垂直軸小型風力發(fā)電機與水平軸小型風力發(fā)電機對比

概述：

小型風力發(fā)電機產(chǎn)品主要應用于離網(wǎng)型風光互補發(fā)電系統(tǒng)/風光互補監(jiān)控系統(tǒng)中，發(fā)電系統(tǒng)部署可靠性高，通過專業(yè)完善的設計邏輯能有效達到高水平的能源管理，解決戶外無電區(qū)域無人值守的用電困難問題，提供大自然源源不斷的電力資源轉(zhuǎn)換供給。

主線機型分類：

小型風力發(fā)機市場上以兩種類別為主，分別是垂直軸風力發(fā)電機和水平軸風力發(fā)電機。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)/發(fā)電原理：

水平軸小型風力發(fā)電機主要由葉片、輪轂、稀土永磁三相同步發(fā)電機、滑環(huán)部件、雙溝球軸承、自調(diào)節(jié)尾舵件等組合而成；風輪是風力發(fā)電機對風能量進行收集的主要部件，其作用把空氣流動風能量通過風輪旋轉(zhuǎn)的方式把機械能轉(zhuǎn)換為動勢能慣性，通過稀土永磁三相同步發(fā)電機，即一個多極化永磁轉(zhuǎn)子和帶有適當設計繞組的定子。通過小型風力發(fā)電機風輪旋轉(zhuǎn)帶動多極化永磁轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子與定子的氣隙形成一個隨時間變化的磁通。這個通量在定子繞組端子上產(chǎn)生三相交流電壓，從而變?yōu)殡娔堋?/p>

垂直軸風力發(fā)電機的葉輪轉(zhuǎn)軸與地面垂直，故稱為垂直軸風力發(fā)電機。它是一種利用垂直的氣動式設計風輪葉片與流動的空氣產(chǎn)生互導轉(zhuǎn)向，機械能傳導致中心軸從而帶動磁懸浮發(fā)電機，通過磁懸浮技術(shù)理論、將電機線圈懸浮于一定的空間，在沒有任何機械摩擦阻力以及在風力作用下，使電機轉(zhuǎn)動并切割磁感線發(fā)出三相交流電。

升力型小型風力發(fā)電機特點：

通過特殊氣動式葉片設計，發(fā)電機可達到的轉(zhuǎn)速相對比較高，風能利用率系數(shù)大，適用于地理位置開闊、高風速地區(qū)及并網(wǎng)型系統(tǒng)。同理條件下升力型要求的啟動風速條件相對比較高，在風速較低的場景下使用平均發(fā)電量值波動系數(shù)大；遇到風量比較好的場景內(nèi)，控制電路上需要做到更高的技術(shù)要求，可以選擇外置無極卸荷方式配置，有效保護蓄電池的儲能系統(tǒng)不被損壞。

阻力型小型風力發(fā)電機特點：

阻力型小型風力發(fā)電機的設計屬于低風速地區(qū)應用系列，啟動風速低，應用地理場景更加廣泛；也由于額定轉(zhuǎn)速低抗風能力好，遇到臺風級別的風力穩(wěn)定性更高；阻力型小型風力發(fā)電機風能利用率比升力型低，控制系統(tǒng)可使用電子卸荷方式，集成度更高。對于沿海地區(qū)應用。

小型風力發(fā)電機應用選型特點：

風光互補系統(tǒng)中小型風力發(fā)電機屬于重要的發(fā)電單元之一，通過風力發(fā)電機的氣動式葉片設計和輪轂結(jié)構(gòu)，通過自然風能量帶動自轉(zhuǎn)，讓電機轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動產(chǎn)生切割磁感線發(fā)出三相交流電，而葉片轉(zhuǎn)動的速度越快產(chǎn)生的電流就越大。那么我們在部署離網(wǎng)型風光互補系統(tǒng)是怎樣考慮風力發(fā)電機的選型呢？

升力型小型風力發(fā)電機特點：通過特殊氣動式葉片設計，發(fā)電機可達到的轉(zhuǎn)速相對比較高，風能利用率系數(shù)大，適用于地理位置開闊、高風速地區(qū)及并網(wǎng)型系統(tǒng)。同理條件下升力型要求的啟動風速條件相對比較高，在風速較低的場景下使用平均發(fā)電量值波動系數(shù)大；遇到風量比較好的場景內(nèi)，控制電路上需要做到更高的技術(shù)要求，可以選擇外置無極卸荷方式配置，有效保護蓄電池的儲能系統(tǒng)不被損壞。

阻力型小型風力發(fā)電機特點：阻力型小型風力發(fā)電機的設計屬于低風速地區(qū)應用系列，啟動風速低，應用地理場景更加廣泛；也由于額定轉(zhuǎn)速低抗風能力好，遇到臺風級別的風力穩(wěn)定性更高；阻力型小型風力發(fā)電機風能利用率比升力型低，控制系統(tǒng)可使用電子卸荷方式，集成度更高。對于沿海地區(qū)應用。

升力型和阻力型優(yōu)勢各顯特長：

小型風力發(fā)電機中的升力型，適合用于地區(qū)場景內(nèi)四周場景開闊沒有遮擋（沙漠、高山、草原、河流、海上、草原），選擇升力型風力發(fā)電機具備轉(zhuǎn)速高，風能利用率高，簡單來說可以達到更加多的發(fā)電量，瞬間電流大充電效率更高。巨量頻繁的風能量條件下能滿足特性能力發(fā)揮到極致。由于升力型小型風力發(fā)電機的啟動的風速要求比較高（啟動條件3米/秒），所以氣動式葉片設計會比較長，所以高風速的應用下需要考慮風能控制器的散熱系數(shù)、剎車卸荷性能，配置時選取PWM的控制器比較理想。

小型風力發(fā)電機中的阻力型，適合用于地區(qū)（城鎮(zhèn)建設、低風量地區(qū)、森林山道、低洼盆地層區(qū)域、水庫河道），選擇阻力型風力發(fā)電機具備低轉(zhuǎn)速持續(xù)發(fā)電，由于葉片的設計特性轉(zhuǎn)速相對不高，但風機的優(yōu)勢是極低的扭矩系數(shù)，可以在低風速的場景下轉(zhuǎn)動，配合MPPT控制器可以實現(xiàn)升壓效果，實現(xiàn)低轉(zhuǎn)速也能發(fā)電，發(fā)電的持續(xù)性長時間有效保持，年平均發(fā)電量優(yōu)越。

總結(jié)：

水平軸風力發(fā)電機和垂直軸風力發(fā)電機在低風速和高風速之下各有所長，不同的電機特性引發(fā)啟動風速和葉片設計有著不同的應用，在每個場景下所發(fā)電量確實各有千秋，重點的是在風光互補發(fā)電系統(tǒng)的設計者需要詳細考慮應用場景情況和環(huán)境因素，合理配置相應產(chǎn)品配對，通過專業(yè)的評估分析讓小型風力發(fā)電機的優(yōu)勢盡顯才能物盡其用；隨著我國大力推廣實現(xiàn)碳中和的目標，風光互補發(fā)電日趨成熟的技術(shù)也越來越受到廣泛人們認知和認同，能廣泛應用普及解決用電難的問題。

審核編輯黃宇