一、風力發電機組分類

風力發電機組主要由兩(liang)大部分組(zu)成：

風力機(ji)(ji)部分(fen)――它將風能(neng)轉換為機(ji)(ji)械能(neng)；

發電(dian)機(ji)部分――它(ta)將機(ji)械能轉換為(wei)電(dian)能。

根(gen)據風(feng)機這兩大部分采用(yong)的(de)不(bu)同結(jie)構類(lei)型、以(yi)及它們分別(bie)采用(yong)的(de)技術(shu)方案(an)的(de)不(bu)同特(te)征，再加(jia)上(shang)它們的(de)不(bu)同組合(he)，風(feng)力發電機組可(ke)以(yi)有多種多樣的(de)分類(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(zhou)式風機”――轉動(dong)軸(zhou)與地面平行，葉輪需隨風向變化(hua)而調整(zheng)位(wei)置；

“垂直(zhi)軸(zhou)式風機”――轉動軸(zhou)與地面(mian)垂直(zhi)，設計較(jiao)簡單，葉輪不必(bi)隨風向改變而調(diao)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。

葉片的數目由很多(duo)因素決定，其中包括空氣(qi)動力效率、復(fu)雜度、成本、噪音、美學要(yao)求(qiu)等等。

大型(xing)風(feng)力發電機(ji)可由1、2 或者(zhe)3片(pian)葉片(pian)構成。

葉片(pian)較(jiao)少的(de)(de)風力發電機通常需要更高的(de)(de)轉速以提取風中的(de)(de)能量，因(yin)此噪(zao)音比較(jiao)大。而(er)(er)如果葉片(pian)太多，它們(men)之間會相互作(zuo)用而(er)(er)降低系統(tong)效率。目前3葉片(pian)風電機是主流。從(cong)美學角(jiao)度上(shang)(shang)看，3葉片(pian)的(de)(de)風電機看上(shang)(shang)去較(jiao)為(wei)平衡(heng)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(xiang)風機一般需要有(you)某種調向(xiang)裝置來保持(chi)葉(xie)輪迎風。

而(er)(er)下風(feng)(feng)向(xiang)(xiang)風(feng)(feng)機則能(neng)夠自動對準風(feng)(feng)向(xiang)(xiang), 從而(er)(er)免(mian)除了調向(xiang)(xiang)裝置。但對于下風(feng)(feng)向(xiang)(xiang)風(feng)(feng)機, 由于一部分空氣(qi)(qi)通過(guo)塔架后再吹向(xiang)(xiang)葉(xie)(xie)輪(lun), 這樣, 塔架就干擾了流過(guo)葉(xie)(xie)片的氣(qi)(qi)流而(er)(er)形成所(suo)(suo)謂塔影效應,使性(xing)能(neng)有所(suo)(suo)降(jiang)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)(de)槳葉通過齒(chi)輪箱及其高速軸(zhou)(zhou)及萬能彈性(xing)聯軸(zhou)(zhou)節將(jiang)轉矩傳(chuan)遞(di)到發電機的(de)(de)傳(chuan)動軸(zhou)(zhou),聯軸(zhou)(zhou)節具有很好的(de)(de)吸收阻尼和震(zhen)動的(de)(de)特性(xing)，可吸收適量的(de)(de)徑(jing)向、軸(zhou)(zhou)向和一(yi)定角度(du)的(de)(de)偏(pian)移，并且聯軸(zhou)(zhou)器(qi)可阻止機械裝置的(de)(de)過載。

而(er)直驅型風(feng)機則另辟蹊徑，配合采用(yong)了(le)多項先進技術，槳葉的(de)轉矩(ju)可以不通過齒輪箱增速而(er)直接傳遞(di)到發電機的(de)傳動軸，使風(feng)機發出(chu)的(de)電能同樣能并(bing)網輸出(chu)。這(zhe)樣的(de)設計簡化了(le)裝置(zhi)的(de)結構，減少了(le)故障幾率，優點很多，現多用(yong)于大型機組上。

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(ji)組”――槳葉與輪(lun)轂(gu)的(de)連接是固定的(de)。當風速變(bian)化時，槳葉的(de)迎風角度不能(neng)隨之變(bian)化。由于定槳距（失速型）機(ji)組結構簡單、性(xing)能(neng)可靠，在20 年來的(de)風能(neng)開發利用中一直占據主導地位。

