垂直軸風力發(fā)電原理介紹

1、117.1 7.1 垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型7.2 7.2 垂直軸升力型風輪的輸出功率計算垂直軸升力型風輪的輸出功率計算7.3 7.3 垂直軸風力機的關鍵參數(shù)垂直軸風力機的關鍵參數(shù)7.4 7.4 垂直軸風力機風輪翼型垂直軸風力機風輪翼型7.5 7.5 垂直軸風力機勢力垂直軸風力機勢力7.6 7.6 與水平軸比較與水平軸比較7.7 7.7 垂直軸風力機存在的問題垂直軸風力機存在的問題第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組22垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型 1 1、阻力型垂直軸風力機、阻力型垂直軸風力機 阻力型風力機是由于風力機的葉片在迎風方向形狀阻力型風力機是由于風

2、力機的葉片在迎風方向形狀不對稱，引起空氣阻力不同，從而產(chǎn)生一個繞中心軸的不對稱，引起空氣阻力不同，從而產(chǎn)生一個繞中心軸的力矩，使風輪轉動。杯式風速計是最簡單的阻力型垂直力矩，使風輪轉動。杯式風速計是最簡單的阻力型垂直軸風力機。軸風力機。 第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組一、分類一、分類按照空氣動力學按照空氣動力學工作原理分為工作原理分為阻力型阻力型升力型升力型33第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型1.1 1.1 阻力差型垂直軸風力機阻力差型垂直軸風力機定義定義：利用葉片在順風和逆風時受風面形狀不同而產(chǎn)生利用葉片在順風和逆風時

3、受風面形狀不同而產(chǎn)生不同的阻力系數(shù)，來驅動風輪旋轉的風力機。不同的阻力系數(shù)，來驅動風輪旋轉的風力機。設葉片葉尖的線速度為設葉片葉尖的線速度為V V，風速為，風速為V V1 1，葉片表面積為葉片表面積為A A，則風作用于葉片凹，則風作用于葉片凹形面的阻力為：形面的阻力為：2111)(21vvACTT逆風阻力：逆風阻力：2122)(21vvACTT式中：式中：C CT1T1、C CT2T2為凹面和凸面的阻力系數(shù)為凹面和凸面的阻力系數(shù)44第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型vvvCvvCAPTT)()(21212211假定假定C CT1T1、C CT

4、2T2為常數(shù)時，則可得到風杯式風輪的功率輸出：為常數(shù)時，則可得到風杯式風輪的功率輸出：則風能利用系數(shù)為：則風能利用系數(shù)為：AvvvvCTvvCTAPPCP31022)1(22)1( 1255第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型 與平板式垂直軸風力機類似，當與平板式垂直軸風力機類似，當 時，時，C CP P取取最大值。通過計算求得，當最大值。通過計算求得，當 0) 1/(vvddCP)( 3)( 3)(4)(2212121211TTTTTTTTCCCCCCCCvv可取得最大風能利用系數(shù)?？扇〉米畲箫L能利用系數(shù)。66第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組

5、垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型 阻力差型風力機也屬于阻力型風力機，其葉片在空氣阻阻力差型風力機也屬于阻力型風力機，其葉片在空氣阻力的推動下旋轉，且最佳葉尖速比位于力的推動下旋轉，且最佳葉尖速比位于0101范圍內。通過功范圍內。通過功率計算式可以發(fā)現(xiàn)，為了使阻力差型風力機獲得最大的功率，率計算式可以發(fā)現(xiàn)，為了使阻力差型風力機獲得最大的功率，可以利用增大葉片的順風阻力系數(shù)或者減少逆風阻力系數(shù)?？梢岳迷龃笕~片的順風阻力系數(shù)或者減少逆風阻力系數(shù)。通常有以下典型結構：半球形葉片，通常有以下典型結構：半球形葉片，C CT1T1達達1.331.33，C CT2T2僅為僅為0.340

