一、風力發電機組分類

風力發電機組主要(yao)由(you)兩大部分組成：

風(feng)力(li)機(ji)部分――它將風(feng)能轉換為機(ji)械能；

發(fa)電(dian)機部分(fen)――它將機械能轉換為(wei)電(dian)能。

根據(ju)風機(ji)這兩(liang)大部分采(cai)用的(de)不同結構類(lei)型、以及它們(men)分別采(cai)用的(de)技術方(fang)案的(de)不同特征，再(zai)加(jia)上它們(men)的(de)不同組合，風力發電機(ji)組可以有多種多樣(yang)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：

“水平軸式風(feng)機”――轉動軸與地面平行(xing)，葉(xie)輪需隨風(feng)向(xiang)變化而調整(zheng)位置；

“垂直軸式(shi)風機(ji)”――轉動軸與地面垂直，設計較簡單，葉輪不必隨(sui)風向改(gai)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(xie)片的數目由很(hen)多因素決定，其中包括(kuo)空氣動力效率(lv)、復雜度、成本、噪音、美(mei)學(xue)要求等等。

大型風力發(fa)電(dian)機可(ke)由(you)1、2 或(huo)者(zhe)3片(pian)葉(xie)片(pian)構成。

葉(xie)(xie)片(pian)較少的風(feng)力發電(dian)機通常(chang)需要更(geng)高的轉(zhuan)速以提(ti)取風(feng)中的能(neng)量，因此噪音比較大(da)。而如果葉(xie)(xie)片(pian)太多(duo)，它們之(zhi)間會(hui)相互作用而降(jiang)低(di)系統效率。目前3葉(xie)(xie)片(pian)風(feng)電(dian)機是主流。從美學角度上看，3葉(xie)(xie)片(pian)的風(feng)電(dian)機看上去較為平衡和美觀(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(feng)向(xiang)風(feng)機一般需(xu)要有(you)某種調向(xiang)裝(zhuang)置來保持葉輪迎風(feng)。

而(er)下風向風機則能夠自(zi)動對準風向, 從而(er)免除了調向裝置(zhi)。但對于下風向風機, 由(you)于一部分(fen)空氣通過(guo)塔(ta)架后(hou)再吹向葉(xie)輪, 這(zhe)樣, 塔(ta)架就干擾了流過(guo)葉(xie)片的氣流而(er)形成所(suo)謂塔(ta)影(ying)效應,使性能有所(suo)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)槳葉通過齒輪箱及(ji)(ji)其高速軸(zhou)(zhou)及(ji)(ji)萬(wan)能(neng)彈性聯軸(zhou)(zhou)節將轉(zhuan)矩傳(chuan)遞到發電(dian)機的(de)傳(chuan)動(dong)軸(zhou)(zhou),聯軸(zhou)(zhou)節具有很(hen)好的(de)吸收阻尼和震動(dong)的(de)特性，可吸收適量的(de)徑向、軸(zhou)(zhou)向和一定角度的(de)偏移(yi)，并且(qie)聯軸(zhou)(zhou)器可阻止機械裝置的(de)過載。

而直(zhi)驅(qu)型風(feng)機則另辟蹊(xi)徑(jing)，配合采用了(le)(le)多項先進技術(shu)，槳葉(xie)的(de)轉(zhuan)矩可以不通過齒輪箱增(zeng)速而直(zhi)接傳遞到發電(dian)機的(de)傳動軸，使風(feng)機發出的(de)電(dian)能(neng)同樣(yang)能(neng)并網輸出。這樣(yang)的(de)設(she)計簡化了(le)(le)裝置的(de)結(jie)構，減少了(le)(le)故障幾率，優點很多，現多用于大型機組上。

6、根據按槳葉接受風能的功率調節方式可分為：

“定(ding)槳距(ju)（失速(su)(su)型(xing)）機組”――槳葉與輪轂的連接(jie)是(shi)固定(ding)的。當風速(su)(su)變化時(shi)，槳葉的迎風角度不能(neng)隨之變化。由于定(ding)槳距(ju)（失速(su)(su)型(xing)）機組結構簡單、性能(neng)可靠(kao)，在20 年來(lai)的風能(neng)開發利用中一(yi)直占據主導地(di)位(wei)。