“變(bian)槳距機組(zu)”――葉片(pian)可(ke)以繞葉片(pian)中心軸(zhou)旋轉，使葉片(pian)攻角可(ke)在(zai)一定(ding)范圍內（一般0－90度）調(diao)節變(bian)化，其性能比定(ding)槳距型提高許多，但結構也趨于復雜，現(xian)多用于大型機組(zu)上。

7、按照葉輪轉速是否恒定可分為：

“恒速風力發電(dian)(dian)機組”――設計簡單(dan)可靠(kao)，造(zao)價(jia)低(di)，維護量(liang)少，直(zhi)接并網(wang)(wang)(wang)；缺(que)點是：氣(qi)動效率低(di)，結(jie)構(gou)載荷高，給電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)造(zao)成(cheng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)波動，從電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)吸收無功(gong)功(gong)率。

“變(bian)速風力發電(dian)機(ji)組”――氣動效(xiao)率(lv)高(gao)(gao)，機(ji)械應力小，功(gong)(gong)率(lv)波動小，成本效(xiao)率(lv)高(gao)(gao)，支撐(cheng)結構輕。缺點是：功(gong)(gong)率(lv)對(dui)電(dian)壓降敏感，電(dian)氣設(she)備的(de)價格較高(gao)(gao)，維護量大(da)。現常用于大(da)容量的(de)主力機(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”

只要選用適(shi)當的變流裝置(zhi)，它們都可以(yi)用于變速運(yun)行風機(ji)。

異步發電(dian)機按其轉子結構不同又可分為：

(a) 籠(long)型(xing)異步發電機(ji)――轉子(zi)為籠(long)型(xing)。由于(yu)結構(gou)簡單(dan)可靠、廉價、易于(yu)接入電網，而在小、中型(xing)機(ji)組中得(de)到大(da)量的使用。

(b) 繞線(xian)式雙(shuang)饋異步發電(dian)機――轉(zhuan)子(zi)為(wei)線(xian)繞型(xing)。定子(zi)與電(dian)網(wang)直接連接輸送電(dian)能(neng)，同(tong)時繞線(xian)式轉(zhuan)子(zi)也經(jing)過變頻器控制向(xiang)電(dian)網(wang)輸送有功或(huo)無功功率。

同步發(fa)電(dian)機型按其產生旋(xuan)轉磁(ci)場的磁(ci)極的類型又可(ke)分為：

(a) 電(dian)勵(li)磁同步發電(dian)機――轉子為線繞(rao)凸極(ji)式(shi)磁極(ji)，由外接直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)流(liu)(liu)激磁來產(chan)生磁場。

(b) 永磁(ci)同步發電機――轉(zhuan)子為(wei)鐵(tie)氧體材料(liao)制造(zao)的永磁(ci)體磁(ci)極，通常(chang)為(wei)低速多(duo)極式，不用(yong)外(wai)界激磁(ci)，簡化了發電機結構(gou)，因(yin)而具有多(duo)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)種很有發展前途的機型。

“低(di)壓風力發電(dian)機(ji)”――輸(shu)出端電(dian)壓為1kV 以下，目前(qian)市面上大多為此(ci)機(ji)型。

10、根據風機的額定功率化分，一般可分為：

微(wei)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 以上（MW 級(ji)風機）

二、垂直軸風力發電機和水平軸的區別

1、發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)不同：垂直軸(zhou)的(de)(de)發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)一(yi)般(ban)采用(yong)無(wu)鐵芯(xin)的(de)(de)永磁盤式電(dian)機(ji)(ji)或外(wai)轉(zhuan)子電(dian)機(ji)(ji)，啟動(dong)力矩(ju)小，微風就能啟動(dong)，相(xiang)當(dang)適(shi)合在(zai)城市(shi)(shi)或者像中國南(nan)方等低風速地區使用(yong)；水平軸(zhou)的(de)(de)發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)一(yi)般(ban)采用(yong)造(zao)價低廉的(de)(de)有鐵芯(xin)發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)，啟動(dong)力矩(ju)往往較(jiao)大(da)，不適(shi)合在(zai)城市(shi)(shi)道路、以(yi)及(ji)中國南(nan)方等低風速使用(yong)。