6、.34；半圓柱形葉片的；半圓柱形葉片的C CT1T1達達2.32.3，而，而C CT2T2僅為僅為1.21.2。771.2 S1.2 S型的型的SavoniusSavonius風力機風力機 S S型風力機是阻力型風力機中的經(jīng)典型式，當風吹向型風力機是阻力型風力機中的經(jīng)典型式，當風吹向葉輪時，由于葉片迎風面形狀不同，有葉輪時，由于葉片迎風面形狀不同，有F F1 1 F F2 2，產(chǎn)生力矩，產(chǎn)生力矩M M，驅動風輪做逆時針方向旋轉驅動風輪做逆時針方向旋轉( (俯視情況下俯視情況下) )。 S型風力機外形第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型88置于速

7、度為置于速度為v v的風中的風力機，在風速的風中的風力機，在風速v v作用下，凹作用下，凹葉片以速度葉片以速度u u被推向后方運動，那么葉片處的相對風速可被推向后方運動，那么葉片處的相對風速可表示為表示為v-uv-u，而凸葉片的相對風速為，而凸葉片的相對風速為v+uv+u，葉片所受阻力，葉片所受阻力F1F1、 F2F2如下：如下： 阻力型風力機受力模型2112dFvuAC2212dFvuAC風力機的功率風力機的功率P P等于阻力等于阻力F F與風力機葉片受推力產(chǎn)生的與風力機葉片受推力產(chǎn)生的速度速度u u之積：之積： 22121122ddPFF uACvuuACvuu由于由于C Cd d CCd

8、 d，vuvu，省去式中的，省去式中的后一項：后一項：212dPACvuu第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組9902/30取風速減少率取風速減少率 可得可得 ： 其中其中E E為輸入風能，令為輸入風能，令 即：即： 表明葉片沒有做功，所以：表明葉片沒有做功，所以： 2223312112dpddACvuuvuuPCCCEvAv0pdCdvuv230dC解得：2max22413327pddCCC1.3dC max5.20.19327PC若若則它可能達到的最大功率系數(shù)為則它可能達到的最大功率系數(shù)為 第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組1010第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電

9、機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型某風力機的性能曲線某風力機的性能曲線 阻力型風力機的風能利用系數(shù)阻力型風力機的風能利用系數(shù)較低，故很少用于發(fā)電。轉速決定較低，故很少用于發(fā)電。轉速決定了輸出功率的大小，風輪只有在最了輸出功率的大小，風輪只有在最佳轉速下才能獲得最佳風力機輸出佳轉速下才能獲得最佳風力機輸出功率，如圖所示，給出了某阻力型功率，如圖所示，給出了某阻力型風輪的功率輸出與葉尖速比的關系風輪的功率輸出與葉尖速比的關系曲線。圖中可以看出，葉尖速比為曲線。圖中可以看出，葉尖速比為0.40.4時，輸出功率最大；葉尖速比時，輸出功率最大；葉尖速比0.30.40.30.4為高

10、效運行區(qū)域。為高效運行區(qū)域。1111二、升力型垂直軸風力機二、升力型垂直軸風力機 主要指法國的科學家達里厄發(fā)明的達里厄式風輪。風輪主要指法國的科學家達里厄發(fā)明的達里厄式風輪。風輪由固定的數(shù)枚葉片組成，繞垂直軸旋轉。由固定的數(shù)枚葉片組成，繞垂直軸旋轉。 第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組 達里厄風力發(fā)電機組可分為直葉片和彎葉片兩種，葉片達里厄風力發(fā)電機組可分為直葉片和彎葉片兩種，葉片的翼形剖面多為對稱翼形，其中以的翼形剖面多為對稱翼形，其中以H H型和型和型風力機組最為型風力機組最為典型。典型。垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型1212升力型風力機工作原理 來流風速來流風速v

11、v是恒定的，風輪運轉是恒定的，風輪運轉中該橫截面各翼型的切向速度中該橫截面各翼型的切向速度u u的大的大小相等，而方向不同，它們與相對小相等，而方向不同，它們與相對速度速度w w一起構成了各翼型的速度三角一起構成了各翼型的速度三角形。形。w w與葉片弦線的夾角是有效攻角。與葉片弦線的夾角是有效攻角。對葉片在不同方位的速度三角形的對葉片在不同方位的速度三角形的研究表明，除了當葉片處于與風向研究表明，除了當葉片處于與風向平行或近似平行的位置外，在其它平行或近似平行的位置外，在其它方位的氣動力都產(chǎn)生一個驅動風輪方位的氣動力都產(chǎn)生一個驅動風輪旋轉的力矩。旋轉的力矩。 第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂

