潮流能發(fā)電及發(fā)電場設(shè)計(jì)
定 價:34.9 元
叢書名:“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目 面向可持續(xù)發(fā)展的土建類工程教育叢書
- 作者:李曄 楊文獻(xiàn) 馮延暉 汪小勇 等 編著
- 出版時間:2021/9/1
- ISBN:9787111682325
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TM612
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書以海洋可再生能源中的潮流能為背景,全面介紹了潮流能發(fā)電及發(fā)電場設(shè)計(jì)方法,是一部系統(tǒng)和全面介紹潮流能發(fā)電的著作。本書共9章,主要內(nèi)容包括潮流能發(fā)電概述、資源評估、葉輪設(shè)計(jì)、發(fā)電裝置基礎(chǔ)形式、發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)、發(fā)電機(jī)控制技術(shù)、發(fā)電場設(shè)計(jì)布局、可靠性與經(jīng)濟(jì)性分析、環(huán)境影響等主要內(nèi)容。
本書既介紹了潮流能發(fā)電過程中涉及的數(shù)學(xué)、流體力學(xué)、控制、電氣等基礎(chǔ)理論,又以實(shí)際潮流能項(xiàng)目為例,介紹了潮流能發(fā)電的設(shè)計(jì)方法與關(guān)鍵技術(shù),兼具理論性與工程實(shí)踐性。
本書特別適合作為可再生能源、機(jī)械工程、動力工程、船舶與海洋工程等相關(guān)專業(yè)高年級本科生和研究生的教材,也適合從事潮流能研究、開發(fā)和應(yīng)用的科技人員學(xué)習(xí)參考。
潮流能是一種重要的海洋可再生能源,與其他形式的海洋可再生能源相比,潮流能具有較強(qiáng)的規(guī)律性和可預(yù)測性,而且功率密度大,發(fā)電穩(wěn)定,易于并網(wǎng)且不會對海洋環(huán)境造成很大的影響。潮流能的全球儲量非常豐富,具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用空間,因此引起了世界各國的高度重視。歐美諸國在潮流能研究領(lǐng)域小有成就,一些全尺度樣機(jī)已經(jīng)成功并網(wǎng),半商業(yè)化運(yùn)作。我國起步較晚,雖然近年來在政府的大力支持下有所發(fā)展,但與國外相比仍存在一定的差距,尤其在原創(chuàng)性技術(shù)及裝備方面差距明顯。本書的各位作者在海洋可再生能源及海洋工程領(lǐng)域已經(jīng)有多年的研究經(jīng)驗(yàn),擁有一定的知識儲備。為了便于廣大在校學(xué)生及在潮流能領(lǐng)域的科研工作者學(xué)習(xí)與參考,在同行專家的鼓勵下,我們編著了本書,嘗試性地對潮流能發(fā)電及發(fā)電場設(shè)計(jì)進(jìn)行了歸納。
本書在學(xué)生培養(yǎng)中起到承上啟下的作用。在學(xué)習(xí)本書的過程中既需要回顧已經(jīng)學(xué)過的一些數(shù)學(xué)、流體力學(xué)、控制、電氣等基礎(chǔ)知識,又需要將基礎(chǔ)理論知識有針對性地應(yīng)用于實(shí)際潮流能研究及設(shè)計(jì)中。因此,本書適合有一定相關(guān)基礎(chǔ)理論知識儲備的高年級本科生、研究生及科研工作者閱讀。在作為研究生教材時,教師可補(bǔ)充一些研究進(jìn)展的學(xué)術(shù)論文和專題研究材料。
為了給讀者提供較完整的系統(tǒng)性介紹,本書涵蓋了潮流能發(fā)電裝置設(shè)計(jì)過程中的一系列關(guān)鍵問題,包括資源評估、葉輪設(shè)計(jì)、發(fā)電裝置基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)、發(fā)電機(jī)控制技術(shù)、發(fā)電場設(shè)計(jì)布局、可靠性與經(jīng)濟(jì)性分析、環(huán)境影響等。本書分為9章:第1章概述了潮流能發(fā)展現(xiàn)狀;第2章介紹了潮流能資源評估方法及我國近海潮流能普查情況;第3章回顧了潮流能葉片力學(xué)基礎(chǔ),介紹了葉輪的設(shè)計(jì)原理與方法;第4章介紹了潮流能發(fā)電裝置基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的原理及現(xiàn)有應(yīng)用情況;第5章介紹了潮流能發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)原理;第6章介紹了潮流能發(fā)電機(jī)控制技術(shù);第7章分析了潮流能發(fā)電場的布局方案,并介紹了海底電纜、電網(wǎng)連接設(shè)備等配套設(shè)施的特點(diǎn);第8章分析了潮流能發(fā)電的可靠性與經(jīng)濟(jì)性;第9章介紹了潮流能開發(fā)的環(huán)境影響。
本書的編著分工如下:第1章和第9章由李曄、夏英凱編著;第2章由汪小勇、武賀編著;第3章由楊文獻(xiàn)、李曄編著;第4章由毋曉妮編著;第5章和第7章由馮延暉編著;第6章由楊文獻(xiàn)編著;第8章由邱穎寧編著;全書由李曄統(tǒng)稿。
在本書的撰寫和出版過程中,得到眾多領(lǐng)導(dǎo)、專家、朋友和學(xué)生的熱情鼓勵和幫助。在此對在本書編寫、校核、修改過程中給予幫助的博士后及研究生表示感謝,感謝廖倩、任桐鑫、范準(zhǔn)、鄧貴中等研究生的幫助。同時感謝自然基金委項(xiàng)目11872248、51479114等對作者相關(guān)研究的支持。
由于知識有限,書中難免有遺漏之處,誠請讀者批評指正!
