一、風力發電機組分類

風力發電機組主要由兩大部(bu)分(fen)組成：

風(feng)力機部分――它將風(feng)能(neng)轉換為機械能(neng)；

發電機(ji)部分――它將機(ji)械能轉換為電能。

根據風機這兩大部分采(cai)用的(de)(de)不(bu)同(tong)結構(gou)類型(xing)、以及它們分別采(cai)用的(de)(de)技術方案的(de)(de)不(bu)同(tong)特征，再(zai)加(jia)上(shang)它們的(de)(de)不(bu)同(tong)組合(he)，風力(li)發電機組可以有多種(zhong)多樣(yang)的(de)(de)分類。

1、按照風機旋轉主軸的方向（即主軸與地面相對位置）分類，可分為：

“水平軸式(shi)風(feng)機”――轉(zhuan)動軸與地(di)面(mian)平行，葉(xie)輪需隨風(feng)向(xiang)變化而調整位(wei)置；

“垂(chui)直軸式(shi)風(feng)機”――轉動軸與地面垂(chui)直，設計較簡單，葉輪不必(bi)隨風(feng)向(xiang)改變而調整方向(xiang)。

2、按照槳葉受力方式可分成“升力型風機”或“阻力型風機”。

3、按照槳葉數量分類可分為“單葉片”、“雙葉片”、“三葉片”和“多葉片”型風機。

葉(xie)片的數(shu)目由(you)很(hen)多(duo)因素決(jue)定，其中(zhong)包(bao)括空氣動(dong)力效率、復雜度、成本(ben)、噪(zao)音、美學要求等等。

大型風力發電機可由(you)1、2 或(huo)者3片葉片構(gou)成。

葉(xie)片(pian)較少的風(feng)力發電機通常(chang)需要更(geng)高的轉(zhuan)速(su)以提取(qu)風(feng)中的能量，因此噪音比較大(da)。而(er)如(ru)果葉(xie)片(pian)太多，它們之間(jian)會相互作用(yong)而(er)降低系(xi)統效率。目前3葉(xie)片(pian)風(feng)電機是主流。從(cong)美(mei)學(xue)角度上(shang)看，3葉(xie)片(pian)的風(feng)電機看上(shang)去較為平衡和美(mei)觀(guan)。

4、按照風機接受風的方向分類，則有“上風向型”――葉輪正面迎著風向（即在塔架的前面迎風旋轉）和“下風向型”――葉輪背順著風向，兩種類型。

上風向(xiang)風機(ji)一般(ban)需要(yao)有某(mou)種調向(xiang)裝(zhuang)置來保(bao)持葉輪迎風。

而(er)(er)下(xia)風(feng)向(xiang)風(feng)機則能夠自動(dong)對(dui)準風(feng)向(xiang), 從而(er)(er)免除(chu)了調(diao)向(xiang)裝置。但對(dui)于(yu)下(xia)風(feng)向(xiang)風(feng)機, 由于(yu)一部(bu)分空氣(qi)通過(guo)塔(ta)架后再吹向(xiang)葉輪, 這樣, 塔(ta)架就(jiu)干擾了流過(guo)葉片的(de)氣(qi)流而(er)(er)形成所謂塔(ta)影效應,使性能有所降低。

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5、按照功率傳遞的機械連接方式的不同，可分為“有齒輪箱型風機”和無齒輪箱的“直驅型風機”。

有齒輪箱型風機的(de)槳葉通過(guo)齒輪箱及其高速軸(zhou)及萬能彈性聯軸(zhou)節將轉(zhuan)矩傳(chuan)遞(di)到發電(dian)機的(de)傳(chuan)動(dong)軸(zhou),聯軸(zhou)節具有很(hen)好(hao)的(de)吸收阻(zu)尼和震動(dong)的(de)特性，可吸收適量的(de)徑向(xiang)、軸(zhou)向(xiang)和一定角度的(de)偏(pian)移，并且聯軸(zhou)器可阻(zu)止機械裝置的(de)過(guo)載。

而直(zhi)驅型風機(ji)則另(ling)辟蹊徑(jing)，配合采用了(le)(le)多項先(xian)進技術，槳葉的(de)轉矩可以不通過齒輪箱增速而直(zhi)接傳遞到發(fa)電機(ji)的(de)傳動軸，使(shi)風機(ji)發(fa)出的(de)電能同樣能并(bing)網(wang)輸出。這樣的(de)設計(ji)簡化了(le)(le)裝置的(de)結構，減(jian)少(shao)了(le)(le)故(gu)障幾率，優點很多，現(xian)多用于大(da)型機(ji)組上。