12、直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型1313垂直軸風力發(fā)電機組同水平軸機組一樣，也主要由風力機、齒垂直軸風力發(fā)電機組同水平軸機組一樣，也主要由風力機、齒輪箱、發(fā)電機等組成。輪箱、發(fā)電機等組成。 (a)結構簡圖 (b) 實際機組垂直軸風力發(fā)電機組第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組1414第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型 左圖給出了達里厄風輪單左圖給出了達里厄風輪單葉片在宣州一周內各部位角度葉片在宣州一周內各部位角度的力矩系數(shù)。從圖中可以看出，的力矩系數(shù)。從圖中可以看出，不同位置具有不同的速度三角不同位置具有不同

13、的速度三角形，且葉片在絕大部分區(qū)域所形，且葉片在絕大部分區(qū)域所受的空氣動力將產(chǎn)生一個正的受的空氣動力將產(chǎn)生一個正的驅動轉矩，只有在驅動轉矩，只有在9090和和270270附近，翼型的弦線與風向平行附近，翼型的弦線與風向平行時，阻力和升力比值交大，表時，阻力和升力比值交大，表現(xiàn)為負轉矩，降低了風能利用現(xiàn)為負轉矩，降低了風能利用系數(shù)。系數(shù)。1515第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型左圖給出了兩葉片和三葉片左圖給出了兩葉片和三葉片的達里厄風力機的力矩系數(shù)的達里厄風力機的力矩系數(shù)隨轉角變化的曲線圖。圖中隨轉角變化的曲線圖。圖中可以看出，在葉片力矩的疊

14、可以看出，在葉片力矩的疊加下，葉片的力矩系數(shù)與單加下，葉片的力矩系數(shù)與單葉片產(chǎn)生較大的區(qū)別，三葉葉片產(chǎn)生較大的區(qū)別，三葉篇產(chǎn)生的總力矩系數(shù)很少有篇產(chǎn)生的總力矩系數(shù)很少有負力矩產(chǎn)生，隨著葉尖速比負力矩產(chǎn)生，隨著葉尖速比的增加而越加明顯。的增加而越加明顯。1616優(yōu)點優(yōu)點 1 1）壽命長，易維護安裝）壽命長，易維護安裝 葉片在旋轉過程中由于慣性力與重力的方向恒定，因葉片在旋轉過程中由于慣性力與重力的方向恒定，因此疲勞壽命長；可以放在風輪下部很遠甚至在地面上，便此疲勞壽命長；可以放在風輪下部很遠甚至在地面上，便于安裝與維護。于安裝與維護。2 2）利于環(huán)保）利于環(huán)保 水平軸風輪的尖速比一般在水平軸風輪

15、的尖速比一般在510,510,這樣的低轉速產(chǎn)生的這樣的低轉速產(chǎn)生的氣動噪聲很小，甚至可以達到靜音的效果。低噪音和美觀氣動噪聲很小，甚至可以達到靜音的效果。低噪音和美觀外形等多種優(yōu)點是水平軸風力發(fā)電機難以比擬的。外形等多種優(yōu)點是水平軸風力發(fā)電機難以比擬的。三、垂直軸風力機的特點三、垂直軸風力機的特點第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型17173 3）無需偏航對風）無需偏航對風 不需要迎風調節(jié)系統(tǒng)不需要迎風調節(jié)系統(tǒng), ,可以接受任何方向來風可以接受任何方向來風, , 吸吸收任意方向來的風能量，主軸永遠向設計方向轉動。收任意方向來的風能量，主軸永遠向

16、設計方向轉動。這樣使結構設計簡化，構造緊湊，活動部件少于水平這樣使結構設計簡化，構造緊湊，活動部件少于水平軸風力機，提高了可靠性。軸風力機，提高了可靠性。4 4）葉片制造工藝簡單）葉片制造工藝簡單 可以設計成低轉速多葉片構造可以設計成低轉速多葉片構造, ,這將大大地降低風這將大大地降低風力機對于葉片材質的要求。不單如此，葉片是以簡支力機對于葉片材質的要求。不單如此，葉片是以簡支梁或多跨連續(xù)梁的力學模型架設在風力機的轉子上的，梁或多跨連續(xù)梁的力學模型架設在風力機的轉子上的，這有利于降低對于風力機材質的要求。這有利于降低對于風力機材質的要求。第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸

