水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的一種，裝置有風(fēng)向傳感元件及伺服電動(dòng)機(jī)，可分為升力型和阻力型兩類，可以集中氣流，增加氣流速度。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)向改變的時(shí)候無需對(duì)風(fēng)，在這點(diǎn)上相對(duì)于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一大優(yōu)勢(shì)，它不僅使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，而且也減少了風(fēng)輪對(duì)風(fēng)時(shí)的陀螺力。

水平軸與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的區(qū)別如下：

1、設(shè)計(jì)方法

水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計(jì)一般采用動(dòng)量葉片素理論，主要方法有Glauert法、Wilson法等。然而，由于葉片素理論忽略了葉片素之間的流動(dòng)干擾，在葉片素理論設(shè)計(jì)的應(yīng)用中忽略了翼型的阻力，這種簡(jiǎn)化處理不可避免地導(dǎo)致了結(jié)果的不準(zhǔn)確性。這種簡(jiǎn)化對(duì)葉片形狀設(shè)計(jì)的影響較小，但對(duì)風(fēng)輪的風(fēng)能利用率影響較大。同時(shí)，風(fēng)輪葉片之間的干擾也很強(qiáng)烈，整個(gè)流動(dòng)非常復(fù)雜。如果只依靠葉片素理論，就沒有辦法得到準(zhǔn)確的結(jié)果。

垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計(jì)過去是根據(jù)水平軸的設(shè)計(jì)方法和葉素理論設(shè)計(jì)的。由于垂直軸風(fēng)輪的流動(dòng)比水平軸更復(fù)雜，因此是典型的大分離，流動(dòng)非常大，不適合葉素理論的分析。這也是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期未發(fā)展的一個(gè)重要原因。

水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)

2、風(fēng)能利用率

大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率大多由葉片設(shè)計(jì)師計(jì)算，一般在40%以上。如上所述，由于設(shè)計(jì)方法本身的缺陷，因此計(jì)算風(fēng)能利用率的準(zhǔn)確性值得懷疑。當(dāng)然，風(fēng)力發(fā)電廠的風(fēng)力發(fā)電機(jī)會(huì)根據(jù)測(cè)量的風(fēng)速和輸出功率繪制風(fēng)力曲線。但是，此時(shí)的風(fēng)速是風(fēng)輪后部風(fēng)機(jī)測(cè)量的風(fēng)速。如果風(fēng)速小于來流風(fēng)速，且風(fēng)力曲線較高，則必須進(jìn)行修正。采用修正方法修正后，水平軸的風(fēng)能利用率應(yīng)降低30%~50%。中國(guó)空氣動(dòng)力研發(fā)中心對(duì)小型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率進(jìn)行了相關(guān)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，測(cè)量利用率為23%~29%。

3、結(jié)構(gòu)特征

水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片在旋轉(zhuǎn)一周的過程中，由于慣性力和重力的綜合作用，慣性力的方向隨時(shí)變化，重力的方向保持不變，使葉片承受交變載荷，對(duì)葉片的疲勞強(qiáng)度非常不利。此外，水平軸的發(fā)電機(jī)位于幾十米高，給發(fā)電機(jī)的安裝、維護(hù)和維護(hù)帶來了很多不便。

垂直軸風(fēng)輪葉片在旋轉(zhuǎn)過程中的應(yīng)力遠(yuǎn)優(yōu)于水平軸。由于慣性力和重力的方向保持不變，因此疲勞壽命比水平軸風(fēng)輪長(zhǎng)。同時(shí)，垂直軸發(fā)電機(jī)可放置在風(fēng)輪下部或地面，便于安裝和維護(hù)。

垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)

4、啟動(dòng)風(fēng)速

水平軸風(fēng)輪的良好起動(dòng)性能是一個(gè)共識(shí)，但根據(jù)我國(guó)空氣動(dòng)力研發(fā)中心對(duì)小型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，起動(dòng)風(fēng)速一般在4~5m/s之間，Z大的實(shí)際達(dá)到5.9m/s。顯然，這種起動(dòng)性能并不令人滿意。垂直軸風(fēng)輪的起動(dòng)性能差也是業(yè)內(nèi)的共識(shí)，特別是對(duì)于Darrieus型風(fēng)輪，根本沒有自啟動(dòng)能力，這也是限制垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用的原因之一。然而，對(duì)于Darrieus型H型風(fēng)輪，有相反的結(jié)論。通過了解小編得知，只要翼型和安裝角選擇合適，起動(dòng)性能相當(dāng)好，雙渦輪垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)、垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)、鼠籠垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，這種Darieus型H型風(fēng)輪的起動(dòng)風(fēng)速僅為2m/s，優(yōu)于上述。