第三版前言
太阳向宇宙空间辐射的总能量约3.75×1023kW（3750万万万亿千瓦），其中20亿分之一的能量到达地球的大气层。经大气层反射、吸收，最后有1.7×1014kW（170万亿千瓦）太阳能到达地球表面。到达地球表面的太阳辐射能量，只有约2％转化为风能。估计的全球风能总量约2.74×109MW（2.74万亿千瓦），其中可利用的风能为2×1010kW（200亿千瓦），比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。按目前太阳质量消耗率计，太阳能还可供地球使用约50亿年。可见，太阳能和风能是一种取之不尽、用之不竭的能源，又是可再生能源。
我国风能资源丰富。平均风功率密度为100W/m2，风能资源总储量约32亿千瓦。可开发利用的陆上风能储量2.53亿千瓦，加上近海可开发利用的风能储量7.5亿千瓦，共计约10亿千瓦。截至2014年，我国风电新增装机2340万千瓦，累计装机达到1.15亿千瓦。约占全国电力总装机的10％。
风力机是将风动能转换为机械功的一种动力机械，广义地说，风力机是以太阳为热源、以大气为工质的热能转换的叶片式热力发动机。风车是最早的一种风力机械，公元前2世纪在波斯，人们利用垂直轴风车碾米。
风力机用于发电的设想，最早始于19世纪末。1887年，美国人Brush建造了第一台发电用风力机。到1918年，丹麦已拥有风力发电机120台，额定功率为5～25kW不等。
第一次世界大战后，飞机螺旋桨技术和近代气体动力学理论，为风轮叶片的设计创造了条件，出现了现代高速风力机。第二次世界大战前后，欧洲国家和美国相继建造了一批大型的风力发电机。1941年，美国建造了一台双叶片、风轮直径达53.3m的风力发电机，风速13.4m/s时，输出功率达1250kW。
1957年，Juul建造的风机，已初具现代风机雏形，风机由一个发电机和三个旋转叶片组成。
20世纪80年代美国成功开发了100kW、200kW、2000kW、2500kW、6200kW、7200kW6种系列风力发电机组。
截至2014年，全球风电整机制造商按市场份额排名前十名中，第一是丹麦维斯塔斯，其次是德国西门子、美国通用电气（GE）、中国金风科技、德国Enercon、印度Suzlon、中国国电联合动力、西班牙歌美飒、中国明阳和中国远景能源。德国西门子在海上风电市场中处于绝对领先地位。
风力机的最主要部件——风轮机与汽轮机有很多相似点：例如都是叶片式机械、都基于机翼升力理论；影响性能的主要参数都是速度比，风力机叶尖速度比λ，是叶尖圆周速度与风速之比，是风能机风能利用系数最重要的参数。汽轮机是速度比
，是叶片中径圆周速度u与级理想速度c0之比，是决定级轮周效率最重要的参数；两种机械的特性都与叶型来流角度强相关，有正攻角工况、负攻角工况和失速工况、颤振工况等；还有动态共振特性等。正是这些共通点，由汽轮机制造厂来自主开发风力机是非常合适的。
然而，风力机由于是低能头转换机械，它又有很多与汽轮机不同的特点。例如风力机都是单级、叶片数目特别少，比如只有两片、三片、四片等，而汽轮机是多级（30～40级）多叶片（每级100～200片）；风力机是低转速机械，转速只有10～30r/min，而汽轮机是高转速回转机械，有半转速机1500r/min、1800r/min，和全转速机3000r/min、3600r/min。因此，风力机一般有高增速比的齿轮箱（最近又开发了一种免齿轮箱直接驱动式风力机），而大型汽轮机一般都不用齿轮箱。