編著者
前言
第1章緒論1
1.1潮流能發(fā)電概述1
1.2國內(nèi)外典型潮流能發(fā)電項(xiàng)目2
1.2.1國外典型潮流能發(fā)電項(xiàng)目2
1.2.2國內(nèi)典型潮流能發(fā)電項(xiàng)目4
1.3本書主要內(nèi)容6
第2章潮流能資源評估方法7
2.1評估源數(shù)據(jù)7
2.2潮流能資源評估參數(shù)8
2.2.1潮流能理論蘊(yùn)藏量8
2.2.2潮流能(技術(shù))可開發(fā)量9
2.3我國近海潮流能普查11
第3章葉輪設(shè)計(jì)原理與方法13
3.1葉片力學(xué)基礎(chǔ)回顧13
3.1.1翼型的幾何參數(shù)13
3.1.2翼型的升力與阻力15
3.1.3翼型的失速15
3.1.4雷諾數(shù)16
3.2葉輪旋轉(zhuǎn)動力學(xué)基礎(chǔ)17
3.3葉輪優(yōu)化方法20
3.4葉輪仿生設(shè)計(jì)21
3.4.1潮流能發(fā)電機(jī)大型化面臨的挑戰(zhàn)21
3.4.2潮流能發(fā)電機(jī)葉輪捕能效率優(yōu)化22
3.4.3仿生學(xué)及其在葉片設(shè)計(jì)中的應(yīng)用23
3.4.4葉片前緣凸起效果測試26
3.4.5潮流能發(fā)電機(jī)葉輪葉片表面仿生設(shè)計(jì)31
3.5其他獲能設(shè)計(jì)形式35
3.5.1垂直軸式葉輪35
3.5.2導(dǎo)流罩式獲能裝置35
第4章潮流能發(fā)電裝置基礎(chǔ)形式37
4.1潮流能發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)簡介37
4.2潮流能發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)分類38
4.3國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀40
第5章發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)41
5.1傳動鏈設(shè)計(jì)方案41
5.1.1定轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)41
5.1.2變轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)42
5.2發(fā)電機(jī)技術(shù)44
5.2.1發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)44
5.2.2現(xiàn)有發(fā)電機(jī)技術(shù)45
5.3變流器47
5.3.1發(fā)電機(jī)側(cè)變流器控制47
5.3.2電網(wǎng)側(cè)功率逆變器控制50
5.3.3變轉(zhuǎn)速控制的故障穿越53
第6章發(fā)電機(jī)控制技術(shù)55
6.1發(fā)電機(jī)控制策略55
6.1.1發(fā)電機(jī)速度功率曲線55
6.1.2定速變槳距潮流能發(fā)電機(jī)56
6.1.3變速定槳距潮流能發(fā)電機(jī)56
6.2發(fā)電機(jī)控制設(shè)計(jì)方法57
6.2.1轉(zhuǎn)矩控制回路58
6.2.2轉(zhuǎn)速控制回路58
6.2.3功率控制回路59
第7章潮流能發(fā)電場設(shè)計(jì)布局61
7.1潮流能發(fā)電場布局61
7.1.1潮流能發(fā)電場電網(wǎng)布局概況61
7.1.2陣列布局的基本要求61
7.1.3潮流能發(fā)電場陣列布局方式62
7.1.4陣列互連設(shè)計(jì)63
7.1.5電力輸送方案65
7.2海底電纜66
7.2.1導(dǎo)線67
7.2.2絕緣層67
7.2.3絕緣屏蔽68
7.2.4通信光纖68
7.2.5填料68
7.2.6鎧裝層68
7.2.7襯套69
7.3電網(wǎng)連接設(shè)備69
7.3.1海上升壓站69
7.3.2連接器70
7.3.3彎曲加強(qiáng)筋71
7.3.4彎曲限制器72
7.4潮流能發(fā)電場并網(wǎng)72
7.4.1SeaGen潮流能發(fā)電機(jī)73
7.4.2SeaGen電能質(zhì)量評估74
第8章可靠性與經(jīng)濟(jì)性分析77
8.1潮流能發(fā)電機(jī)可靠性77
8.1.1潮流能發(fā)電機(jī)可靠性概述77
8.1.2主要零部件的可靠性78
8.2潮流能發(fā)電經(jīng)濟(jì)性分析方法80
第9章潮流能開發(fā)的環(huán)境影響83
9.1背景簡介83
9.2海洋基底和沉積物運(yùn)輸與沉降的變化84
9.3噪聲的影響86
9.4電磁場的影響88
9.5干擾動物運(yùn)動89
9.6碰撞和撞擊90
附錄縮略詞92
參考文獻(xiàn)94