了大幅的下降。随风力资源不同、风电场规模
近年来，德国、丹麦、西班牙、英国、荷兰、瑞典、印度、加拿大等国在风力发电技术的
研究与应用上投入了相当大的人力及资金，充分综合利用空气动力学、新材料、新型电
机、电力电子技术、计算机、自动控制及通信技术等方面的最新成果，开发建立了评估风
力资源的测量及计算机模拟系统，发展了变桨距控制及失速控制的风力机设计理论，采
用了新型风力机叶片材料及叶片翼型，研制出了变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新
型发电机，开发了由微机控制的单台及多台风力发电机组成的机群的自动控制技术，从
而大大提高了风力发电的效率及可靠性。在此基础上，许多国家建立了众多的中型及大
型风力发电场，并形成了一整套有关风力发电场的规划方法、运行管理与维护方式、投融
·(·
书书书前- - 言
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
资方式、国家扶持的优惠政策及规范、法规等。
我国三北地区（西北、华北北部、东北）及东南沿海地区有丰富的风能资源，而这些地
区又都存在能源短缺及环境污染的问题，因此通过利用风力发电来改变能源结构并改善
环境，不失为在能源开发领域中重要的策略之一。中国风力发电技术的研究始于 !" 世
纪#" 年代末 $" 年代初，通过自主开发研制，小型风力发电机（额定容量为 %""& ’
%"(&）已实现了商业化批量生产，并获得了广泛应用，对解决广大牧区牧民及一些岛屿
上居民的生活及生产用电起着重要作用。与此同时，在国家有关部委的支持下，研制出
额定功率为!""、!)"、*""、+""(&的风力发电机组（已逐步实现国产化），并在全国%% 个
省区建立了!# 个风电场，总装机容量到!""% 年底约," 万(&，取得了较快的发展。
经过多年的研究开发和工程实践，我国在风力资源调查评估，风电场规划建设，并网
技术、运行管理等方面都积累了不少经验，培养和锻炼了一支具有丰富经验和研发能力
的技术队伍，具备规模化开发的基础。但从总体上看，我国风电技术与国外相比还有较
大的差距，提高对发展风电重要性的认识，制定促进风电发展的政策和措施，加大科研的
投入，提升我国风电设备制造的技术水平，培育风电咨询和服务体系，加强风能资源调查
评估和风电场建设的前期工作，提高运行管理水平，降低投资和风电电价，是今后我国发
展风电产业必须着重解决的问题。
为配合我国风电产业发展的需要，我国多年从事风电事业的多位专家和工程技术人
员，在总结开发经验和工程实践的基础上，精心编写了该书。就风力发电厂设计、风国发
电机组设计与制造、风电场建设、风电场运行管理与维护、检修等进行了较全面的论述，
是从事风电事业的技术人员必备的工具书。相信本书的出版，将对普及、提高我国风电
技术水平，促进我国风电产业的发展起到重要作用。
编- 者
!"") 年$ 月
·!·目! ! 录
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
! 第三节! 风力发电机组设备的选型 !!!!!!!!!!!!!!!!!!（""#）
! 第四节! 风电场升压变压器、配电线路及变电所设备!!!!!!!!!!!（"$#）
! 第五节! 风电场的运行 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（"$%）
! 第六节! 风电场与电力系统 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（"#&）
! 第七节! 风电场的经济及环境效益评估 !!!!!!!!!!!!!!!!（"%%）
! 第八节! 风电场对环境的影响 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（"’$）
! 第九节! 海上风电场 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（"’’）
第八章! 风力发电装置安装场地选择及经济性分析 !!!!!!!!!!!!（"’(）
! 第二编! 风力发电机组的设计检测与制造技术!