2、風(feng)(feng)葉結構不同(tong)(tong)：垂直軸的(de)(de)(de)風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)是萬(wan)向受(shou)風(feng)(feng)的(de)(de)(de)垂直式結構，不管(guan)任何(he)方向的(de)(de)(de)來風(feng)(feng)，均保持(chi)同(tong)(tong)一方向轉動(dong)，更好的(de)(de)(de)利用(yong)(yong)了風(feng)(feng)能(neng)(neng)；而水平軸的(de)(de)(de)風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)有(you)個專(zhuan)門用(yong)(yong)來調節風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)受(shou)風(feng)(feng)方向的(de)(de)(de)尾巴，每次風(feng)(feng)來時，首先得把風(feng)(feng)機(ji)的(de)(de)(de)迎風(feng)(feng)方向調整，這樣不僅浪費了風(feng)(feng)能(neng)(neng)，同(tong)(tong)時水平式的(de)(de)(de)風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)與支撐該電(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)(de)法蘭之(zhi)間(jian)還得安裝一個傳動(dong)的(de)(de)(de)軸承，該軸承傳動(dong)多了，會(hui)產(chan)生(sheng)機(ji)械疲(pi)勞(lao)，造成風(feng)(feng)機(ji)容(rong)易折斷或者脫(tuo)落。

3、同等風速(su)條件下垂直軸發電效率(lv)比水平(ping)式(shi)的(de)要高，特別(bie)是(shi)低風速(su)地區。

4、在高風速地(di)區(qu)，垂直軸(zhou)風力(li)發(fa)(fa)電機要比(bi)水(shui)平式(shi)的更加安全穩定；另(ling)外，國內外大量的案例(li)證明，水(shui)平式(shi)的風力(li)發(fa)(fa)電機在城市(shi)地(di)區(qu)經(jing)常(chang)不轉動，在北(bei)方、西北(bei)等高風速地(di)區(qu)又經(jing)常(chang)容易出現風機折斷、脫落等問題，傷(shang)及路上行人(ren)與車(che)輛等危險事(shi)故。

5、風(feng)(feng)(feng)能(neng)利(li)(li)用(yong)率(lv) ，中(zhong)國空氣(qi)動力(li)研(yan)究與發(fa)展中(zhong)心曾作過(guo)(guo)相(xiang)關水(shui)(shui)平軸風(feng)(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)的(de)風(feng)(feng)(feng)洞實(shi)驗，實(shi)測的(de)利(li)(li)用(yong)率(lv)在(zai)(zai) 23%-29%左右 。經過(guo)(guo)中(zhong)國空氣(qi)動力(li)研(yan)究與發(fa)展中(zhong)心的(de)實(shi)驗表明垂直(zhi)軸的(de)風(feng)(feng)(feng)能(neng)利(li)(li)用(yong)率(lv)在(zai)(zai)40%以上(shang)。另外，在(zai)(zai)實(shi)際(ji)環境中(zhong)風(feng)(feng)(feng)向是經常變化的(de)，水(shui)(shui)平軸風(feng)(feng)(feng)輪的(de)迎風(feng)(feng)(feng)面不可能(neng)始終對(dui)著風(feng)(feng)(feng)，這就引起了"對(dui)風(feng)(feng)(feng)損失(shi)"，而(er)垂直(zhi)軸風(feng)(feng)(feng)輪則不存在(zai)(zai)這個問題 ，因此在(zai)(zai)考慮(lv)了對(dui)風(feng)(feng)(feng)損失(shi)之后，垂直(zhi)軸風(feng)(feng)(feng)輪的(de)風(feng)(feng)(feng)能(neng)利(li)(li)用(yong)率(lv)完全(quan)超過(guo)(guo)水(shui)(shui)平軸風(feng)(feng)(feng)輪。

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(fa)展方向，由(you)于水平(ping)(ping)軸風(feng)機在(zai)中國已有近20年的(de)(de)生產及(ji)發(fa)展，垂直軸的(de)(de)開發(fa)生產也(ye)就(jiu)是近幾年的(de)(de)時(shi)間，所以隨著(zhu)其優勢(shi)的(de)(de)不端顯現(xian)，會(hui)像(xiang)水平(ping)(ping)軸一樣逐(zhu)步普及(ji)的(de)(de)。