《风力机组控制技术》教材编写心得

摘要：风能与动力工程专业是一个崭新的专业。风力机组控制技术是风能与动力工程专业主干课程之一。但是，目前国内外还没有适合高等院校“风力机组控制技术”专业课学习的相关教材。自编教材供学生上课使用，在风能与动力工程专业的“风力机组控制技术”专业课程建设上迈出了关键的一步。在教材的编写过程中遵循本专业全套教材整体优化要求，注重基本理论、基本知识、基本技能的培养，使《风力机组控制技术》教材成为充分体现思想性、科学性、先进性、启发性、适用性的有机整体规划教材。

关键词：风力机组控制技术；教材；编写；课程建设；教学

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）18-0051-01

常规能源、电力紧缺及供电环境问题日益突出。利用风能作为未来最重要的清洁替代能源之一，对于缓解能源匮乏具有非同寻常的意义。随着风力发电事业日益蓬勃的发展，需要更多的从事风力发电方面的技术人员。河海大学于2008年创办了风能与动力工程专业，走在各个大学的前列。同年9月招收了第一批风电学子，旨在专业培养风能与动力工程及其自动化领域具有扎实理论基础、较强实践和创新能力以及良好的国际交流能力的高级工程技术人才，以满足社会对该学科领域的工程技术、科研、经营管理等各方面的人才需求。河海大学风能与动力工程专业开设了风力发电规划与设计、风力机、风力机组控制、近海风电场、风资源测量与评估、风电场施工与管理、风电场数字仿真等一系列专业课程。

风力机组控制系统是机组正常运行的核心，其控制技术是风力机组的关键技术之一，与风力机组的其他部分关系密切，其精确的控制、完善的功能将直接影响机组的安全与效率。“风力机组控制技术”是风能与动力工程专业基础课程之一，但是，目前市场上还没有适合高等院校“风力机组控制技术”专业课学习的相关教材，河海大学新能源系的教师自编教材供学生上课使用，在风能与动力工程专业的“风力机组控制技术”专业课程建设上迈出了关键的一步。

一、“风力机组控制技术”的主要内容

教材是能够全面系统地反映“风力机组控制技术”课程内容的主要教学文件，是沟通教师与学生之间的桥梁，是教师开展教学的主要依据，也是学生获取知识的主要途径。在学校和学院各级领导的大力支持下，我们从2005年9月开始了编写《风力机组控制技术》专业教材的调研工作，分别走访了华北电力大学、浙江大学等院校，如东新能源局、如东风力发电场、北京电力勘测设计院、福建电力勘测设计院、上海电力勘测设计院、华东电力勘测设计院和多家风力机制造厂，专门派人参加每年度的专业调整研讨年会，对开设“风力机组控制技术”专业课程的内容进行反复论证，多方推敲，最终于2007年讨论并制定出编写大纲。全书内容在2010年1月完成，现已由中国水利水电出版社正式出版，共26万字。

《风力机组控制技术》一书共分十一章：第一章绪论，对风力发电以及风力机组控制系统的发展概况作了简单的介绍；第二章介绍了风力机的基本理论，包括风力机的空气动力学基础及桨叶受力分析；第三章介绍了风力机组控制系统的组成、基本工作原理、基本控制要求以及风力机控制技术的发展趋势；第四章介绍了定桨距、变桨距、变速风力机组控制系统各自的特点以及基本控制策略；第五章着重介绍了偏航系统的结构组成、工作原理及偏航系统的技术要求及维护；第六章介绍了风力机组液压与制动系统的组成结构及工作原理、电动变桨距系统的基本工作原理；第七章介绍了变速恒频风力发电技术、交流励磁双馈发电机的矢量控制技术以及直驱式永磁同步风力发电技术；第八章介绍了风力机组的并网控制技术、双PWM变频器原理以及低压穿越技术；第九章介绍了风力机组的监控系统、风力机组的噪声控制技术以及海上风力发电技术；第十章主要介绍了风力发电存在的问题、风力机组常见故障、风力机组控制系统故障诊断技术以及风力机组的运行与维护；第十一章介绍了模糊控制理论在风力机组控制系统中的应用，其中包括风力机组模糊控制器设计、基于T-S模糊模型的风力机组稳定性分析。

二、《风力机组控制技术》的编写和体会

1.根据课程基本要求，创建合理教材体系

在高等学校，教材编写是提高教学质量、教育质量的根本性战略措施。教材编写应遵循本专业全套教材整体优化要求。强调“三基”，即：基本理论、基本知识、基本技能。取材合适，内容阐述循序渐进，使学生能够掌握。《风力机组控制技术》一书的内容应与风能与动力工程专业内《风力机》、《空气动力学》、《风电场规划与设计》、《风力机建模与仿真》等课程教材内容承前启后、紧密联系，既要避免与相关专业课程内容重复，又要防止课程体系中重要内容的疏漏，充分体现课程的科学性、思想性、前瞻性、启发性，使整套教材成为体现风能与动力工程专业培养目标的有机整体。

考虑到风力发电控制技术发展十分迅速，教材应反映风力发电技术发展的最新成果，不断以成熟的新知识、新技术、新理论和新方法替代陈旧和过时的内容。

2.优化课程教材内容，注重教材先进实用

在编写《风力机组控制技术》时，充分考虑了以下几个方面：

（1）基础性。风能与动力工程专业是一个崭新的专业，相应的专业课程教材体系还有待完善，风力机组控制技术方面的参考教材还很少，所以在编写《风力机组控制技术》教材时应注意教材基本内容要合理、由浅入深、重点突出，并经过有教学经验的老教师及专家严格把关。

（2）实用性。风力发电技术是多学科相融合的交叉学科，近年来，随着风电技术的飞速发展，需要大量能够从事风力发电方面的综合型高级人才，既要具有扎实的理论基础又要具有较强的动手及创新能力。编写《风力机组控制技术》教材时，在注重基础内容结构的同时，也着重介绍了风力发电的新技术和新方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。

（3）先进性。在编写教材时还增加了一部分内容——现代控制理论在风力机组控制技术中的应用，使学生及时了解先进的风力机组控制技术。