17、風力機的類型垂直軸風力機的類型1818缺點缺點 1 1）風能利用率）風能利用率 S S型風力發(fā)電機型風力發(fā)電機, ,理想狀態(tài)下的風能利用系數(shù)為理想狀態(tài)下的風能利用系數(shù)為15%15%左右左右, ,而達里厄型風力發(fā)電機在理想狀態(tài)下的風能利用系數(shù)也不而達里厄型風力發(fā)電機在理想狀態(tài)下的風能利用系數(shù)也不到到40%40%。其他結構形式的垂直軸風力發(fā)電機的風能利用系數(shù)。其他結構形式的垂直軸風力發(fā)電機的風能利用系數(shù)也較低。也較低。2 2）起動風速）起動風速 起動性能差起動性能差, ,特別對于達里厄式特別對于達里厄式型風輪型風輪, ,完全沒有自啟完全沒有自啟動能力動能力, , 并且調速、限速困難，這是限制垂直軸

18、風力發(fā)電并且調速、限速困難，這是限制垂直軸風力發(fā)電機應用的一個重要原因。機應用的一個重要原因。第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的類型垂直軸風力機的類型1919第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組升力型風輪輸出功率計算升力型風輪輸出功率計算一、均勻流管理論一、均勻流管理論 均勻流管理論即認為風速均勻不變的穿過風輪，在風均勻流管理論即認為風速均勻不變的穿過風輪，在風輪尾流風速也保持均勻不變。但風作用在風輪上，風輪輪尾流風速也保持均勻不變。但風作用在風輪上，風輪獲得風能的同時，也對風產(chǎn)生反作用。研究精度不高。獲得風能的同時，也對風產(chǎn)生反作用。研究精度不高。

19、2020第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組升力型風輪輸出功率計算升力型風輪輸出功率計算二、單一流管理論二、單一流管理論單一流管理論將升力型風輪前后流場看作是一個流管。單一流管理論將升力型風輪前后流場看作是一個流管。2121第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組升力型風輪輸出功率計算升力型風輪輸出功率計算 當風速為當風速為V V，在風輪的作用下，風輪內風速變?yōu)椋陲L輪的作用下，風輪內風速變?yōu)閂 Vm m；當；當風穿過風輪后尾流的風速為風穿過風輪后尾流的風速為V Vn n。如果風輪旋轉面內氣流的誘。如果風輪旋轉面內氣流的誘導系數(shù)用導系數(shù)用a a表示，則風速表示，則風速V

20、m m表示為：表示為：)1 (avvm風輪上的阻力風輪上的阻力F Fx x為：為：FXXACvF221聯(lián)合上述兩式可求得誘導系數(shù)聯(lián)合上述兩式可求得誘導系數(shù)a a為：為：)11 (21FXCa其中，其中，C CFXFX為阻力系數(shù)為阻力系數(shù)2222第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組升力型風輪輸出功率計算升力型風輪輸出功率計算 為求解阻力系數(shù)為求解阻力系數(shù)C CFXFX，定義氣流通過葉片時的相對，定義氣流通過葉片時的相對速度為速度為V VR R，來流風速為，來流風速為V V，旋轉半徑為，旋轉半徑為R R，旋轉角速，旋轉角速度為度為，風速與固定葉片支架角度為，風速與固定葉片支架角度為，

21、葉片安裝角，葉片安裝角為為，葉片入流角為，葉片入流角為，葉片迎角為，葉片迎角為。且定義無量。且定義無量綱參數(shù)綱參數(shù) ， 。VVVRR/)1/(*a)sin21 (2*22VVR2*sin21)1 (aVR2323第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組升力型風輪輸出功率計算升力型風輪輸出功率計算 設升力系數(shù)為設升力系數(shù)為C CL L，阻力系數(shù)為，阻力系數(shù)為C CD D，葉片個數(shù)為，葉片個數(shù)為n n，葉片，葉片長為長為l lb b，對葉片旋轉一周積分可得各阻力系數(shù)為：，對葉片旋轉一周積分可得各阻力系數(shù)為：dCCVnlCFtFnRbFX)sincos(420sinDLFnCconCCsi

