一、風力發電機組分類

風力發電機組主(zhu)要由兩大部分(fen)組成：

風力機部分――它(ta)將風能轉換(huan)為機械能；

發電機部分――它將機械(xie)能(neng)轉換為(wei)電能(neng)。

根據風(feng)機這兩大(da)部分采用的不同(tong)(tong)結構類型(xing)、以(yi)及它們分別采用的技術方案的不同(tong)(tong)特征，再加上(shang)它們的不同(tong)(tong)組合，風(feng)力發電(dian)機組可以(yi)有多(duo)種多(duo)樣的分類。

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(shui)平軸(zhou)式風機”――轉動軸(zhou)與地面(mian)平行(xing)，葉(xie)輪需隨(sui)風向(xiang)變(bian)化而(er)調整(zheng)位置(zhi)；

“垂直軸式風機”――轉動軸與(yu)地面(mian)垂直，設計(ji)較簡單(dan)，葉輪不(bu)必隨(sui)風向改(gai)變(bian)而調整方向。

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(xiao)率、復雜度(du)、成本、噪音、美學(xue)要求等等。

大型風力發(fa)電機可由1、2 或者(zhe)3片葉(xie)片構成(cheng)。

葉片(pian)較(jiao)少的風(feng)力發電機通常需(xu)要更高的轉速(su)以提(ti)取風(feng)中的能量，因此(ci)噪音比較(jiao)大。而如果葉片(pian)太多，它們之間會相互作用而降低系統(tong)效率。目前3葉片(pian)風(feng)電機是(shi)主流。從美學(xue)角度上(shang)看，3葉片(pian)的風(feng)電機看上(shang)去(qu)較(jiao)為平衡和(he)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。

上風向(xiang)風機一般需要有(you)某種調向(xiang)裝置來(lai)保持葉輪迎風。

而下風(feng)(feng)向(xiang)(xiang)(xiang)風(feng)(feng)機則能夠自動對(dui)準風(feng)(feng)向(xiang)(xiang)(xiang), 從而免除了(le)調向(xiang)(xiang)(xiang)裝置。但對(dui)于(yu)下風(feng)(feng)向(xiang)(xiang)(xiang)風(feng)(feng)機, 由于(yu)一(yi)部分(fen)空氣通過塔架(jia)后(hou)再吹向(xiang)(xiang)(xiang)葉輪, 這樣, 塔架(jia)就干擾了(le)流過葉片的(de)氣流而形成(cheng)所(suo)謂(wei)塔影效應,使(shi)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(jiang)葉(xie)通過齒輪箱及其高速軸(zhou)(zhou)(zhou)及萬能彈性聯軸(zhou)(zhou)(zhou)節(jie)將轉(zhuan)矩(ju)傳遞(di)到發(fa)電機的(de)傳動軸(zhou)(zhou)(zhou),聯軸(zhou)(zhou)(zhou)節(jie)具(ju)有很(hen)好的(de)吸收(shou)阻(zu)尼和震動的(de)特性，可吸收(shou)適量的(de)徑向、軸(zhou)(zhou)(zhou)向和一定角度(du)的(de)偏移(yi)，并且(qie)聯軸(zhou)(zhou)(zhou)器可阻(zu)止機械裝置的(de)過載。

而直驅型風機則(ze)另辟蹊徑，配合采用了(le)多(duo)項先進(jin)技(ji)術，槳葉(xie)的(de)(de)(de)轉矩可(ke)以(yi)不通過(guo)齒輪箱增(zeng)速而直接傳(chuan)遞到(dao)發(fa)電機的(de)(de)(de)傳(chuan)動(dong)軸，使風機發(fa)出的(de)(de)(de)電能同樣(yang)(yang)能并網輸出。這樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)設計簡化了(le)裝置的(de)(de)(de)結構，減少(shao)了(le)故障(zhang)幾率，優(you)點很多(duo)，現多(duo)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：

“定槳(jiang)距(ju)（失(shi)速型(xing)）機(ji)組”――槳(jiang)葉(xie)與輪轂的(de)連(lian)接是(shi)固(gu)定的(de)。當(dang)風(feng)速變化(hua)時，槳(jiang)葉(xie)的(de)迎風(feng)角度不能(neng)隨之變化(hua)。由于定槳(jiang)距(ju)（失(shi)速型(xing)）機(ji)組結構簡單、性(xing)能(neng)可靠(kao)，在(zai)20 年來的(de)風(feng)能(neng)開(kai)發利(li)用中一(yi)直占(zhan)據(ju)主導(dao)地位。

