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水平軸和垂直軸風力發電機有什么區別

根據機型風力發電機可分為兩類：水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機然而目前廣泛使用大型水平軸風力發電機存在很多不足為了更好地利用風能，合理的選擇機型現就水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機優劣做一下比較：　　

一、從結構分析：

1、水平軸風力發電機由于風力發電機是隨風變化的，因此發出的電時有時無，電壓和頻率不穩定，是沒有實際應用價值的風小時，不發電狂風吹來，又使風輪越轉越快，系統就會被吹跨為了解決這些問題，水平軸風力增加了齒輪箱、偏航系統、液壓系統、剎車系統和控制系統等裝置
（1）、齒輪箱可以將很低的風輪轉速（大型的風機通常為27轉/分）變為很高的發電機轉速（通常為1500轉/分）同時也使得發電機易于控制，實現穩定的頻率和電壓輸出
（2）、偏航系統可以使風輪掃掠面積總是垂直于主風向，風輪沿水平軸旋轉，以便產生動力為此，機艙要在水平面360度旋轉，隨時跟風，達到"迎風"目的要知道，大型的風機機艙總重幾十多噸，使這樣一個系統隨時對準主風向也有相當的技術難度這個調節系統包含有風向檢測、角位移發送、角位移跟蹤閉環電力拖動系統
（3）、變槳矩系統，水平軸風輪機當風速變化時,為了調節轉速，要有漿距調節系統，風輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉，以便適應不同的風況停機系統，葉片尖部要甩出，以便形成阻尼即在風載荷下轉動漿葉一個角度此扭矩非常大，只有用液壓系統才行這個閉環調節系統精度高，液壓系統液體在冬季要有防凍措施，以防失靈該系統價格貴、維護難

（4）、液壓系統就是用于調節葉片槳矩、阻尼、停機、剎車等狀態下使用
（5）、控制系統是風力發電機的神經中樞就大型風機而言，一般在4米/秒左右的風速自動啟動，在14米/秒左右發出額定功率然后，隨著風速的增加，一直控制在額定功率附近發電，直到風速達到25米/秒時自動停機風機的控制系統，要在這樣惡劣的條件下，根據風速、風向對系統加以控制，在穩定的電壓和頻率下運行，自動地并網和脫網并監視齒輪箱、發電機的運行溫度，液壓系統的油壓，對出現的任何異常進行報警，必要時自動停機

2、垂直軸風力機無需對風，不存在偏航功率損失；葉片設計簡單，完全可以自主設計；機艙和齒輪箱可置于風輪下或地面，維修費用更低；垂直軸風力機的噪音比水平軸更小，噪聲污染降低；此外，試驗室研究表明其風能利用系數不低于水平軸垂直軸風輪機不要迎風調節系統，可以接受360度方位中任何方向來風，主軸永遠向設計方向轉動
　　

二、從力學角度分析：

葉片是風電機的"心臟"，葉片的性能直接關系到風電機的性能
1、水平軸風力發電機：現有水平軸風力發電機葉片是參照直升飛機的螺旋槳設計的，屬于高風速葉片這種葉片結構相似懸臂梁，葉片上受到正面風載荷力和離心力，會使根部產生很大彎矩的應力，大量事故都是葉片根部折斷為此，這種葉片強剛性能要求很高，造價高昂，MW級風電機葉片非常巨大，在高風速狀態產生強風載，風載的強度很驚人，造成的后果就是大幅提高塔架和機組的強度和成本，造成風電機的強烈振動，造成機械和疲勞損壞，還容易形成沖擊電流，影響并網的穩定性

2、垂直軸風輪機，葉片兩頭與軸固定，它的形狀不是由葉片的剛度來保證的葉片是柔性的，轉軸旋轉后無彎矩應力葉片只受拉應力，用料少、壽命長，不易折斷，所以，葉片性能是造成風電機高昂成本的主要因素，也是造成故障和高額維護費的主要因素，我們要降低風電機成本、提高發電效率就必須改善葉片性能
　　

三、系統穩定性分析：
1、水平軸風機的機倉放置在高高的塔頂，而且是一個可旋轉360度的活動聯接機構，自身重達十幾噸至幾十噸，葉片上隨機風載荷達幾十噸，重心高、不穩定、易翻倒由于高位放置安裝，維護不便
2、垂直軸風力發電機的發電機、齒輪箱放在底部，重心低、穩定、維護方便由于塔架低矮，降低了成本
總結上述：水平軸風力機設計技術復雜，重幾十噸的機艙需安裝在近百米的高空，功率存在偏航損失等，這些都是國內風電成本較高的原因垂直軸風力發電系統力學性能好、結構簡單、成本低，具有競爭優勢所以垂直軸風力發電機才是未來風電的發展方向。

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