22、nDLFtCconCC可求得誘導系數(shù)可求得誘導系數(shù)a a為：為：dCCVCnlbaFtFnRFX)sincos()11 (82022424第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組升力型風輪輸出功率計算升力型風輪輸出功率計算 利用誘導系數(shù)利用誘導系數(shù)a a的計算式、相對流入速度及表征空的計算式、相對流入速度及表征空氣動力學特性的氣動力學特性的3 3個系數(shù)：升力系數(shù)個系數(shù)：升力系數(shù)C CL L、阻力系數(shù)、阻力系數(shù)C CD D和和扭矩系數(shù)扭矩系數(shù)C CM M，求得力矩系數(shù)，求得力矩系數(shù)C CT T：202)cossin(4dlCCCVnlCbMDLRbT 作用于葉片的力矩系數(shù)作用于葉片的力

23、矩系數(shù)C CT T是由作用于葉片上的力是由作用于葉片上的力矩來定義的，其中，矩來定義的，其中，R R為風輪的旋轉半徑。為風輪的旋轉半徑。TBARCvT21ARvTCBT2212525第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組升力型風輪輸出功率計算升力型風輪輸出功率計算 因此，風力機風輪組合力矩為葉片和支架力矩之和因此，風力機風輪組合力矩為葉片和支架力矩之和T T= =T TB B+ +T TZ Z，風力機風輪的風能利用系數(shù)可以利用合力矩計算，風力機風輪的風能利用系數(shù)可以利用合力矩計算為：為：PACvP321)(ZTPCCC 在風輪旋轉時，除了葉片上作用有力矩外，支架也產(chǎn)在風輪旋轉時，除

24、了葉片上作用有力矩外，支架也產(chǎn)生力矩，用生力矩，用T TZ Z表示。其定義與葉片力矩一樣，表示為：表示。其定義與葉片力矩一樣，表示為：ZZARCvT21ARvTCZT2212626第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的關鍵參數(shù)垂直軸風力機的關鍵參數(shù)一、葉片的實度一、葉片的實度1.1.定義：葉片弦長之和與風輪旋轉半徑定義：葉片弦長之和與風輪旋轉半徑R R的圓周長之比。的圓周長之比。Rnc22727第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的關鍵參數(shù)垂直軸風力機的關鍵參數(shù)2 2、葉片實度對風輪性能的影響、葉片實度對風輪性能的影響 左圖為葉片實度對風能左

25、圖為葉片實度對風能利用系數(shù)的影響。從圖中利用系數(shù)的影響。從圖中可以看出，當實度增加時，可以看出，當實度增加時，風輪獲得的最大功率的葉風輪獲得的最大功率的葉尖速比變??；相反實度減尖速比變??；相反實度減小時，風輪獲得最大風能小時，風輪獲得最大風能利用系數(shù)的葉尖速比系數(shù)利用系數(shù)的葉尖速比系數(shù)增加。增加。2828第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機的關鍵參數(shù)垂直軸風力機的關鍵參數(shù) 從圖中還可以看出，葉從圖中還可以看出，葉片實度減小，在最佳葉尖速片實度減小，在最佳葉尖速比附近，風輪風能利用系數(shù)比附近，風輪風能利用系數(shù)C CP P值也較高；相反，葉片實值也較高；相反，葉片實度增加

26、后，隨葉尖速比附近度增加后，隨葉尖速比附近的高的高C CP P值范圍變窄。值范圍變窄。 根據(jù)此規(guī)律，為了改善根據(jù)此規(guī)律，為了改善升力性垂直軸風輪的起動性升力性垂直軸風輪的起動性能，可以適當增加實度。能，可以適當增加實度。2929第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風輪的翼型垂直軸風輪的翼型一、垂直軸風力機的葉片翼型必須具有的特性一、垂直軸風力機的葉片翼型必須具有的特性1.1.較大的升力系數(shù)；較大的升力系數(shù)；2.2.較小的阻力系數(shù)；較小的阻力系數(shù)；3.3.阻力系數(shù)要對稱于零升力角；阻力系數(shù)要對稱于零升力角；4.4.負的縱向搖動力矩系數(shù)大。負的縱向搖動力矩系數(shù)大。二、垂直軸風力

