垂直轴风力发电机的优缺点垂直轴风力发电机和水平轴的区别

  风能作为一种可再生、无污染的新能源，既节能减排、节约环保又无后期大量电费支出，因而被大范围的应用。小型微风发电机由于性能好价格低，所以能走进千家万户；还可与太阳能资源进行互补，并在短时间内收回投资。垂直轴风力发电机由于结构的新颖性受到用户青睐，在公园、景区被大量采用。垂直轴风力发电机的优缺点有哪些？和水平轴有何区别？下面为大家介绍垂直轴风力发电机的优缺点及与水平轴的区别。

  1.总体性能指标高。在构造上运用了直叶片和三角形双支点设计，并且主要受力点集中于轮毂，解决了叶片脱落、断裂和叶片飞出等问题，垂直轴风力发电机的叶片按相同的角度差形成圆周，这样设计的目的能够更好的降低对中心支架的压力；另外，齿轮箱、减速箱和传动装置等一系列的辅助设备都可放置在离地面相对近的工作平台上，减轻了风机本身的重量，某些特定的程度上减少了风机的构造和维护成本，并且垂直轴风机可利用于建筑集成上，有利于城市建设。

  2.降低噪音污染。采用了水平面旋转以及叶片应用飞机翼型原理设计，使得噪音降低到在自然环境下测量不到的程度。

  3.不要安设辅助系统。垂直轴风机和水平轴风机相比，由于垂直轴风机的叶片旋转平面平行于地面，这样使得对风能的获取可以来自各个方向，不需要像水平轴风机那样增加偏航装置来调节接受风能的方向，总体结构上变的更加的简单，某些特定的程度上减小了风机运行产生的振动，提升了其可靠性。

  4.抗风能力强。水平旋转和三角形双支点设计原理，使得它受风的压力小，可以抵抗每秒45米的台风。

  5.叶片构造简单。由于垂直轴风机叶片对风能的捕获能力增强了，叶片受风力旋转时只受风机的压力以及旋转离心力对叶片的张力，所以对叶片材料的要求程度降低，选用的材料更加的通用，减少了购买叶片的成本。

  6.转速范围变大。垂直轴风力发电机相比于水平轴风机，其能够达到的最大转速要比水平轴风机高的多，在强风速下的运行稳定性比水平轴风机好，最大值能承受60m/s的高强度风速。只要控制策略和风机本身材料选择正真适合，垂直轴风机对风能的利用要远远地大于水平轴风机。

  一是垂直轴风机的启动性能指标比水平轴风机差，二是叶片在旋转一周中，在有些位置产生负力矩，导致风机输出效率低；三是所有风电机组的共同问题：抗震动问题，尤其是大型风机的震动问题；四是由于风是一种不确定的实时变化的因素，风力发电的输出功率的稳定性不如传统意义上的火力发电，导致波动大不容易并网。

  水平轴风力发电机的叶片设计，普遍采用的是动量—叶素理论，风轮各叶片之间的干扰也十分强烈，整个流动很复杂，如果仅仅依靠叶素理论是绝对没办法得出准确结果的。

  垂直轴风力发电机的叶片设计，以前也是按照水平轴的设计方法，依靠叶素理论来设计。由于垂直轴风轮的流动比水平轴更为复杂，是典型的大分离非定常流动，不适合用叶素理论做多元化的分析、设计。

  水平轴风力发电机的叶片在旋转一周的过程中，受惯性力和重力的综合作用，惯性力的方向是随时变化的，而重力的方向始终不变，这样叶片所受的就是一个交变载荷，这对于叶片的疲劳强度是非常不利的。另外，水平轴的发电机都置于几十米的高空，这给发电机的安装、维护和检修带来了很多的不便。

  垂直轴风轮的叶片在旋转的过程中的受力情况要比水平轴的好的多，由于惯性力与重力的方向始终不变，所受的是恒定载荷，因此疲劳寿命要比水平轴风轮长。同时，垂直轴的发电机可以放在风轮的下部或是地面，便于安装和维护。

  水平轴风轮的起动性能好已经是个共识，但是根据中国空气动力研究与发展中心对小型水平轴风力发电机所做的风洞实验来看，起动风速一般在4～5m/s之间，最大的居然达到5.9m/s，这样的起动性能显然是不能令人满意的。垂直轴风轮的起动性能差也是业内的共识，特别是对于Darrieus式Ф型风轮，绝对没自启动能力，这也是限制垂直轴风力发电机应用的一个原因。但是，对于Darrieus式H型风轮，却有相反的友昌乎结论。根据笔者的研究发现，只要翼型和安装角选择正真适合，完全能得到十分好的起动性能，通过双涡轮式垂直轴风力发电机、垂直轴风力发电机、鼠笼式垂直轴风力发电机的风洞实验来看，这种Darrieus式H型风轮的起动风速只需要2m/s，优于上述的水平轴风力发电机。

  一共可分为四种，悬臂式、负载平衡式、风轮机与发电机一体式、分离式，经过对比，发现：

  （1）负载平衡式垂直轴风力发电机由于在结构设计尤其是主要部件方面采用对称式布局，所以从结构上大幅度的提升了垂直轴风力发电机的运行性能、运行寿命和装配工艺性能。该产品总体结构尺寸小，拥有非常良好的装配工艺性，而且运输安装方便、维修性能好，与传统垂直轴风力发电机相比，具有非常明显的技术优势和成本优势。

  （2）分离式风轮机从原理及结构上保证了新型负载平衡式垂直轴风力发电机的运行效率，极大提高了运行寿命，并且具有维护性能好、安装便捷、总体制造成本低等优点。因此，分离式风轮机具有很大的实用价值，而且对于同类不一样的功率的垂直轴风力发电机也具有推广价值。