6、根據按槳葉接受風能的功率調節方式可分為：

“定(ding)(ding)槳距（失速(su)型）機組”――槳葉與輪轂的連接是固定(ding)(ding)的。當風速(su)變(bian)化(hua)(hua)時，槳葉的迎(ying)風角度不(bu)能(neng)隨之變(bian)化(hua)(hua)。由(you)于定(ding)(ding)槳距（失速(su)型）機組結構簡單、性能(neng)可靠，在(zai)20 年來的風能(neng)開發利(li)用中一直(zhi)占據主導(dao)地位。

“變槳距機組”――葉片(pian)可以繞葉片(pian)中心軸旋轉，使葉片(pian)攻角可在一定范(fan)圍內(nei)（一般(ban)0－90度）調節變化，其性能比定槳距型(xing)提高許多，但結(jie)構也趨于(yu)復雜，現多用于(yu)大型(xing)機組上。

7、按照葉輪轉速是否恒定可分為：

“恒(heng)速風力發電(dian)(dian)機組”――設(she)計簡單可靠，造(zao)價低，維護量少，直接(jie)并網(wang)；缺點是：氣動效率(lv)低，結(jie)構載荷高(gao)，給電(dian)(dian)網(wang)造(zao)成電(dian)(dian)網(wang)波動，從電(dian)(dian)網(wang)吸收無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率(lv)。

“變速風力(li)發電(dian)(dian)(dian)機組(zu)”――氣(qi)動(dong)效(xiao)率高，機械(xie)應力(li)小，功率波動(dong)小，成本效(xiao)率高，支撐結(jie)構輕(qing)。缺點(dian)是(shi)：功率對電(dian)(dian)(dian)壓(ya)降敏感，電(dian)(dian)(dian)氣(qi)設備的(de)價(jia)格(ge)較高，維護量大。現常用于大容量的(de)主力(li)機型。

8、根據風力發電機組的發電機類型分類，可分為兩大類：“異步發電機型” “同步發電機型”

只要選用適(shi)當的(de)變(bian)流裝置，它們都可以(yi)用于變(bian)速運行風(feng)機。

異步發電機按其轉子結(jie)構不同又可分(fen)為：

(a) 籠型異步發電機(ji)――轉(zhuan)子為籠型。由(you)于結構簡單可靠、廉價、易于接入電網，而在小、中型機(ji)組中得到(dao)大量的(de)使用。

(b) 繞線式雙饋異步(bu)發電(dian)(dian)機――轉子(zi)為(wei)線繞型(xing)。定子(zi)與(yu)電(dian)(dian)網直(zhi)接(jie)連接(jie)輸送(song)電(dian)(dian)能，同時繞線式轉子(zi)也經過變(bian)頻器控制(zhi)向電(dian)(dian)網輸送(song)有(you)功或無(wu)功功率。

同步(bu)發電機型(xing)按(an)其產生旋轉磁場的磁極的類型(xing)又可分(fen)為：

(a) 電(dian)勵磁(ci)(ci)同步發電(dian)機(ji)――轉子(zi)為線繞凸極式磁(ci)(ci)極，由外接直(zhi)流(liu)電(dian)流(liu)激磁(ci)(ci)來(lai)產(chan)生磁(ci)(ci)場。

(b) 永(yong)(yong)磁同步發(fa)電機(ji)――轉子為鐵氧體(ti)材料制造的永(yong)(yong)磁體(ti)磁極，通(tong)常(chang)為低(di)速(su)多極式(shi)，不用(yong)外(wai)界激(ji)磁，簡化了發(fa)電機(ji)結構，因而具有多種優(you)勢。

9、根據風機的輸出端電壓高低化分，一般可分為：

“高壓風力發電機”――風力發電機輸出端電壓為10~20kV，甚至40kV，可省掉風機的升壓變壓器直接并網。它與直驅型，永磁體磁極結構一起組成的同步發電機總體方案，是目前風力發電機中一種很有發(fa)展前(qian)途(tu)的機型。

“低壓(ya)風(feng)力發電機(ji)”――輸出端電壓(ya)為1kV 以下，目前市面上大多(duo)為此機(ji)型。

10、根據風機的額定功率化分，一般可分為：

微型(xing)機：10 kW 以下(xia)

