一、風力發電機組分類

風力發電機組主(zhu)要(yao)由兩(liang)大部(bu)分組成：

風(feng)力機(ji)部分――它將風(feng)能轉換為機(ji)械(xie)能；

發(fa)電機部分――它(ta)將機械能(neng)(neng)轉換為電能(neng)(neng)。

根據(ju)風機這兩大部分采用的(de)不同結構(gou)類型、以及(ji)它(ta)們分別采用的(de)技術方案(an)的(de)不同特征，再加上它(ta)們的(de)不同組(zu)合，風力發電(dian)機組(zu)可以有多種多樣的(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：

“水平軸式風機”――轉動軸與地(di)面平行，葉輪(lun)需隨風向(xiang)變化而調整位置；

“垂(chui)直軸式(shi)風(feng)機”――轉(zhuan)動軸與(yu)地面(mian)垂(chui)直，設計較簡(jian)單，葉輪不(bu)必隨(sui)風(feng)向改變(bian)而調整方向。

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。

葉片的數目由很(hen)多因素決定，其中包括(kuo)空氣動力效率、復雜度、成本、噪音、美學要求等(deng)等(deng)。

大(da)型(xing)風(feng)力發(fa)電機可(ke)由1、2 或者3片(pian)葉片(pian)構(gou)成。

葉(xie)片(pian)較少的(de)風(feng)力(li)發電(dian)機(ji)通常需要更(geng)高(gao)的(de)轉速以提取風(feng)中的(de)能量(liang)，因此噪音比較大。而如果(guo)葉(xie)片(pian)太(tai)多(duo)，它(ta)們之間會相互作用而降(jiang)低系統效率。目前3葉(xie)片(pian)風(feng)電(dian)機(ji)是主流。從美(mei)學角(jiao)度上(shang)看，3葉(xie)片(pian)的(de)風(feng)電(dian)機(ji)看上(shang)去較為(wei)平衡和美(mei)觀。

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。

上風向風機一般需要有某種(zhong)調向裝置來保持葉(xie)輪迎風。

而(er)下(xia)風(feng)向風(feng)機(ji)(ji)則能夠自(zi)動對(dui)準風(feng)向, 從而(er)免除了調向裝(zhuang)置。但對(dui)于下(xia)風(feng)向風(feng)機(ji)(ji), 由于一部分空氣(qi)通過塔架(jia)后(hou)再(zai)吹(chui)向葉(xie)輪(lun), 這樣, 塔架(jia)就干擾了流過葉(xie)片的(de)氣(qi)流而(er)形成所(suo)(suo)謂(wei)塔影效應(ying),使(shi)性能有所(suo)(suo)降低。

該圖片由注冊用戶"小含"提供，版權聲明反饋

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)(de)(de)槳葉(xie)通過(guo)齒輪箱及其高速(su)軸(zhou)(zhou)及萬能彈性聯(lian)(lian)軸(zhou)(zhou)節將轉矩(ju)傳(chuan)遞到發電機的(de)(de)(de)傳(chuan)動軸(zhou)(zhou),聯(lian)(lian)軸(zhou)(zhou)節具有很好的(de)(de)(de)吸收(shou)阻(zu)尼和震動的(de)(de)(de)特性，可(ke)吸收(shou)適量的(de)(de)(de)徑向、軸(zhou)(zhou)向和一定(ding)角度的(de)(de)(de)偏(pian)移(yi)，并且聯(lian)(lian)軸(zhou)(zhou)器可(ke)阻(zu)止機械裝置(zhi)的(de)(de)(de)過(guo)載。

而(er)直驅型風機(ji)則另辟(pi)蹊徑，配(pei)合(he)采(cai)用(yong)了(le)多項先(xian)進技術(shu)，槳葉的(de)轉矩可以不通過(guo)齒輪箱增速(su)而(er)直接傳遞到(dao)發電(dian)機(ji)的(de)傳動軸，使風機(ji)發出的(de)電(dian)能(neng)同樣能(neng)并網輸出。這樣的(de)設計(ji)簡化了(le)裝置(zhi)的(de)結(jie)構，減少了(le)故障幾(ji)率，優(you)點(dian)很多，現多用(yong)于大型機(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)槳距(ju)（失速(su)型）機(ji)組(zu)”――槳葉(xie)與輪(lun)轂的連接是固定(ding)的。當(dang)風(feng)(feng)速(su)變化時，槳葉(xie)的迎風(feng)(feng)角度不能隨之變化。由于定(ding)槳距(ju)（失速(su)型）機(ji)組(zu)結構簡單、性能可靠，在20 年來(lai)的風(feng)(feng)能開(kai)發利用(yong)中一直占(zhan)據主(zhu)導地位。

