一、風力發電機組分類

風力發電機組主要由兩大部分(fen)組(zu)成：

風力機部分――它將風能(neng)轉換(huan)為機械能(neng)；

發電機部分――它將機械(xie)能轉換為電能。

根(gen)據風(feng)機這兩大部分(fen)采用(yong)的(de)(de)(de)不同(tong)結構(gou)類(lei)型、以及它們(men)分(fen)別采用(yong)的(de)(de)(de)技術(shu)方(fang)案的(de)(de)(de)不同(tong)特征(zheng)，再加(jia)上它們(men)的(de)(de)(de)不同(tong)組合(he)，風(feng)力發電機組可以有多種多樣的(de)(de)(de)分(fen)類(lei)。

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(zhuan)動軸與地(di)面平行，葉輪需隨風向變化而調整位置(zhi)；

“垂直軸式風(feng)機”――轉動軸與地面垂直，設計(ji)較(jiao)簡單，葉輪不必隨風(feng)向(xiang)改變而調整方(fang)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。

葉片的數目(mu)由很多因素決定，其中包括空氣動力(li)效率、復(fu)雜度、成(cheng)本、噪音、美學(xue)要求等(deng)等(deng)。

大型風力(li)發電(dian)機可(ke)由1、2 或者3片葉片構成(cheng)。

葉(xie)(xie)片(pian)(pian)較少(shao)的風(feng)力(li)發電(dian)(dian)機通常需要更高的轉速以提取風(feng)中(zhong)的能量，因此噪(zao)音比(bi)較大。而如果葉(xie)(xie)片(pian)(pian)太多，它們之間會相互作用而降低系統(tong)效率。目前3葉(xie)(xie)片(pian)(pian)風(feng)電(dian)(dian)機是主流。從美學角度上(shang)看(kan)(kan)，3葉(xie)(xie)片(pian)(pian)的風(feng)電(dian)(dian)機看(kan)(kan)上(shang)去較為平衡和美觀。

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(ji)一般需(xu)要有某(mou)種調向裝置來保持葉(xie)輪迎風。

而(er)下風向風機(ji)則能夠(gou)自動(dong)對準風向, 從而(er)免(mian)除了調向裝(zhuang)置。但對于(yu)下風向風機(ji), 由于(yu)一部分空(kong)氣通(tong)過塔架(jia)后再(zai)吹向葉輪, 這樣, 塔架(jia)就干擾了流過葉片(pian)的氣流而(er)形成所(suo)(suo)謂塔影(ying)效應,使性(xing)能有所(suo)(suo)降低(di)。

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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)(de)(de)槳葉(xie)通(tong)過齒輪箱(xiang)及其(qi)高速軸(zhou)及萬(wan)能(neng)彈(dan)性(xing)聯軸(zhou)節將轉(zhuan)矩傳遞(di)到(dao)發電機的(de)(de)(de)傳動軸(zhou),聯軸(zhou)節具有很好的(de)(de)(de)吸收阻尼(ni)和震動的(de)(de)(de)特性(xing)，可吸收適量的(de)(de)(de)徑向(xiang)、軸(zhou)向(xiang)和一定角(jiao)度的(de)(de)(de)偏移，并且聯軸(zhou)器(qi)可阻止機械裝置的(de)(de)(de)過載。

而直驅型(xing)(xing)風機(ji)(ji)則另辟蹊徑，配(pei)合采(cai)用了(le)多項先進技術，槳葉的轉矩可以(yi)不通過齒輪箱(xiang)增速而直接傳(chuan)遞(di)到發(fa)電機(ji)(ji)的傳(chuan)動軸，使(shi)風機(ji)(ji)發(fa)出(chu)的電能同樣能并網輸(shu)出(chu)。這樣的設計簡化(hua)了(le)裝置(zhi)的結構，減少了(le)故(gu)障幾率，優點很多，現(xian)多用于(yu)大型(xing)(xing)機(ji)(ji)組上。

6、根據按槳葉接受風能的功率調節方式可分為：

“定槳距（失速型）機組(zu)”――槳葉與輪轂的(de)連接是固(gu)定的(de)。當風(feng)速變(bian)化時，槳葉的(de)迎風(feng)角(jiao)度不能(neng)(neng)隨之變(bian)化。由(you)于定槳距（失速型）機組(zu)結(jie)構(gou)簡單、性(xing)能(neng)(neng)可靠(kao)，在20 年來的(de)風(feng)能(neng)(neng)開發利用(yong)中一直占據主導地位。