“變槳(jiang)距機組(zu)”――葉(xie)片可(ke)以(yi)繞(rao)葉(xie)片中(zhong)心軸旋轉，使葉(xie)片攻(gong)角可(ke)在一(yi)定(ding)范圍內(nei)（一(yi)般0－90度）調節變化，其性能比定(ding)槳(jiang)距型提(ti)高許(xu)多(duo)，但結構也趨于(yu)復雜，現多(duo)用(yong)于(yu)大型機組(zu)上。

7、按照葉輪轉速是否恒定可分為：

“恒速(su)風力發電(dian)機(ji)組”――設計簡單可靠，造價低，維護量少，直(zhi)接并網；缺點是：氣動(dong)效率低，結構載荷高，給電(dian)網造成電(dian)網波動(dong)，從電(dian)網吸收無(wu)功功率。

“變(bian)速風(feng)力發電(dian)機組(zu)”――氣動效率高(gao)(gao)，機械(xie)應力小，功率波動小，成本效率高(gao)(gao)，支撐結構(gou)輕。缺(que)點(dian)是：功率對電(dian)壓(ya)降敏感，電(dian)氣設備的價格較高(gao)(gao)，維護量大(da)。現常用于大(da)容量的主力機型。

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(yao)選用適當的(de)變流裝置，它們都可以用于(yu)變速運行風機。

異步發電機按其轉子(zi)結構(gou)不同又可分(fen)為：

(a) 籠型異(yi)步發電機――轉子為籠型。由于結構簡單可靠、廉價、易于接入電網，而在(zai)小、中型機組中得到大(da)量的使用。

(b) 繞線式雙饋異(yi)步發電機――轉子為(wei)線繞型(xing)。定子與電網直接(jie)(jie)連(lian)接(jie)(jie)輸送電能，同時繞線式轉子也(ye)經過變頻器(qi)控制(zhi)向電網輸送有功(gong)(gong)或無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率。

同(tong)步發電(dian)機型(xing)按(an)其產生旋轉磁場的(de)(de)磁極的(de)(de)類型(xing)又可分為(wei)：

(a) 電(dian)(dian)勵磁(ci)(ci)同(tong)步發電(dian)(dian)機――轉(zhuan)子為線繞凸極式磁(ci)(ci)極，由外接(jie)直流電(dian)(dian)流激磁(ci)(ci)來產生(sheng)磁(ci)(ci)場。

(b) 永(yong)磁(ci)(ci)同(tong)步(bu)發電(dian)機――轉(zhuan)子為(wei)鐵氧體(ti)(ti)材(cai)料(liao)制(zhi)造的(de)永(yong)磁(ci)(ci)體(ti)(ti)磁(ci)(ci)極，通(tong)常(chang)為(wei)低速多極式，不(bu)用外界激(ji)磁(ci)(ci)，簡化了發電(dian)機結構(gou)，因而具有多種優勢。

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(yi)種很有發展前途(tu)的(de)機型。

“低壓(ya)風力發電機(ji)”――輸出(chu)端電壓(ya)為(wei)1kV 以(yi)下，目前市面上大多(duo)為(wei)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(ji)：10 kW 以(yi)下

小型(xing)機：10 kW 至100 kW

中型機：100 kW 至1000 kW

大型機(ji)：1000 kW 以上(shang)（MW 級風機(ji)）

二、垂直軸風力發電機和水平軸的區別

1、發(fa)電機(ji)(ji)(ji)不(bu)同：垂直軸的發(fa)電機(ji)(ji)(ji)一(yi)般(ban)采用無(wu)鐵芯的永磁盤式電機(ji)(ji)(ji)或外轉(zhuan)子電機(ji)(ji)(ji)，啟(qi)(qi)動(dong)力矩小，微風(feng)(feng)就能啟(qi)(qi)動(dong)，相當適合(he)(he)在城市或者像(xiang)中國南方等低風(feng)(feng)速(su)地區(qu)使用；水平軸的發(fa)電機(ji)(ji)(ji)一(yi)般(ban)采用造價低廉(lian)的有鐵芯發(fa)電機(ji)(ji)(ji)，啟(qi)(qi)動(dong)力矩往(wang)往(wang)較大，不(bu)適合(he)(he)在城市道(dao)路、以及中國南方等低風(feng)(feng)速(su)使用。