“變槳距機組”――葉(xie)(xie)片可以繞葉(xie)(xie)片中心軸旋轉，使葉(xie)(xie)片攻(gong)角可在一定(ding)范圍內（一般0－90度(du)）調節變化，其性能比定(ding)槳距型(xing)提高許多，但結構也趨于(yu)復雜，現(xian)多用(yong)于(yu)大型(xing)機組上。

7、按照葉輪轉速是否恒定可分為：

“恒速風力發(fa)電機組”――設計簡(jian)單(dan)可靠，造(zao)價低，維護量少(shao)，直接并網；缺點是：氣動效(xiao)率低，結構載荷高，給電網造(zao)成電網波動，從電網吸收無功功率。

“變速(su)風力(li)發(fa)電機(ji)組”――氣動效率(lv)高(gao)(gao)，機(ji)械應力(li)小，功率(lv)波動小，成(cheng)本(ben)效率(lv)高(gao)(gao)，支(zhi)撐結構輕(qing)。缺點是：功率(lv)對電壓降敏(min)感，電氣設備的價格較高(gao)(gao)，維護(hu)量(liang)大。現常用(yong)于大容量(liang)的主(zhu)力(li)機(ji)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(zhi)要選用適(shi)當(dang)的變流裝置，它們都可以(yi)用于(yu)變速運行風(feng)機。

異步發電(dian)機按其轉(zhuan)子結構不(bu)同(tong)又可(ke)分為：

(a) 籠(long)型(xing)異步發電機――轉(zhuan)子為籠(long)型(xing)。由于結構簡單可靠、廉價、易于接入電網，而在(zai)小、中(zhong)型(xing)機組(zu)中(zhong)得到大量的使(shi)用(yong)。

(b) 繞線式雙(shuang)饋(kui)異(yi)步發電機――轉(zhuan)子為(wei)線繞型。定(ding)子與(yu)電網直接連接輸送電能(neng)，同時繞線式轉(zhuan)子也經過變頻器控制向電網輸送有功或無功功率。

同步發電機型(xing)按其產(chan)生旋(xuan)轉磁(ci)場的磁(ci)極的類型(xing)又可分為：

(a) 電(dian)(dian)勵磁(ci)(ci)同步發電(dian)(dian)機――轉子為線繞(rao)凸極式磁(ci)(ci)極，由(you)外接直流電(dian)(dian)流激磁(ci)(ci)來(lai)產生(sheng)磁(ci)(ci)場。

(b) 永(yong)磁(ci)同(tong)步發電(dian)機――轉(zhuan)子(zi)為鐵氧體材料制(zhi)造的永(yong)磁(ci)體磁(ci)極(ji)(ji)，通常為低速多極(ji)(ji)式，不用外界激(ji)磁(ci)，簡(jian)化(hua)了發電(dian)機結構，因而具有多種優勢。

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(yi)種很(hen)有發(fa)展前途的(de)機型。

“低壓風力(li)發電機”――輸出端電壓為(wei)1kV 以下(xia)，目前市(shi)面上大多為(wei)此機型。

10、根據風機的額定功率化分，一般可分為：

微型(xing)機(ji)：10 kW 以下

小型機：10 kW 至(zhi)100 kW

中(zhong)型機：100 kW 至1000 kW

大型機(ji)：1000 kW 以上（MW 級風(feng)機(ji)）

二、垂直軸風力發電機和水平軸的區別

1、發電(dian)(dian)機不(bu)同：垂(chui)直軸的(de)(de)發電(dian)(dian)機一般采用無(wu)鐵芯的(de)(de)永(yong)磁(ci)盤(pan)式電(dian)(dian)機或外(wai)轉(zhuan)子(zi)電(dian)(dian)機，啟動力矩(ju)小(xiao)，微(wei)風(feng)(feng)就能啟動，相當(dang)適(shi)(shi)合(he)在(zai)城(cheng)市或者像中國南方等(deng)低(di)(di)風(feng)(feng)速地區使用；水平(ping)軸的(de)(de)發電(dian)(dian)機一般采用造價低(di)(di)廉的(de)(de)有鐵芯發電(dian)(dian)機，啟動力矩(ju)往(wang)往(wang)較大(da)，不(bu)適(shi)(shi)合(he)在(zai)城(cheng)市道路、以及中國南方等(deng)低(di)(di)風(feng)(feng)速使用。