小型(xing)機：10 kW 至100 kW

中型機(ji)：100 kW 至1000 kW

大(da)型機：1000 kW 以上（MW 級風(feng)機）

二、垂直軸風力發電機和水平軸的區別

1、發(fa)(fa)電(dian)機不同：垂(chui)直軸(zhou)的(de)發(fa)(fa)電(dian)機一般采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)無鐵芯的(de)永磁盤式電(dian)機或(huo)外(wai)轉(zhuan)子電(dian)機，啟(qi)動力(li)矩(ju)小，微風就能啟(qi)動，相當(dang)適合(he)在城市或(huo)者(zhe)像中國(guo)南方等(deng)低(di)風速地區使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)；水平軸(zhou)的(de)發(fa)(fa)電(dian)機一般采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)造價(jia)低(di)廉的(de)有鐵芯發(fa)(fa)電(dian)機，啟(qi)動力(li)矩(ju)往(wang)往(wang)較(jiao)大(da)，不適合(he)在城市道路、以及(ji)中國(guo)南方等(deng)低(di)風速使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)。

2、風(feng)(feng)(feng)(feng)葉結(jie)構不(bu)同(tong)：垂直軸的(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發電(dian)機(ji)(ji)是(shi)萬向受(shou)風(feng)(feng)(feng)(feng)的(de)垂直式(shi)結(jie)構，不(bu)管任何方(fang)向的(de)來(lai)風(feng)(feng)(feng)(feng)，均保持同(tong)一方(fang)向轉(zhuan)動(dong)(dong)，更好的(de)利用(yong)了風(feng)(feng)(feng)(feng)能(neng)；而(er)水(shui)(shui)平軸的(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發電(dian)機(ji)(ji)有(you)個專門用(yong)來(lai)調節(jie)風(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發電(dian)機(ji)(ji)受(shou)風(feng)(feng)(feng)(feng)方(fang)向的(de)尾巴，每次(ci)風(feng)(feng)(feng)(feng)來(lai)時，首先得把風(feng)(feng)(feng)(feng)機(ji)(ji)的(de)迎風(feng)(feng)(feng)(feng)方(fang)向調整，這樣不(bu)僅浪(lang)費了風(feng)(feng)(feng)(feng)能(neng)，同(tong)時水(shui)(shui)平式(shi)的(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發電(dian)機(ji)(ji)與支撐該電(dian)機(ji)(ji)的(de)法(fa)蘭之(zhi)間還得安裝一個傳(chuan)動(dong)(dong)的(de)軸承，該軸承傳(chuan)動(dong)(dong)多了，會(hui)產(chan)生機(ji)(ji)械疲勞，造成風(feng)(feng)(feng)(feng)機(ji)(ji)容(rong)易折斷或者脫落。

3、同(tong)等風速條件下垂(chui)直(zhi)軸發電效率(lv)比水平式的要(yao)高，特別是低風速地(di)區。

4、在(zai)高(gao)風速地(di)區，垂直(zhi)軸風力發電機要比水(shui)平式的更加安(an)全(quan)穩定(ding)；另(ling)外，國內外大量的案例證明，水(shui)平式的風力發電機在(zai)城市地(di)區經(jing)常不(bu)轉動，在(zai)北方、西北等(deng)高(gao)風速地(di)區又(you)經(jing)常容易出現風機折斷、脫落(luo)等(deng)問題，傷及路上行人與車輛等(deng)危(wei)險事故。

5、風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)能(neng)利(li)用率(lv)(lv) ，中國空(kong)(kong)氣動力研(yan)究與發(fa)展中心(xin)曾作(zuo)過相關水平軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力發(fa)電(dian)機的風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)洞實驗，實測的利(li)用率(lv)(lv)在(zai) 23%-29%左右 。經(jing)過中國空(kong)(kong)氣動力研(yan)究與發(fa)展中心(xin)的實驗表明垂(chui)直軸(zhou)(zhou)的風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)能(neng)利(li)用率(lv)(lv)在(zai)40%以上。另外，在(zai)實際環境中風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)向(xiang)是經(jing)常(chang)變化的，水平軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)輪(lun)(lun)的迎風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)面不(bu)可能(neng)始終(zhong)對(dui)著風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)，這(zhe)就(jiu)引起了"對(dui)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)損(sun)失"，而垂(chui)直軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)輪(lun)(lun)則不(bu)存在(zai)這(zhe)個問題(ti) ，因此在(zai)考慮了對(dui)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)損(sun)失之(zhi)后(hou)，垂(chui)直軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)輪(lun)(lun)的風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)能(neng)利(li)用率(lv)(lv)完全(quan)超(chao)過水平軸(zhou)(zhou)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)輪(lun)(lun)。

綜合各種因素來看垂直軸風力發電機是未來風電的發(fa)展方向，由(you)于水平軸風機在中國已有近20年的生產(chan)及發(fa)展，垂(chui)直軸的開發(fa)生產(chan)也(ye)就是(shi)近幾(ji)年的時間，所以隨著其優勢的不端顯現，會像水平軸一樣逐步(bu)普及的。