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垂直轴风力发电机的优缺点
编辑:诸暨和创电机科技有限公司   发布时间:2021-07-31

  垂直轴风力发电机是指转轴垂直于地面或来流方向的风力发电机。人类历史上古老的风力发电机实际上是垂直轴风力发电机。

  早在1300年前,中国就出现了一种古老的立轴风车,主要用于提水灌溉。一千年前,大约公元700年,波斯也建造了竖轴风车。水平轴风力发电机早出现在欧洲,比垂直轴风车晚很多年。由于古代垂直轴风车效率低,随着水平轴风力发电机的不断改进,垂直轴风车逐渐被淘汰。

  当风向改变时,垂直轴风力发电机不需要迎风,这比水平轴风力发电机有很大的优势。不仅简化了结构设计,而且减小了风轮迎风时的陀螺力。

  垂直轴风力发电机的优势

  与传统的水平轴风力机相比,垂直轴风力发电机具有无偏航(无风向)、微风启动(可1m/s启动发电)、无噪音等优点。此外,垂直轴风力发电机的叶片对材料的要求没有三叶片水平轴风力发电机的叶片高。

  由于垂直轴风力发电机的这些优点,可以应用于城市公共照明、住宅小区等水平轴风力发电机难以应用的领域。可广泛用于别墅、多层及高层建筑、通信基站、城市公共照明、高速公路、海上油田、海岛、边疆等离网小规模用电。

  垂直轴风力发电机的不足

  A.很难大型化

  如果垂直轴风力发电机扩大到兆瓦级,中间的主轴会更长。垂直轴风力发电机的垂直叶片在旋转时会因离心力而弯曲,连接这些叶片的主轴承受所有载荷。从力学分析来看,垂直轴风力发电机功率越大,H型叶片越长,平行杆中心点到发电机轴中心点的距离越长,风阻越差。

  考虑到国内的制造技术和设计水平,纵轴风力机放大后,整体刚性中心的把握具有挑战性。这使得国产垂直轴风力发电机的风阻难以得到保证,容易引起共振甚至倒塌。

  B.转换效率低

  虽然垂直轴风力发电机可以在微风(1m/s)中开始发电而不偏航,但由于叶片迎风面积有限,风能转换效率相对较低。风扇性能的Cp值不大于0.4(一般三叶水平轴风扇在0.45左右)。

  此外,由于并网纵轴风机的固有属性是其高度较低(国内某公司1MW纵轴风机的高度为60m)(普通1.5MW三叶横轴风机的轮毂高度为70m,叶尖到地面的大距离超过110m),高地方的高风速暂时无法利用,这也使得并网型的垂直轴风力发电机发电能力较差。