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第1章 我国华南沿海地区台风气候特征1

1.1 台风天气系统概述1

1.1.1 形成1

1.1.2 结构2

1.1.3 分类定级3

1.2 沿海地区台风气候特征3

1.2.1 源地和路径特征3

1.2.2 台风登陆频率5

1.2.3 登陆我国台风气候特征及规律6

1.2.4 全球变暖气候条件下台风变化趋势8

1.3 广东沿海台风特征9

1.3.1 热带气旋路径9

1.3.2 时间分布特征9

1.3.3 空间分布特征11

1.3.4 强度统计特征11

1.3.5 登陆后热带气旋的影响范围及风速衰减14

1.4 海南沿海台风特征15

1.4.1 热带气旋路径15

1.4.2 时间分布特征16

1.4.3 空间分布特征17

1.4.4 强度统计特征18

1.4.5 登陆后热带气旋的衰减初探19

1.5 广西沿海台风规律25

1.5.1 热带气旋路径25

1.5.2 时间变化特征25

1.5.3 空间分布特征27

1.5.4 强度变化特征28

1.5.5 引起广西大风的成因分析30

1.5.6 登陆后热带气旋的衰减初探37

第2章 台风动力要素43

2.1 极端风速43

2.1.1 气象站设计风速分析44

2.1.2 风电场设计风速分析51

2.1.3 构造台风风场法53

2.2 湍流56

2.2.1 湍流强度57

2.2.2 台风影响情况下的湍流强度57

2.3 阵风特性60

2.3.1 下垫面对阵风系数的影响60

2.3.2 阵风系数随高度变化62

2.3.3 阵风系数讨论63

2.4 突变风向65

2.4.1 台风路径右侧风向变化65

2.4.2 台风路径左侧风向变化66

2.5 台风风廓线67

第3章 风电机组70

3.1 概述70

3.1.1 发展趋势70

3.1.2 基本结构71

3.1.3 主要机组类型73

3.1.4 主要参数76

3.2 机械结构79

3.2.1 风轮79

3.2.2 传动系统84

3.2.3 机舱、主机架与偏航系统93

3.2.4 塔架96

3.2.5 其他部件99

3.3 风力发电机99

3.3.1 并网用风力发电机类型99

3.3.2 同步风力发电机100

3.3.3 异步风力发电机101

3.3.4 双馈异步发电机101

3.3.5 直驱发电机103

3.4 控制技术104

3.4.1 基本控制要求104

3.4.2 控制系统结构107

3.4.3 运行控制过程109

3.5 结构动力学分析110

3.5.1 机械动力学基础111

3.5.2 振动类型112

3.5.3 结构动力学分析内容和方法114

第4章 风电机组抗台风设计115

4.1 风电机组损毁统计分析115

4.2 基础强化设计118

4.2.1 基础型式118

4.2.2 台风破坏统计分析126

4.2.3 抗台风设计128

4.3 塔架抗台风设计130

4.3.1 塔架破坏统计分析130

4.3.2 塔架抗台风131

4.4 叶片抗台风设计137

4.4.1 叶片损毁统计分析137

4.4.2 叶片抗台风140

4.5 控制系统抗台风设计143

4.5.1 保障顺桨143

4.5.2 避免飞车145

4.5.3 优化机械制动系统146

4.5.4 加强偏航系统147

4.6 其他附属设施抗台风设计148

4.6.1 箱式变压器148

4.6.2 风速仪、风向标149

4.6.3 机舱149

4.7 设备强制型式认证要求149

4.7.1 我国政策法规要求150

4.7.2 IEC 61400—22认证体系150

4.8 风洞试验中抗风研究153

4.8.1 风洞试验154

4.8.2 计算流体动力学154

4.8.3 数值风洞155

4.9 抗台风理念探讨156

第5章 风电场台风灾害防护措施157

5.1 沿海地区风电场规划选址157

5.2 台风观测158

5.2.1 风电场开发台风观测必要性158

5.2.2 风电场开发台风观测方案159

5.3 复杂地形下的微观选址161

5.4 海上风电机组基础防护措施162

5.4.1 防腐蚀162

5.4.2 防冲刷165

5.5 加强监测171

5.5.1 监测设计原则172

5.5.2 监测项目172

5.5.3 安全监测自动化173

5.6 风电场内输变电系统防护措施174

5.6.1 台风导致架空线路主要故障分析175

5.6.2 输变电系统防台风179

5.7 逐步推进风电场项目认证182

5.8 台风次生地质灾害与防护策略184

5.8.1 泥石流185

5.8.2 山体滑坡186

5.8.3 防护对策188

5.9 台风海洋灾害与防护策略191

5.9.1 台风浪191

5.9.2 风暴潮193

5.9.3 灾害防护194

第6章 风电场施工防台风策略197

6.1 安全管理基本要求197

6.2 组织机构及职责198

6.2.1 安全管理组织机构198

6.2.2 制度和职责200

6.3 危险源识别与风险201

6.4 台风预防和预警203

6.5 应急设备与设施204

6.5.1 材料及设备的配置204

6.5.2 材料及设备的安全管理204

6.6 台风期间防护工作204

6.6.1 台风防护工作分类205

6.6.2 施工现场防风措施和应对策略205

6.6.3 暴雨洪水防范措施206

6.6.4 海上风电场施工作业防台措施207

6.7 防灾应急救援处理措施207

6.8 复工准备工作208

第7章 风电场防台风运维管理209

7.1 积极推进风电场智能化209

7.2 防风灾组织机构和职责210

7.2.1 组织机构210

7.2.2 职责210

7.3 台风季前准备工作211

7.4 台风到来前准备工作212

7.4.1 48h预警212

7.4.2 24h预警212

7.5 台风到来时应对策略213

7.6 灾后检查和恢复生产213

7.6.1 叶片检查214

7.6.2 基础及塔筒检查214

7.6.3 传动系统检查214

7.6.4 变桨距与偏航系统检查215

7.6.5 定损理赔和恢复生产215

7.7 海上风电场防台风策略215

第8章 日本宫古岛风电场“鸣蝉”台风灾害实例分析217

8.1 超强台风“鸣蝉”发展历程217

8.2 宫古岛风电场简况218

8.3 风电场破坏情况220

8.4 风速估计223

8.4.1 风洞试验223

8.4.2 数值模拟224

8.5 破坏机理分析226

8.5.1 基础破坏分析226

8.5.2 屈曲倒塔分析228

8.6 日本风电机组设计导则230

8.6.1 “日本风电机组设计导则”国家计划231

8.6.2 日本风力发电设备设计规范231

附录234

附表1 热带气旋灾害影响等级参考标准对照表234

附表2 蒲福风力等级表237

参考文献238