前言

随着风能研发技术创新的快速进步与大型商业化风电场建设的成功运作，风力发电已成为当今世界应用最广、效果最佳、商业化最成功的可再生清洁能源之一。可以预见，随着世界各国对能源与环境问题越来越重视，在未来一段时间内全球风力发电仍将保持高速发展态势，与之相应的风能利用技术也将被赋予新的内涵、面临新的挑战。未来风力发电机组将不断朝着大型化与大规模化发展，即单机容量的大型化和风电场的大规模化。在不断提高风力机气动性能的前提下，如何提高风力发电机组的可靠性、可维护性和抵抗各种极端气候条件的能力等方向受到了越来越多的关注。这其中，适用于寒冷气候条件的风力机研究便是近年来受到国际上普遍重视的一个重要方向。

根据国际能源署（IEA）的风能项目（Wind Energy Project）“任务19：寒冷气候条件下风能利用（Task19:Wind Energy in Cold Climate）”在2016年6月的最新报告中显示，寒冷气候条件下的世界风能资源储量约为69GW。因此，可以说世界上风能利用较好的国家大部分都处于寒冷气候地区或每年要遭受一定时间的寒冷气候条件，如北美、北欧、亚洲中北部与其他部分地区等。寒冷气候带给风力机的两个主要问题就是低温和结冰，尤其是结冰。结冰会改变风力机叶片翼型，影响风力机的气动特性，降低风力机效率，影响整个风电场的输出；结冰还会改变叶片的载荷分布和结构特性，影响风力机的结构强度及疲劳寿命，使风力机产生安全隐患，严重的会发生事故。为此，世界各国都对风力机结冰与防除冰技术进行了研究，如从2002年开始，国际能源署就设立了“寒冷气候风能”这一项目，收集相关信息和最近科技成果，至今这一项目仍在继续。然而，虽然进行了多年的研究，对风力机结冰的机理、结冰气候条件等有了充分的认识，但目前仍然没有非常理想、高效、低成本的防冰与除冰技术，准确可靠的结冰探测与预报技术也仍在研发中。

目前，国内风力机结冰研究还未充分开展，相关资料亦不多。东北农业大学风能研究团队从2008年便开始进行风力机结冰的相关研究，编著本书的目的正是希望为我国广大从事风能研究与开发的科技工作者提供一个了解风力机结冰问题的窗口，通过收集的信息以及研究的成果为欲从事风力机结冰研发的研究者们提供一个研究基础和借鉴。同时也希望本书能起到抛砖引玉的作用，使国内风能业界更加关注风力机的结冰问题。本书的内容丰富，涉及寒冷地区风能利用现状、结冰基础理论、风力机叶片结冰模型分析及计算、结冰与防除冰试验技术、结冰对风力机性能影响研究、结冰探测与预报技术、现有风力机的防结冰和除冰技术以及垂直轴风力机的结冰研究进展等。书中的部分成果得到了国家自然科学基金（No:51576037、10702015）的资助，作者表示衷心感谢。

本书由李岩、王绍龙和冯放编著，在撰写过程中得到了国内外专家学者的大力帮助，如中国空气动力研究与发展中心的易贤研究员、杜雁霞研究员、李伟斌助理研究员，四川大学的周志宏副教授为本书提供了大量的结冰基础理论资料和风力机结冰计算程序与结果等，作者对此表示衷心的感谢。日本鸟取大学的田川公太朗准教授，内蒙古工业大学的汪建文教授，东北农业大学的李文哲、陈海涛、刘建禹和王忠江等教授都为本书提出了宝贵的意见和建议。东北农业大学风能研究团队的各位师生为本书的编写进行了大量文献收集和编辑等工作，包括张影微高级工程师、郭文峰讲师、李晶宇工程师等以及李建业、郑玉芳、赵守阳、孙策、曲春明、刘钦东、石磊、王农祥、白荣彬、张婷婷、唐静、和庆斌等研究生。团队成员的共同努力才使得本书顺利付梓出版！

然而，限于作者的水平与能力，书中难免存在不足与错误之处，恳请读者批评指正，如有建议也请不吝赐教，以期不断改进和提高！

作者

2017年1月于东北农业大学