水平軸和垂直軸（zhóu）風力發電機有什麽區別

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水平軸和垂直軸風力發電機有什麽區別

根據機型風力發電（diàn）機（jī）可分為兩類（lèi）：水平軸風力發電（diàn）機和垂直軸風力發電機（jī）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（jiù）水平軸風力（lì）發電機和垂直軸風力發電（diàn）機優（yōu）劣（liè）做一下比較：　　

一、從結構分析：

1、水平軸風力發電機由於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（pín）率不穩定，是沒有實際應用價值的風小時，不發電（diàn）狂風吹來，又使風輪越轉越快，係統就會被吹跨為了解決這（zhè）些問題，水平軸（zhóu）風力增加了齒輪箱、偏航係統、液壓係統、刹車係統和控製係統等裝置
（1）、齒輪箱可以（yǐ）將（jiāng）很（hěn）低的風輪轉速（大型的風機通常為27轉/分）變（biàn）為很高的（de）發電機（jī）轉速（通常為1500轉/分）同時也使得發電機易於控製，實現穩定的頻率（lǜ）和電壓輸出
（2）、偏航係統可以使風輪掃（sǎo）掠麵（miàn）積總是垂直於主風向，風輪沿（yán）水平軸旋轉，以便產生動力為此，機艙要在水平麵360度旋轉，隨（suí）時跟風，達到"迎風"目的（de）要知道，大型的風機（jī）機艙總重幾十多噸，使這（zhè）樣一個係統隨時對準主風向也有相當的技術難度這個調節係統（tǒng）包含有風向檢測、角（jiǎo）位移發送、角位移跟蹤閉環電力拖動係統
（3）、變槳矩係統（tǒng），水平軸風輪機當風速變化時,為了調節轉速，要有（yǒu）漿距調節係統，風輪的葉片要圍繞根部的中心軸（zhóu）旋轉，以便適應不同的風況停機係統，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（jǔ）非（fēi）常大，隻有用液壓係統才行這個閉環調節係（xì）統精度高，液壓係統液體在冬季要有防凍措施（shī），以防失靈該係統價格貴、維（wéi）護難

（4）、液（yè）壓係統（tǒng）就是用於調節葉片槳矩、阻尼（ní）、停機、刹車等狀態下使用
（5）、控製係（xì）統是（shì）風（fēng）力發電機的神經中樞就大型風機而言（yán），一般在4米/秒左右的風速自動啟動，在（zài）14米/秒（miǎo）左右發出額定功率然後，隨著風速的增加（jiā），一直控製在額定（dìng）功率附近發電，直到風速達（dá）到25米/秒時自動停機風機（jī）的控製係統，要在這樣惡劣的條件（jiàn）下，根據風速、風向對係統（tǒng）加（jiā）以控製，在穩定的電壓和頻率下運行，自動地並網和脫網並（bìng）監視齒（chǐ）輪箱、發電機的運行溫度，液壓係統的油壓，對出現的任何異常進行報警，必要時自（zì）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（zhǔ）設計；機艙和齒輪箱可（kě）置於風輪下或地麵，維修費用（yòng）更低；垂直軸（zhóu）風力機的噪音比水（shuǐ）平軸（zhóu）更小，噪聲汙（wū）染降低；此外，試驗室研究表明（míng）其風能利用（yòng）係數不低於水平軸（zhóu）垂直軸風輪機不要迎風調節係統，可以接受360度方（fāng）位中任何方向來風，主軸永遠向設計方向轉動
　　

二（èr）、從（cóng）力學（xué）角度分析：

葉片是風電機的"心髒"，葉片的性能直接關係到風電機的性能
1、水平軸風力發電機：現有水平軸風力發電機葉片（piàn）是參照直升飛機的螺旋槳設計的，屬於（yú）高風速葉片這種葉片結構相（xiàng）似懸臂梁，葉片（piàn）上受到正麵風（fēng）載荷力和離心力，會使根部產（chǎn）生很大彎矩（jǔ）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（yào）求很高，造價高昂，MW級風電機葉片非常巨（jù）大（dà），在（zài）高風速狀態產生強（qiáng）風載，風載的強度很驚人，造成的後果就是大幅提高塔架和機組的強（qiáng）度和成本，造成風電機的強烈振動，造成機械（xiè）和疲勞損壞，還容易形成衝擊電流，影響並網的穩定性

2、垂直軸風輪機，葉片兩頭與軸固（gù）定（dìng），它的形狀不是由葉片的剛度來保證的葉片是（shì）柔性的，轉軸旋轉後無彎矩（jǔ）應力葉片隻受拉應力，用料少（shǎo）、壽命長，不易折斷，所以，葉片性能是造成風電機高昂成（chéng）本的主（zhǔ）要因素，也是造成故障和高額維護費的主要因素，我們要（yào）降低風（fēng）電機成本（běn）、提高發電效率就必須改善（shàn）葉片（piàn）性能
　　

三、係統穩定性分析：
1、水平軸風機的機倉放置在高高的塔頂，而且（qiě）是（shì）一（yī）個可旋轉360度（dù）的活動聯接機構，自身重達十幾噸至幾十噸，葉片上隨（suí）機（jī）風載荷達幾十噸，重心高、不穩定、易翻倒（dǎo）由於高位放置（zhì）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、維護方便由於（yú）塔架（jià）低矮，降低了成本
總結上述：水平軸風力機設計技術複雜，重幾十噸的機艙需安裝在近（jìn）百米（mǐ）的高空，功率存在偏航損失等，這些都是國內風電成本較高（gāo）的原（yuán）因垂直軸風力發電係統力學性能好、結構簡單、成本低，具有競（jìng）爭（zhēng）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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