“變槳距機組”――葉片可以繞葉片中心軸旋轉，使葉片攻角可在一定(ding)范(fan)圍內(nei)（一般0－90度）調節變化，其性能比定(ding)槳距型(xing)提高許多，但結構也(ye)趨(qu)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：

“恒速風力發電(dian)(dian)(dian)機組”――設計簡單(dan)可(ke)靠，造價低(di)，維護量少，直接并網；缺點是：氣動(dong)效率低(di)，結構載荷高(gao)，給電(dian)(dian)(dian)網造成電(dian)(dian)(dian)網波動(dong)，從電(dian)(dian)(dian)網吸收無功(gong)功(gong)率。

“變(bian)速(su)風(feng)力(li)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)組”――氣(qi)動效(xiao)率(lv)高，機(ji)(ji)械應力(li)小，功率(lv)波動小，成本效(xiao)率(lv)高，支(zhi)撐結構(gou)輕。缺點是：功率(lv)對電(dian)(dian)壓降敏感，電(dian)(dian)氣(qi)設備(bei)的(de)價格較高，維護量大(da)。現(xian)常用(yong)于大(da)容量的(de)主(zhu)力(li)機(ji)(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(xuan)用適當的(de)變流裝置，它(ta)們(men)都可以用于變速運行(xing)風機。

異(yi)步發電機按(an)其(qi)轉子結構(gou)不同又可分為：

(a) 籠型異步(bu)發(fa)電機――轉子(zi)為籠型。由于結構簡單可靠、廉價(jia)、易于接入電網，而在小、中型機組中得到大(da)量的使用。

(b) 繞線(xian)式雙饋異步發電機(ji)――轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)為線(xian)繞型。定(ding)子(zi)(zi)與電網(wang)直(zhi)接連接輸(shu)送(song)電能(neng)，同時繞線(xian)式轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)也經(jing)過變頻器(qi)控制向電網(wang)輸(shu)送(song)有功或無功功率。

同步發電機型按其產(chan)生(sheng)旋轉磁(ci)場的磁(ci)極的類型又(you)可(ke)分(fen)為：

(a) 電(dian)勵磁(ci)同步發(fa)電(dian)機――轉子為線繞凸極式磁(ci)極，由外接直流電(dian)流激磁(ci)來產生磁(ci)場。

(b) 永磁(ci)同步發電機(ji)――轉(zhuan)子為(wei)鐵氧(yang)體材料制造的永磁(ci)體磁(ci)極，通常為(wei)低速多極式，不用外(wai)界激磁(ci)，簡化了發電機(ji)結構，因(yin)而具有(you)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種很有(you)發展前途的機(ji)型。

“低壓風力發(fa)電(dian)機”――輸出(chu)端電(dian)壓為(wei)1kV 以下(xia)，目前市面上大多為(wei)此機型(xing)。

10、根據風機的額定功率化分，一般可分為：

微型機：10 kW 以下

小型機：10 kW 至100 kW

中型(xing)機：100 kW 至1000 kW

大(da)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(fa)電(dian)機(ji)(ji)不同：垂直軸的發(fa)電(dian)機(ji)(ji)一般采用(yong)無鐵(tie)芯(xin)的永(yong)磁盤式電(dian)機(ji)(ji)或外(wai)轉子電(dian)機(ji)(ji)，啟(qi)動力矩小，微風就(jiu)能啟(qi)動，相當適合(he)在(zai)城(cheng)市或者(zhe)像中國南方等低風速(su)(su)地區使用(yong)；水平軸的發(fa)電(dian)機(ji)(ji)一般采用(yong)造(zao)價(jia)低廉的有鐵(tie)芯(xin)發(fa)電(dian)機(ji)(ji)，啟(qi)動力矩往(wang)往(wang)較(jiao)大(da)，不適合(he)在(zai)城(cheng)市道路、以(yi)及中國南方等低風速(su)(su)使用(yong)。