运 行 、维 护 及 标 准 规 范 实 用 手 册
主编!熊礼俭
"第一卷#
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运 行 、维 护 及 标 准 规 范 实 用 手 册
主编!熊礼俭
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中国科技文化出版社风 力 发 电 新 技 术 与 发 电 工 程 设 计 、
运 行 、维 护 及 标 准 规 范 实 用 手 册
主编!熊礼俭
"第三卷#
中国科技文化出版社风 力 发 电 新 技 术 与 发 电 工 程 设 计 、
运 行 、维 护 及 标 准 规 范 实 用 手 册
主编!熊礼俭
"第四卷#
中国科技文化出版社出版社!中国科技文化出版社
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印 !刷!北京东方印刷厂
开 !本!!"!"!印张!!#$!字数!!%##千字
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主 !编!熊礼俭
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黄鹏飞 冯 军 纪 伟
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赵 磊 刘 鑫 张 南
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前! ! 言
能源是人类社会存在与发展的物质基础。过去"## 多年，建立在煤炭、石油、天然气
等化石燃料基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展。然而，人们在物质生活和
精神生活不断提高的同时，也越来越感悟到大规模使用化石燃料所带来的严重后果：资
源日益枯竭，环境不断恶化，还诱发了不少国与国之间、地区之间的政治经济纠纷，甚至；
中突和战争。因此，人类必须寻求一种新的、清洁、安全、可靠的可持续能源系统。
风能是太阳能的一种转化形式，是一种不产生任何污染物排放的可再生的自然能
源。
风能开发利用已有数千年的历史。在蒸汽机发明以前，风能就曾作为重要的动力，
用于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、磨面和锯木等。在几千年前，埃及的风帆船
就在尼罗河上航行。中国是最早使用帆船和风车的国家之一，至少在三千年前的商代就
出现了帆船。唐代有“乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海”的诗句，可见那时风帆船已广
泛用于江河航运。方以智著的《物理小识》记载有：“用风帆六幅，车水灌田，淮阳海皆为
之”，描述利用风车驱动水车灌田的场景。
受化石能源资源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动，自 "# 世纪$# 年代
中期以来，世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利用。特别是自"#
世纪%# 年代初以来，现代风能最主要的利用形式———风力发电的发展十分迅速，世界风
电机装机容量的年平均增长率超过了&#’，从(%%& 年的"() 万千瓦上升到"##& 年的*
#&# 万千瓦。
与此同时，限制风能大规模商业开发利用的主要因素———风力发电成本在过去的"#
年中有了大幅的下降。随风力资源不同、风电场规模
近年来，德国、丹麦、西班牙、英国、荷兰、瑞典、印度、加拿大等国在风力发电技术的
研究与应用上投入了相当大的人力及资金，充分综合利用空气动力学、新材料、新型电
机、电力电子技术、计算机、自动控制及通信技术等方面的最新成果，开发建立了评估风
力资源的测量及计算机模拟系统，发展了变桨距控制及失速控制的风力机设计理论，采
用了新型风力机叶片材料及叶片翼型，研制出了变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新
型发电机，开发了由微机控制的单台及多台风力发电机组成的机群的自动控制技术，从
而大大提高了风力发电的效率及可靠性。在此基础上，许多国家建立了众多的中型及大
型风力发电场，并形成了一整套有关风力发电场的规划方法、运行管理与维护方式、投融
·(·
书书书前- - 言
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
资方式、国家扶持的优惠政策及规范、法规等。
我国三北地区（西北、华北北部、东北）及东南沿海地区有丰富的风能资源，而这些地
区又都存在能源短缺及环境污染的问题，因此通过利用风力发电来改变能源结构并改善
环境，不失为在能源开发领域中重要的策略之一。中国风力发电技术的研究始于 !" 世
纪#" 年代末 $" 年代初，通过自主开发研制，小型风力发电机（额定容量为 %""& ’
%"(&）已实现了商业化批量生产，并获得了广泛应用，对解决广大牧区牧民及一些岛屿
上居民的生活及生产用电起着重要作用。与此同时，在国家有关部委的支持下，研制出
额定功率为!""、!)"、*""、+""(&的风力发电机组（已逐步实现国产化），并在全国%% 个
省区建立了!# 个风电场，总装机容量到!""% 年底约," 万(&，取得了较快的发展。
经过多年的研究开发和工程实践，我国在风力资源调查评估，风电场规划建设，并网
技术、运行管理等方面都积累了不少经验，培养和锻炼了一支具有丰富经验和研发能力
的技术队伍，具备规模化开发的基础。但从总体上看，我国风电技术与国外相比还有较
大的差距，提高对发展风电重要性的认识，制定促进风电发展的政策和措施，加大科研的
投入，提升我国风电设备制造的技术水平，培育风电咨询和服务体系，加强风能资源调查
评估和风电场建设的前期工作，提高运行管理水平，降低投资和风电电价，是今后我国发
展风电产业必须着重解决的问题。
为配合我国风电产业发展的需要，我国多年从事风电事业的多位专家和工程技术人
员，在总结开发经验和工程实践的基础上，精心编写了该书。就风力发电厂设计、风国发
电机组设计与制造、风电场建设、风电场运行管理与维护、检修等进行了较全面的论述，
是从事风电事业的技术人员必备的工具书。相信本书的出版，将对普及、提高我国风电
技术水平，促进我国风电产业的发展起到重要作用。
编- 者
!"") 年$ 月
·!·目! ! 录
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
! 第三节! 风力发电机组设备的选型 !!!!!!!!!!!!!!!!!!（""#）
! 第四节! 风电场升压变压器、配电线路及变电所设备!!!!!!!!!!!（"$#）
! 第五节! 风电场的运行 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（"$%）
! 第六节! 风电场与电力系统 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（"#&）
! 第七节! 风电场的经济及环境效益评估 !!!!!!!!!!!!!!!!（"%%）
! 第八节! 风电场对环境的影响 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（"’$）
! 第九节! 海上风电场 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（"’’）
第八章! 风力发电装置安装场地选择及经济性分析 !!!!!!!!!!!!（"’(）
! 第二编! 风力发电机组的设计检测与制造技术!