“變(bian)槳距(ju)機(ji)組(zu)”――葉(xie)片(pian)可以繞葉(xie)片(pian)中心軸旋轉，使葉(xie)片(pian)攻角可在一定(ding)范(fan)圍內（一般0－90度）調節變(bian)化(hua)，其(qi)性能比定(ding)槳距(ju)型(xing)提高許多，但結構也趨于復雜(za)，現多用(yong)于大(da)型(xing)機(ji)組(zu)上。

7、按照葉輪轉速是否恒定可分為：

“恒速風力發電(dian)機組”――設計簡(jian)單可靠，造價低，維護量少，直接并網(wang)；缺點(dian)是：氣(qi)動效率(lv)低，結(jie)構載荷(he)高，給(gei)電(dian)網(wang)造成電(dian)網(wang)波動，從電(dian)網(wang)吸收無功功率(lv)。

“變速風力發電(dian)(dian)機組”――氣(qi)動效(xiao)率(lv)(lv)(lv)高，機械應力小(xiao)，功(gong)率(lv)(lv)(lv)波(bo)動小(xiao)，成(cheng)本效(xiao)率(lv)(lv)(lv)高，支(zhi)撐結構輕。缺點是(shi)：功(gong)率(lv)(lv)(lv)對電(dian)(dian)壓降敏感，電(dian)(dian)氣(qi)設備的(de)(de)價(jia)格較高，維護量大。現常用(yong)于(yu)大容量的(de)(de)主力機型(xing)。

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(yong)(yong)適當(dang)的變流裝置，它們都可(ke)以用(yong)(yong)于變速運行(xing)風機。

異步發(fa)電機按其轉子結構不同又可分為：

(a) 籠型異步(bu)發電(dian)機(ji)――轉子為(wei)籠型。由于(yu)結(jie)構簡單可靠(kao)、廉(lian)價、易于(yu)接入電(dian)網，而在小、中型機(ji)組中得(de)到大(da)量的(de)使(shi)用。

(b) 繞(rao)線(xian)(xian)式雙饋異步(bu)發電(dian)機――轉子為線(xian)(xian)繞(rao)型(xing)。定子與電(dian)網直接(jie)連(lian)接(jie)輸送(song)電(dian)能，同時繞(rao)線(xian)(xian)式轉子也(ye)經過變頻器(qi)控制向電(dian)網輸送(song)有功(gong)或無功(gong)功(gong)率(lv)。

同步發電機型按(an)其產生旋轉磁場的(de)磁極的(de)類(lei)型又(you)可分為：

(a) 電勵(li)磁(ci)同步發電機――轉子為線繞凸極式磁(ci)極，由外接直流電流激磁(ci)來(lai)產生磁(ci)場(chang)。

(b) 永(yong)磁同步(bu)發(fa)電機(ji)――轉子(zi)為(wei)鐵(tie)氧體材料制造的永(yong)磁體磁極(ji)(ji)，通常為(wei)低速多極(ji)(ji)式，不用外界(jie)激磁，簡化了發(fa)電機(ji)結(jie)構，因而具有(you)多種優勢(shi)。

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(zhong)很有(you)發展(zhan)前途的(de)機(ji)型。

“低壓風力發電機(ji)”――輸(shu)出(chu)端電壓為1kV 以(yi)下，目前(qian)市面上大(da)多為此機(ji)型。

10、根據風機的額定功率化分，一般可分為：

微型機：10 kW 以下

小(xiao)型機：10 kW 至100 kW

中型機：100 kW 至1000 kW

大型機：1000 kW 以(yi)上（MW 級風機）

二、垂直軸風力發電機和水平軸的區別

1、發電(dian)(dian)機(ji)(ji)不同：垂直(zhi)軸的(de)(de)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)一般采用(yong)(yong)無(wu)鐵(tie)芯的(de)(de)永磁盤式電(dian)(dian)機(ji)(ji)或外(wai)轉子電(dian)(dian)機(ji)(ji)，啟(qi)動(dong)力(li)矩(ju)小，微風就(jiu)能啟(qi)動(dong)，相(xiang)當適(shi)合在城市或者(zhe)像(xiang)中國(guo)南方等(deng)(deng)低(di)(di)風速(su)(su)地區使用(yong)(yong)；水(shui)平軸的(de)(de)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)一般采用(yong)(yong)造(zao)價低(di)(di)廉的(de)(de)有鐵(tie)芯發電(dian)(dian)機(ji)(ji)，啟(qi)動(dong)力(li)矩(ju)往往較大(da)，不適(shi)合在城市道(dao)路、以及中國(guo)南方等(deng)(deng)低(di)(di)風速(su)(su)使用(yong)(yong)。

