第二版 前言

太陽的輻射總能量約3.75×10²⁶W（3750萬萬萬億千瓦），它不斷向宇宙空間傳播，其中20億分之一的能量到達地球的大氣層。經大氣層反射、吸收，最后有8×10¹³千瓦（80萬億千瓦）太陽能到達地球表面。到達地球表面的太陽輻射能量約有2％轉化為風能。估計全球風能總量約2.74×10⁹MW（2.74萬億千瓦），其中可利用的風能為2×10⁷MW（200億千瓦），比地球上可開發利用的水能總量還要大10倍。按目前太陽質量消耗率計，太陽能可供地球用6×10¹⁰（600億）年。可見，太陽能和風能可以說是取之不盡、用之不竭的能量。

我國風能資源豐富，總儲量為32億千瓦。陸地上可開發利用的風能資源為2.53億千瓦，加上近海的風能資源，全國可開發利用的總風能資源約10億千瓦以上，居世界首位。

風力機是將風能轉換為機械能的一種動力機械，廣義地說，風力機是以太陽為熱源、以大氣為工質的熱能轉換的葉片式發動機。風車就是最早的一種風力機械，最早出現在波斯。

人類利用風能的歷史可以追溯到公元前。公元前2世紀，古波斯人就利用垂直軸風車碾米。公元前數世紀，中國人就開始利用風力來提水灌溉、磨面、舂米，用風帆推動船舶等。歐洲第一臺風力機出現在公元1100年左右，用于磨面和抽水。18世紀末期，隨著工業技術的發展，風車的結構和性能都有了很大提高，已能采用手控和機械式自控機構改變葉片槳距來調節風輪轉速。

風力機用于發電的設想最早始于19世紀末。1887年，美國人Brush建造了第一臺發電用風力機，可為350盞白熾燈和3個發動機提供電力。到1918年，丹麥已擁有風力發電機120臺，額定功率為5～25kW不等。

第一次世界大戰后，飛機螺旋槳技術和近代氣體動力學理論為風輪葉片的設計創造了條件，出現了現代高速風力機。第二次世界大戰前后，歐洲國家和美國相繼建造了一批大型的風力發電機。1941年，美國建造了一臺雙葉片、風輪直徑達53.3m的風力發電機，風速為13.4m/s時，輸出功率達1250kW。

1957年，Juul建造的風力機已初具現代風力機雛形，風力機由1個發電機和3個旋轉葉片組成。

20世紀80年代，美國成功開發了100kW、200kW、2000kW、2500kW、6200kW、7200kW6種風力發電機組。

目前世界最知名的風力機設備制造商有：丹麥Vestas風力系統公司、美國GE風能公司、德國Enercon公司、西班牙Gamesa公司、德國Siemens公司、印度Suzlon公司、丹麥Bonus公司、德國Repower公司、德國Nordex公司、日本MHI公司、西班牙Made公司、丹麥NEG Micon公司等。

本書共分8章，第1章是有關風與風能的基本知識；第2～3章是風力發電技術；第4～5章專門講風輪機的工程設計方法和數值計算；第6章分析典型大型風力機的設計技術，可供風力機設計參考；第7章介紹了風力機的發電系統，重點是系統，介紹它們與化石燃料汽輪機發電系統的不同；第8章簡要介紹了幾種特殊用途的風力機，例如海上風力機、低溫地區風力機、高原地區風力機和免齒輪箱直接驅動式風力機等。它們與一般風力機大同小異，只是根據使用地點環境不同，加入一些特殊措施。本章就是在分析這些不同點的基礎上著重介紹這些措施。

風輪機的優化設計和設計風速的確定問題放在第4章。拋磚引玉，希望得到專家們的指正。一些有關風力機的基礎資料，例如風力等級、風力機技術國家標準等放在附錄，供大家參考。

本書自2007年1月出版以來，承蒙廣大讀者的厚愛，很快銷售一空，五次印刷還不能滿足讀者的要求。我國臺灣出版商和讀者也深感興趣，買去了版權，已在中國臺灣地區出版發行。本書修訂版章節和內容都做了大的改動，將以最新的面目與讀者見面，幫助讀者對風力發電和風力機設計的最新技術有較全面地認識。

東方汽輪機廠是目前國內最大的風力機制造商之一，已完成1500kW風力機引進批量生產和投運，以及1000kW、2000kW、2500kW、5000kW等風力機設計，1000kW已經樹起樣機，2500kW風力機正在試制。2008年產出813臺1500kW風力機，2009年產出1500kW風力機1400臺。2008年東汽的風力機產量位居全國前三。

本書的再版又查閱了大量參考文獻，訂正更新了與時間相關的數據資料，并增加了許多最新資料。在此再次對文獻作者致謝！

再次感謝幫助過本書編著的同事、朋友們，沒有他們的幫助也就沒有本書。

編著者

2010年1月15日