2、風(feng)(feng)葉結構不同：垂直軸(zhou)的(de)(de)風(feng)(feng)力發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)是萬向(xiang)(xiang)受風(feng)(feng)的(de)(de)垂直式結構，不管任何方(fang)向(xiang)(xiang)的(de)(de)來風(feng)(feng)，均保(bao)持(chi)同一方(fang)向(xiang)(xiang)轉動，更好的(de)(de)利用(yong)(yong)了(le)風(feng)(feng)能(neng)；而水平軸(zhou)的(de)(de)風(feng)(feng)力發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)有個專門(men)用(yong)(yong)來調(diao)節風(feng)(feng)力發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)受風(feng)(feng)方(fang)向(xiang)(xiang)的(de)(de)尾(wei)巴，每次風(feng)(feng)來時(shi)，首先得(de)把(ba)風(feng)(feng)機(ji)(ji)的(de)(de)迎(ying)風(feng)(feng)方(fang)向(xiang)(xiang)調(diao)整，這樣不僅浪費了(le)風(feng)(feng)能(neng)，同時(shi)水平式的(de)(de)風(feng)(feng)力發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)與(yu)支撐該電(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)法蘭之間還(huan)得(de)安(an)裝(zhuang)一個傳(chuan)動的(de)(de)軸(zhou)承，該軸(zhou)承傳(chuan)動多(duo)了(le)，會產生機(ji)(ji)械疲(pi)勞，造成(cheng)風(feng)(feng)機(ji)(ji)容易折斷或者脫(tuo)落。

3、同等風速(su)條件下垂直軸發電(dian)效(xiao)率(lv)比水平(ping)式的要高(gao)，特別是低風速(su)地區。

4、在(zai)高(gao)風速(su)地區，垂直軸風力發電機(ji)要比水(shui)平(ping)式(shi)的(de)更加安全(quan)穩定；另外，國內外大量的(de)案例(li)證明(ming)，水(shui)平(ping)式(shi)的(de)風力發電機(ji)在(zai)城市(shi)地區經常不轉動，在(zai)北(bei)方、西北(bei)等(deng)高(gao)風速(su)地區又經常容易出現(xian)風機(ji)折斷、脫落(luo)等(deng)問題(ti)，傷及路上(shang)行人與車(che)輛等(deng)危險事(shi)故。

5、風(feng)(feng)能(neng)利(li)用率 ，中(zhong)國空(kong)氣(qi)動(dong)力研究與發展中(zhong)心曾(ceng)作過相關水平(ping)軸風(feng)(feng)力發電機的風(feng)(feng)洞實(shi)驗(yan)，實(shi)測的利(li)用率在(zai) 23%-29%左右 。經過中(zhong)國空(kong)氣(qi)動(dong)力研究與發展中(zhong)心的實(shi)驗(yan)表明垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)軸的風(feng)(feng)能(neng)利(li)用率在(zai)40%以(yi)上。另外，在(zai)實(shi)際環境中(zhong)風(feng)(feng)向是經常變化(hua)的，水平(ping)軸風(feng)(feng)輪(lun)的迎風(feng)(feng)面不可能(neng)始(shi)終對(dui)著(zhu)風(feng)(feng)，這就引(yin)起了"對(dui)風(feng)(feng)損失"，而垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)軸風(feng)(feng)輪(lun)則不存在(zai)這個問題 ，因(yin)此(ci)在(zai)考慮了對(dui)風(feng)(feng)損失之后，垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)軸風(feng)(feng)輪(lun)的風(feng)(feng)能(neng)利(li)用率完(wan)全(quan)超過水平(ping)軸風(feng)(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發展方向，由于水(shui)平軸(zhou)風機在中國已有(you)近(jin)20年的生產及發展，垂直軸(zhou)的開發生產也就是(shi)近(jin)幾(ji)年的時間，所以隨著(zhu)其優勢的不端顯現，會(hui)像水(shui)平軸(zhou)一(yi)樣逐步普及的。