2、風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)葉結(jie)構(gou)不(bu)同：垂(chui)直軸的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力發(fa)電機(ji)(ji)是萬向(xiang)受(shou)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)垂(chui)直式結(jie)構(gou)，不(bu)管任何方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)來(lai)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)，均保持(chi)同一方(fang)向(xiang)轉動(dong)，更(geng)好的(de)(de)(de)利(li)用(yong)了(le)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)能(neng)(neng)；而水平軸的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力發(fa)電機(ji)(ji)有(you)個(ge)專(zhuan)門用(yong)來(lai)調(diao)節風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力發(fa)電機(ji)(ji)受(shou)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)尾巴，每次風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)來(lai)時，首先得(de)把風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)迎風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)方(fang)向(xiang)調(diao)整，這樣不(bu)僅浪費了(le)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)能(neng)(neng)，同時水平式的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)力發(fa)電機(ji)(ji)與支(zhi)撐該電機(ji)(ji)的(de)(de)(de)法蘭之間還得(de)安裝一個(ge)傳動(dong)的(de)(de)(de)軸承(cheng)，該軸承(cheng)傳動(dong)多了(le)，會(hui)產生機(ji)(ji)械疲(pi)勞，造成風(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)機(ji)(ji)容易(yi)折(zhe)斷或者脫落(luo)。

3、同(tong)等風速條(tiao)件下垂直軸發電效率比(bi)水平式的(de)要高，特別是低(di)風速地區(qu)。

4、在(zai)高風速(su)地(di)區(qu)，垂直軸(zhou)風力發電機(ji)要比水平式的(de)更加安全穩定；另外，國內外大量(liang)的(de)案例證明，水平式的(de)風力發電機(ji)在(zai)城市地(di)區(qu)經常不轉動，在(zai)北方、西(xi)北等高風速(su)地(di)區(qu)又經常容易(yi)出現風機(ji)折斷(duan)、脫落等問(wen)題，傷及(ji)路上(shang)行人與車(che)輛等危險(xian)事故。

5、風(feng)(feng)(feng)(feng)能(neng)利用(yong)率 ，中國空(kong)氣(qi)動力(li)研究與(yu)發展中心(xin)曾作過(guo)相關(guan)水(shui)(shui)平軸風(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)發電機的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)洞(dong)實驗，實測的(de)(de)(de)利用(yong)率在(zai)(zai)(zai) 23%-29%左右(you) 。經過(guo)中國空(kong)氣(qi)動力(li)研究與(yu)發展中心(xin)的(de)(de)(de)實驗表明垂直軸的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)能(neng)利用(yong)率在(zai)(zai)(zai)40%以上。另外，在(zai)(zai)(zai)實際環(huan)境中風(feng)(feng)(feng)(feng)向是經常變化的(de)(de)(de)，水(shui)(shui)平軸風(feng)(feng)(feng)(feng)輪(lun)的(de)(de)(de)迎風(feng)(feng)(feng)(feng)面(mian)不可能(neng)始終對著風(feng)(feng)(feng)(feng)，這就引起了"對風(feng)(feng)(feng)(feng)損(sun)失(shi)"，而垂直軸風(feng)(feng)(feng)(feng)輪(lun)則不存在(zai)(zai)(zai)這個問題(ti) ，因(yin)此在(zai)(zai)(zai)考慮(lv)了對風(feng)(feng)(feng)(feng)損(sun)失(shi)之后，垂直軸風(feng)(feng)(feng)(feng)輪(lun)的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)能(neng)利用(yong)率完全(quan)超(chao)過(guo)水(shui)(shui)平軸風(feng)(feng)(feng)(feng)輪(lun)。

綜合各種因素來看垂直軸風力發電機是未來風電的(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)方向，由于水平(ping)軸(zhou)風(feng)機在中(zhong)國已有(you)近(jin)20年(nian)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產及(ji)發(fa)展(zhan)，垂直軸(zhou)的(de)(de)(de)(de)開發(fa)生(sheng)產也就是近(jin)幾年(nian)的(de)(de)(de)(de)時間，所(suo)以隨著(zhu)其優(you)勢的(de)(de)(de)(de)不端顯現，會(hui)像水平(ping)軸(zhou)一樣逐步普及(ji)的(de)(de)(de)(de)。