風力能源與風力發電系統設計

第一章 風車與風力發電的發展歷史

　　1-1　二十世紀前的風力應用技術

　　1-2　風力發電發展歷史

　　　　　　[一]　風力發電產生的背景

　　　　　　[二]　風力發電的開創者群像

　　　　　　[三]　丹麥為中心發展出的風力發電

　　　　　　[四]　二十世紀風車技術的發展

第二章 風的特性與風力資源

　　2-1　風的頻譜

　　2-2　地面高度風速的分佈

　　　　　　[一]　對數定律

　　　　　　[二]　冪定律

　　2-3　風速的頻度分佈

　　2-4　風力能源

　　2-5　地形與風

　　　　　　[一]　日本全國各地的地形風

　　　　　　[二]　海峽與山峽的強風

　　　　　　[三]　環山氣流

　　2-6　風況圖

　　　　　　[一]　地區性的風況預測系統（LAWEPS）

　　　　　　[二]　風況圖

　　　　　　[三]　歷年的風速變化

第三章 風車設置評估

　　3-1　風與風能

　　3-2　風的特徵

　　　　　　[一]　海岸風

　　　　　　[二]　山谷風

　　　　　　[三]　季節風

　　　　　　[四]　低氣壓或高氣壓形成的風

　　　　　　[五]　颱風

　　　　　　[六]　地域性的地形風

　　3-3　風特性的分析統計

　　　　　　[一]時、月、年平均風速

　　　　　　[二]風速的風向別頻度分佈

　　　　　　[三]風速的等級別頻度分佈

　　　　　　[四]魏布爾分佈

　　　　　　[五]風力的能量密度（風能密度）

　　3-4　年發電量

　　3-5　風況資料的應用

　　　　　　[一]風的觀測機構

　　　　　　[二]全國風況圖

　　3-6　影響風況的各項因數

　　　　　　[一]地表粗度

　　　　　　[二]地形

　　　　　　[三]障礙物

　　3-7　風況預測

　　　　　　[一]應用風觀測資料的風況的預測

　　　　　　[二]應用氣象模擬的風況的預測

第四章 風車的基礎理論

　　4-1　風車的種類與特點

　　　　　　[一]風車的種類

　　　　　　[二]水平軸型風車與垂直軸型風車

　　　　　　[三]升力型風車與阻力型風車

　　4-2　風車的迴轉原理

　　　　　　[一]升力與阻力

　　　　　　[二]升力型風車

　　　　　　[三]阻力型風車

　　4-3　風車的性能評估

　　　　　　[一]動力係數（輸出係數）

　　　　　　[二]扭力係數

　　　　　　[三]推力係數

　　　　　　[四]周速比

　　　　　　[五]葉片投影面積比

　　4-4　風車的理論最大效率

　　　　　　[一]升力型風車的最大動力係數

　　　　　　[二]阻力型風車的最大動力係數

第五章 風力渦輪機的空氣力學

　　5-1　風車的基礎理論

　　5-2　水平軸風車

　　　　　　[一]水平軸風車的特性解析方法與動作原理

　　　　　　[二]直徑20 m的水平軸風車

　　　　　　[三]關於水平軸風車的設計

　　5-3　垂直軸風車

　　　　　　[一]垂直軸風車的種類

　　　　　　[二]垂直軸風車的特性

　　　　　　[三]風車性能的推算與空氣力學

　　　　　　[四]影響風車性能的因素

　　　　　　[五]垂直軸風車用葉片的型式

　　　　　　[六]風車週圍氣流的動態

　　　　　　[七]關於垂直軸風車的設計

第六章 風力發電系統的設計

　　6-1　概念設計

　　　　　　[一]風車的型式

　　6-2　設計應考慮的事項

　　　　　　[一]標準規格

　　6-3　安全性、可靠性（reliability）

　　　　　　[一]控制裝置與安全系統

　　　　　　[二]其他有關安全的檢討

　　　　　　[三]冗置性

　　　　　　[四]安全系統作動時設備運轉的再起動（復原）

　　　　　　[五]安全保護裝置

　　6-4　負載

　　　　　　[一]解析條件的設定

　　　　　　[二]基於IEC負載標準的解析

　　　　　　[三]颱風時風力負載的計算條件實例

　　6-5　風力發電系統的構成要素

　　　　　　[一]葉片概要