2、風(feng)葉結構不(bu)同(tong)：垂直(zhi)軸的(de)(de)風(feng)力(li)發電機(ji)是萬向(xiang)(xiang)(xiang)受風(feng)的(de)(de)垂直(zhi)式(shi)結構，不(bu)管任何(he)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)來(lai)風(feng)，均(jun)保持同(tong)一方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)轉動(dong)，更好(hao)的(de)(de)利用了風(feng)能；而(er)水平(ping)軸的(de)(de)風(feng)力(li)發電機(ji)有個專門(men)用來(lai)調節風(feng)力(li)發電機(ji)受風(feng)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)尾巴，每次風(feng)來(lai)時(shi)，首先得把風(feng)機(ji)的(de)(de)迎風(feng)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)調整，這樣不(bu)僅浪(lang)費了風(feng)能，同(tong)時(shi)水平(ping)式(shi)的(de)(de)風(feng)力(li)發電機(ji)與支撐該電機(ji)的(de)(de)法蘭之(zhi)間還(huan)得安裝一個傳(chuan)動(dong)的(de)(de)軸承，該軸承傳(chuan)動(dong)多了，會(hui)產生(sheng)機(ji)械(xie)疲勞(lao)，造成風(feng)機(ji)容易折(zhe)斷或者脫(tuo)落。

3、同等(deng)風(feng)速條(tiao)件下(xia)垂直軸發電效率(lv)比水平式的要高，特(te)別是低(di)風(feng)速地區(qu)。

4、在(zai)高(gao)風(feng)(feng)(feng)速地(di)區(qu)，垂直(zhi)軸風(feng)(feng)(feng)力發電機要比水(shui)(shui)平式(shi)的更加安全穩定；另外(wai)，國內外(wai)大(da)量的案(an)例證明，水(shui)(shui)平式(shi)的風(feng)(feng)(feng)力發電機在(zai)城市(shi)地(di)區(qu)經常(chang)不轉動，在(zai)北(bei)方、西北(bei)等(deng)高(gao)風(feng)(feng)(feng)速地(di)區(qu)又經常(chang)容易出現風(feng)(feng)(feng)機折斷(duan)、脫落等(deng)問題，傷及路上行人與車(che)輛等(deng)危(wei)險事(shi)故。

5、風(feng)(feng)(feng)(feng)能(neng)利(li)用率 ，中(zhong)國空氣動力研究與發展(zhan)中(zhong)心曾作過(guo)(guo)相關水平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)(feng)力發電機的(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)洞實(shi)(shi)驗，實(shi)(shi)測的(de)(de)利(li)用率在(zai) 23%-29%左(zuo)右 。經(jing)過(guo)(guo)中(zhong)國空氣動力研究與發展(zhan)中(zhong)心的(de)(de)實(shi)(shi)驗表明垂直(zhi)軸的(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)能(neng)利(li)用率在(zai)40%以(yi)上。另外，在(zai)實(shi)(shi)際環境中(zhong)風(feng)(feng)(feng)(feng)向是經(jing)常變化的(de)(de)，水平(ping)軸風(feng)(feng)(feng)(feng)輪的(de)(de)迎(ying)風(feng)(feng)(feng)(feng)面不可(ke)能(neng)始終(zhong)對(dui)著風(feng)(feng)(feng)(feng)，這就引起了(le)"對(dui)風(feng)(feng)(feng)(feng)損失"，而(er)垂直(zhi)軸風(feng)(feng)(feng)(feng)輪則不存在(zai)這個問題 ，因此在(zai)考慮(lv)了(le)對(dui)風(feng)(feng)(feng)(feng)損失之(zhi)后，垂直(zhi)軸風(feng)(feng)(feng)(feng)輪的(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)能(neng)利(li)用率完全超過(guo)(guo)水平(ping)軸風(feng)(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)(fa)展方向，由(you)于水平軸(zhou)風機在中(zhong)國已有(you)近20年(nian)的(de)(de)生(sheng)產(chan)及發(fa)(fa)展，垂直軸(zhou)的(de)(de)開發(fa)(fa)生(sheng)產(chan)也就是近幾年(nian)的(de)(de)時間，所以隨(sui)著其優勢的(de)(de)不端顯現，會像(xiang)水平軸(zhou)一樣逐步普及的(de)(de)。