前言

能源生产利用对生态环境产生的损害，是中国环境问题的核心。大量直接燃煤造成的大气污染，过度消耗生物资源引起的生态环境破坏，以及温室气体排放是其主要的问题。因此，我国政府把开发无污染的可再生能源作为国家能源可持续发展战略的重要组成部分。同时随着煤炭、石油等能源的逐渐减少，人类越来越重视可再生能源的利用。风能在转换成电能的过程中，只降低了气流的速度，没有给大气造成任何污染。用风力发电，可减少常规能源的消耗，从而减少温室气体的排放，对保护环境和生态平衡，以及改善能源结构具有重要意义。风力发电是可再生能源中最廉价、最有希望的能源，而且是一种不污染环境的“绿色能源”。

经过潜心研究、国外引进、技术交流、单机研制、重点攻关、样机运营、市场推广等几个重要发展阶段，我国风力发电开发在科研水平、设备制造、风场运行等方面已经初具规模，取得了明显的经济效益和社会效益。然而，虽然我国是最早利用风能的国家，但是风力发电技术特别是理论研发方面起步较晚，目前与世界先进风力发电技术相比还存在不小差距。

在风力机运行当中，风向和风速是时刻在变化的，所以风能具有能量密度低、随机性和不稳定性等特点，且风力发电场大多集中在拥有巨大风能资源的高山、荒野、海滩、海岛等偏远地区，其工作自然环境十分恶劣。其次，风力发电机组是涉及机械、电力、电子、液压、控制、计算机、空气动力学等多学科的综合性高技术系统工程，在真实的风力机上进行实验研究，需要耗费大量的人力、物力、财力。最后，随着风力发电在世界的广泛应用，为降低风力发电成本、提高风能利用效率，风力机单机容量越来越大，同时风力机输出电能到与之相连的电网，这都给实验操作人员的人身安全，以及实验不当给整个电网的安全带来安全隐患。因此单纯依靠传统的物理实验研究手段对风力发电研究来说是不可行的，仿真技术因不受气象条件的限制，且投入低、安全性高等优点，逐渐在风力发电机组的研究和测试领域得到了越来越广泛的应用。

目前有很多用于风力发电研究的仿真软件，其中主要有MATLAB/Simulink和GH Bladed。MATLAB/Simulink和GH Bladed各有侧重点，在MATLAB中，风力机各组件可以通过编程或通过Simulink库模块搭建模型来实现仿真；GH Bladed软件偏重于风力机的载荷计算，在Bladed软件中，风力机各组件可以通过打开的工具图标界面，进行参数设置来完成仿真。本书分为10章，内容包括风力机原理和结构、MATLAB基础、Bladed基础、风和风速、风力机载荷分析与计算、变速变桨距水平轴风力机仿真、电气伺服变桨执行机构、液压伺服变桨机构、风力机功率控制策略、风电场监控与数据采集系统仿真等。在此基础上，借助MATLAB/Simulink和GH Bladed仿真软件，通过大量实例对相关理论知识点，作了详细的仿真研究和分析。

2005年前后，风力发电在中国获得了前所未有的高度重视和快速发展，也从那时起作者在上海交通大学开始攻读博士学位，并开始了风力发电的科学研究工作，可以说作者是伴随中国风电的高速发展一路走来。本书内容是作者在博士、博士后期间风力发电技术研究的心血和结晶，在此期间，作者得到了博士生导师上海交通大学王志新教授、博士后流动站导师上海交通大学王杰教授、工作站导师江苏自动化研究所顾浩研究员的悉心指导和帮助，在本书成稿之际，作者愿借此机会向他们致以衷心的谢意！另外，博士后工作期间，作者得到了连云港杰瑞电子公司的徐大林总经理、方纪村副总经理、风电事业部陈建华部长等同事在科研方面的大力支持和帮助，在此也向他们表示衷心的感谢！本书的撰写还得到了硕士研究生牛硕丰、张少帅的帮助，在此也向他们表示感谢！

感谢电子工业出版社工作人员的热情帮助，没有他们的辛勤工作，本书也不可能这样快与读者见面！

在撰写本书期间，作者得到了山西省自然科学基金（No.2013011023-5）和太原科技大学博士启动基金（No.20122029）的大力支持，作者也借此机会向山西省自然科学基金委和太原科技大学有关部门表示感谢！

限于作者水平，书中不妥之处在所难免，恳请读者批评指正！

作者

2013年11月