27、機的主要翼型二、垂直軸風力機的主要翼型 目前為止用于目前為止用于VAWTVAWT上的翼型主要有上的翼型主要有NACA0018NACA0018、NACA0015NACA0015、NACA0012NACA0012、SNLZSNLZ和和S S系列翼型。系列翼型。3030第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機實例垂直軸風力機實例 左圖給出了加拿大左圖給出了加拿大DominingDomining制鋁公司制鋁公司(DAF(DAF）建）建造的商用雙葉片打蛋器形垂造的商用雙葉片打蛋器形垂直軸風力機，風力赤道直徑直軸風力機，風力赤道直徑為為6.0m6.0m，風力最大輸出功率，風力最大輸出

28、功率為為6.1kW,6.1kW,在在8m/s8m/s風速下為風速下為2.58kW2.58kW。主要由葉片、主軸、。主要由葉片、主軸、增速器、聯(lián)軸器、制動器、增速器、聯(lián)軸器、制動器、發(fā)電機、塔架、拉索和控制發(fā)電機、塔架、拉索和控制盤等組成。盤等組成。3131第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組與水平軸比較與水平軸比較與水平軸風輪相比，垂直軸風輪的空氣動力學特性有本質與水平軸風輪相比，垂直軸風輪的空氣動力學特性有本質區(qū)別。最佳風能利用系數(shù)在相對較低的葉尖速比下獲得。區(qū)別。最佳風能利用系數(shù)在相對較低的葉尖速比下獲得。還有幾個其他方面表明還有幾個其他方面表明VAWTVAWT優(yōu)于現(xiàn)在的優(yōu)于

29、現(xiàn)在的HAWTHAWT技術：技術：1.1.噪聲。噪聲。2.2.鳥類。鳥類。3.3.人工安全性。人工安全性。4.4.維護成本。維護成本。5.5.審美。審美。6.6.容易安裝。容易安裝。3232第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力機存在的問題垂直軸風力機存在的問題 垂直軸風力機盡管具有許多水平軸風力機不具備的優(yōu)垂直軸風力機盡管具有許多水平軸風力機不具備的優(yōu)點，但也存在一些難以解決的技術難題：點，但也存在一些難以解決的技術難題：1.1.達里厄垂直軸風力機不能變槳，起動較為困難。達里厄垂直軸風力機不能變槳，起動較為困難。2.2.達里厄垂直軸風力機的風能效率仍然低于水平軸風力機達

30、里厄垂直軸風力機的風能效率仍然低于水平軸風力機 的效率。的效率。3.3.打蛋形達里厄葉片的各部位距轉動中心的半徑不同，難打蛋形達里厄葉片的各部位距轉動中心的半徑不同，難以做到按不同風速變換葉片攻角和葉片弦長。以做到按不同風速變換葉片攻角和葉片弦長。4.4.垂直軸風力機的軸較長，在加工和制造上較為困難。垂直軸風力機的軸較長，在加工和制造上較為困難。5.5.垂直軸風力機的轉速和功率控制較水平軸的難以實現(xiàn)。垂直軸風力機的轉速和功率控制較水平軸的難以實現(xiàn)。6.6.垂直軸風力機葉輪靠地面較近，受剪切風的影響較大。垂直軸風力機葉輪靠地面較近，受剪切風的影響較大。3333第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直

31、軸風力發(fā)電機組與水平軸比較與水平軸比較與水平軸風輪相比，垂直軸風輪的空氣動力學特性有本質與水平軸風輪相比，垂直軸風輪的空氣動力學特性有本質區(qū)別。最佳風能利用系數(shù)在相對較低的葉尖速比下獲得。區(qū)別。最佳風能利用系數(shù)在相對較低的葉尖速比下獲得。還有幾個其他方面表明還有幾個其他方面表明VAWTVAWT優(yōu)于現(xiàn)在的優(yōu)于現(xiàn)在的HAWTHAWT技術：技術：1.1.噪聲。噪聲。2.2.鳥類。鳥類。3.3.人工安全性。人工安全性。4.4.維護成本。維護成本。5.5.審美。審美。6.6.容易安裝。容易安裝。3434第七章第七章 垂直軸風力發(fā)電機組垂直軸風力發(fā)電機組1.1.風能大小與哪些因素有關系？風能大小與哪些因素有關