　　　　　　[二]葉片連接器

　　　　　　[三]驅動系統

　　　　　　[四]風向對正器系統

　　　　　　[五]葉片傾斜角可變機構的設計

　　　　　　[六]發電機

　　　　　　[七]其他設備

　　　　　　[八]基座與地基的規畫、設計

　　　　　　[九]地基的設計

　　　　　　[十]風車性能的計測

第七章 風力渦輪機與發電機的控制

　　7-1　風力渦輪機

　　　　　　[一]轉數控制

　　　　　　[二]方位控制

　　　　　　[三]停止運轉功能

　　7-2　發電機與運轉方式

　　　　　　[一]發電機

　　　　　　[二]運轉方式

　　7-3　風力發電系統

　　　　　　[一]風力渦輪機的輸出（動力）係數

　　　　　　[二]風力發電機的輸出控制

第八章 風力發電系統

　　8-1　大型系統的併聯

　　　　　　[一]發電方式與併聯方式

　　　　　　[二]「系統併聯技術要項索引與「分散電源系統併聯技術指南」

　　　　　　[三]高壓併聯

　　　　　　[四]特高壓併聯

　　　　　　[五]歐洲製風車的特徵

　　　　　　[六]日本國內風力發電的併聯概況

　　8-2　小型獨立電源式風車系統

　　　　　　[一]　小型風車的特色

　　　　　　[二]小型風車導入的形態

　　　　　　[三]小型風車導入應注意事項

　　8-3　能量的貯存與穩定化（電力的穩定化裝置）

　　　　　　[一]頻率變動產生的原因

　　　　　　[二]頻率變動（有效電力變動）的控制對策

　　　　　　[三]超高速飛輪的特性

　　　　　　[四]超高速飛輪電力穩定化裝置的優點

　　　　　　[五]今後發展的趨勢

　　8-4　海上風力發電

　　　　　　[一]海上風力發電的發展現況與今後展望

　　　　　　[二]次世代的主流「漂浮型」海上風力發電系統

　　　　　　[三]國家專案推動的海上風力發電今後展望

第九章 風力應用系統

　　9-1　風車的最佳運轉條件

　　9-2　風力抽水幫浦的種類與特性

　　　　　　[一]風車與幫浦的組合

　　　　　　[二]抽水性能

　　　　　　[三]風力抽水系統的簡易推算法

　　9-3　應用風力的壓縮機驅動系統

　　9-4　應用風力的熱能轉換系統

　　　　　　[一]風力熱能轉換方式的種類與特點

　　　　　　[二]風力熱能轉換系統的應用實例

　　　　　　[三]風力熱能轉換系統的展望

　　9-5　混合系統（混合發電系統）

　　　　　　[一]各種混合系統的特點

　　　　　　[二]應用實例

第十章　風力應用的經濟效益評估

　　10-1 年發電量的預測與計算

　　　　　　[一]應用箱型法的發電量計算方式

　　　　　　[二]應用魏布爾分佈法的發電量計算方式

　　　　　　[三]應用實測數據的魏布爾分佈近似法

　　　　　　[四]預估發電量的修正

　　10-2 風況的長期預測

　　　　　　[一]年的平均風速的變動

　　　　　　[二]氣候的變動

　　10-3 風速垂直分佈的推算

　　10-4 風速感測器的精度測定

第十一章　風力應用對環境的影響

　　11-1 噪音

　　　　　　[一]噪音影響的現狀

　　　　　　[二]避免或降低噪音影響的對策

　　11-2 電波干擾

　　　　　　[一]風車造成電波干擾的現況

　　　　　　[二]避免或降低對電波干擾的對策

　　11-3 生態

　　　　　　[一]對生態造成影響的現況

　　　　　　[二]避免或降低對生態影響的對策

　　11-4 景觀

　　　　　　[一]對景觀影響的現況

　　　　　　[二]避免或降低對景觀影響的對策

第十二章　風力發電的展望

　　12-1 風力發電的標準化與認證

　　　　　　[一]風力發電系統標準化發展歷程

　　　　　　[二]現行的規格概要與審議的過程

　　　　　　[三]風力發電的認證

　　12-2 風力發電的展望

　　　　　　[一]風力發電發展面臨的課題

　　　　　　[二]風力發電今後的展望

參考文獻

內政部營建署感謝中國土木水利工程學會函.