还有，风力机的叶片特别长，最长的已达到50～80m，而汽轮机的叶片最短的25mm，最长的也不过1～2m；其他与汽轮机不同的有：风力机叶片用的是非金属材料，在露天运行，运行工况恶劣，宜远程遥控，不消耗燃料，不用锅炉等化学能转换设备等。因此，汽轮机厂要自主开发风力机，就首先要弄清这些不同点，专门立项研究。正是在这样的思考下，我们编著了此书，希望对自主开发风力机有所帮助。
本书共分10章，第1章是有关风与风能的基本知识；第2～3章是风力发电技术，重点是阐述与汽轮机发电技术不同的特点；第4章风力机设计规范，对风力机设计人员有特别的设计参考价值；第5～6章专门讲风轮机的工程设计方法和数值计算，是全书的重点；第7章分析典型大型风力机的设计技术，可供风力机设计人员参考，也是本书的重点，本章还增加了5MW以上超大型风力机设计部分；第8章介绍了风力机的发电系统，重点在于系统，介绍了它们与化石燃料汽轮机发电系统的不同。第9章简要介绍几种特殊用途的风力机，例如海上风力机、低温地区风力机、高原地区风力机和免齿轮箱直接驱动式风力机等。它们与一般风力机大同小异，只是根据使用地点环境不同，加入了一些特殊措施。本章就是在分析这些不同点的基础上，着重介绍这些措施。第10章介绍了垂直轴风力机的基本知识和设计原理，给出了垂直轴风力机的典型设计数据。
风轮机的优化设计和设计风速的确定问题放在第5章。本章抛砖引玉，希望得到专家们的指正。一些有关风力机的基础资料，例如风力等级、风力机技术国家标准等放在附录，供大家参考。
本书自2007年1月第一版第一次印刷以来，承蒙广大读者的厚爱，很快销售一空，5次重印仍不能满足读者的要求。中国台湾出版商和读者也深感兴趣，购买了版权，已在中国台湾出版发行。2010年，第二版出版发行。第二版的章节和内容都做了大的改动，删除了原书的第8、第9两章；增加了第6章和第8章内容；增加的“4.2风力机设计要求”一节，放在第4章（均是第二版序号）。第二版书承蒙读者厚爱，很快又销售一空。
根据风电市场需求，2015年初，化学工业出版社决定再次修订本书，出版第三版。第三版增加了第4章：风力机设计规范；第7章增加了第7.8节、7.9节和第10章：垂直轴风力机。全书内容增加约1/4。特别是第4章：风力机设计规范，是风力机设计人员最好的设计参考资料。第10章：垂直轴风力机是有一定技术性的科普资料，为广大读者了解垂直轴风力机，提供了最基本的知识，也为想研究设计垂直轴风力机的读者，提供了一些必要的技术支持。第三版书将以最新的面目与读者见面，希望使读者对风力发电和风力机设计的最新技术有更加全面的了解。
东方电气风电有限公司研发生产风电机10余年，有自主研发叶片、发电机、控制系统及设备配套能力。有从1MW到5.5MW等多个序列的风电产品，运行的近6000余台风力发电机组分布国内陆地与近海。目前正在进行10MW海上风机的概念设计。2014年东方风电与瑞典SKAB公司合作，成套出口欧洲市场40台2.5MW直驱式风力机发电机。东方风电还拥有世界上实验功率最大的全功率试验台，能实现6MW整机全功率拖动试验、电网模拟试验、零部件试验等。本书的很多设计理念、科研成果和资料等，都是编著者在东方风电供职时总结成文的。
编著者刘万琨是第三版的总策划，并编写了第4章、第7.8、第7.9两节，以及第10章的部分内容。
本书的第三版又查阅了大量参考文献和网上资料，订正和更新了与时间相关的数据资料，并增加了许多最新资料。在此再次对文献作者致谢！
再次感谢参加第一版、第二版的编著者张志英、李银凤和帮助过本书编著的同事、朋友们。特别要感谢东方汽轮机有限公司档案馆原馆长、高级工程师侯春芳，是他提供了大量资料，并给予了诸多帮助，对编辑出版提供了很多具体指导。没有他们的帮助也就没有本书。
编著者
2015年6月30日