2、風(feng)葉結(jie)構(gou)不(bu)同：垂(chui)直(zhi)軸(zhou)的(de)(de)(de)風(feng)力(li)發電機是萬向(xiang)受(shou)風(feng)的(de)(de)(de)垂(chui)直(zhi)式結(jie)構(gou)，不(bu)管任何方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)來風(feng)，均(jun)保持同一方(fang)向(xiang)轉動，更好的(de)(de)(de)利用(yong)了風(feng)能(neng)(neng)；而水(shui)平軸(zhou)的(de)(de)(de)風(feng)力(li)發電機有個(ge)專門用(yong)來調(diao)節風(feng)力(li)發電機受(shou)風(feng)方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)尾巴(ba)，每次風(feng)來時，首先得把風(feng)機的(de)(de)(de)迎(ying)風(feng)方(fang)向(xiang)調(diao)整，這樣不(bu)僅浪費了風(feng)能(neng)(neng)，同時水(shui)平式的(de)(de)(de)風(feng)力(li)發電機與支撐(cheng)該電機的(de)(de)(de)法蘭之(zhi)間還(huan)得安(an)裝一個(ge)傳動的(de)(de)(de)軸(zhou)承，該軸(zhou)承傳動多了，會產生機械疲勞，造(zao)成風(feng)機容易折斷或者脫落(luo)。

3、同(tong)等風(feng)速條(tiao)件(jian)下垂(chui)直軸發電效率比水(shui)平式的要高(gao)，特(te)別是(shi)低風(feng)速地區。

4、在(zai)(zai)高(gao)風(feng)(feng)速(su)地區(qu)，垂(chui)直軸風(feng)(feng)力(li)發電(dian)機(ji)(ji)要比水平(ping)式(shi)的更加安全(quan)穩定(ding)；另外(wai)(wai)，國(guo)內外(wai)(wai)大量(liang)的案例證(zheng)明，水平(ping)式(shi)的風(feng)(feng)力(li)發電(dian)機(ji)(ji)在(zai)(zai)城市地區(qu)經常不轉動，在(zai)(zai)北(bei)方、西北(bei)等(deng)高(gao)風(feng)(feng)速(su)地區(qu)又經常容易出現(xian)風(feng)(feng)機(ji)(ji)折斷、脫落等(deng)問題，傷(shang)及路(lu)上行人與車(che)輛等(deng)危險(xian)事故。

5、風(feng)能(neng)(neng)利(li)用率 ，中(zhong)國(guo)空氣動(dong)力研究(jiu)與(yu)發展中(zhong)心曾作過相關水(shui)平軸(zhou)(zhou)風(feng)力發電機的(de)(de)風(feng)洞實(shi)驗(yan)(yan)，實(shi)測(ce)的(de)(de)利(li)用率在(zai)(zai)(zai) 23%-29%左右 。經過中(zhong)國(guo)空氣動(dong)力研究(jiu)與(yu)發展中(zhong)心的(de)(de)實(shi)驗(yan)(yan)表明垂(chui)直(zhi)軸(zhou)(zhou)的(de)(de)風(feng)能(neng)(neng)利(li)用率在(zai)(zai)(zai)40%以上。另外(wai)，在(zai)(zai)(zai)實(shi)際環境中(zhong)風(feng)向是經常變化的(de)(de)，水(shui)平軸(zhou)(zhou)風(feng)輪(lun)的(de)(de)迎風(feng)面不可能(neng)(neng)始終對著風(feng)，這(zhe)就引起了"對風(feng)損失"，而(er)垂(chui)直(zhi)軸(zhou)(zhou)風(feng)輪(lun)則(ze)不存在(zai)(zai)(zai)這(zhe)個(ge)問題 ，因此在(zai)(zai)(zai)考慮了對風(feng)損失之(zhi)后，垂(chui)直(zhi)軸(zhou)(zhou)風(feng)輪(lun)的(de)(de)風(feng)能(neng)(neng)利(li)用率完全超過水(shui)平軸(zhou)(zhou)風(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)發展方向(xiang)，由于水平軸(zhou)風機在中國已有近(jin)20年的(de)(de)生產及(ji)發展，垂直(zhi)軸(zhou)的(de)(de)開發生產也就是近(jin)幾年的(de)(de)時間，所以隨著其優勢(shi)的(de)(de)不端顯(xian)現，會像水平軸(zhou)一樣逐步(bu)普及(ji)的(de)(de)。