垂直軸風力發電機

垂直軸風力發電機在風向改變的時候無需對風，在這點上相對於水平軸風力發電機是一大優勢，它不僅使結構設計簡化，而且也減少了風輪對風時的陀螺力。

基本介紹

• 中文名：垂直軸風力發電機
• 外文名：vertical axis wind turbine VAWT
• 包含：2類
• 類型：分為阻力型和升力型。

分類

儘管風力發電機多種多樣，但歸納起來可分為兩類：①水平軸風力發電機，風輪的旋轉軸與風向平行；②垂直軸風力發電機，風輪的旋轉軸垂直於地面或者氣流的方向。利用阻力旋轉的垂直軸風力發電機有幾種類型，其中有利用平板和杯子做成的風輪，這是一種純阻力裝置；S型風車，具有部分升力，但主要還是阻力裝置。這些裝置有較大的啟動力矩，但尖速比低，在風輪尺寸、重量和成本一定的情況下，提供的功率輸出低。

圖1.達里厄式風輪

達里厄式風輪是法國G.J.M達里厄於19世紀30年代發明的。在20世紀70年代，加拿大國家科學研究院對此進行了大量的研究，是水平軸風力發電機的主要競爭者。達里厄式風輪是一種升力裝置，彎曲葉片的剖面是翼型，它的啟動力矩低，但尖速比可以很高，對於給定的風輪重量和成本，有較高的功率輸出。世界上有多種達里厄式風力發電機，如Φ型，Δ型，Y型和H型等。這些風輪可以設計成單葉片，雙葉片，三葉片或者多葉片。

其他形式的垂直軸風力發電機有馬格努斯效應風輪，他由自旋的圓柱體組成，當它在氣流中工作時，產生的移動力是由於馬格努斯效應引起的，其大小與風速成正比。有的垂直軸風輪使用管道或者漩渦發生器塔，通過套管或者擴壓器使水平氣流變成垂直氣流，以增加速度，偶寫還利用太陽能或者燃燒某種燃料，是水平氣流變成垂直方向的氣流。

發展

風力發電和太陽能發電一樣，最初是為了解決應急電源和邊遠地區供電而開發出來的產品，因而在最初發展並不是很快。

到了上個世紀二、三十年代，全球經濟危機帶來的能源緊張，讓世界各國的專家想到了以風力發電作為補充能源的可行性。第二次世界大戰後，各國紛紛進行研究，由於當時的技術水平較差，啟動風速要求較高，發電噪音也很大，所以只能將風力發電機放在人跡罕至的地方或風力較大的地方。設備也是往大型風力發電機發展，專門建設大型風力發電場，由於水平軸風力發電機的特性，小型風力發電在相當長的時間裡未得到較好的發展。

各個已開發國家均大力發展新能源產業，而太陽能一直是新能源商業化的首選，因為太陽能的設定地點較靈活，不會產生噪音，可以和建築進行一體化設計。而風力發電較太陽能而言，它的成本優勢明顯，如何使得風力發電和建築進行一體化設計、在建築周圍設定小型風力發電機而又不影響人的生活質量，這成為了歐美一些國家研究的焦點。

垂直軸風力發電機（vertical axis wind turbine VAWT）從分類來說，主要分為阻力型和升力型。阻力型垂直軸風力發電機主要是利用空氣流過葉片產生的阻力作為驅動力的，而升力型則是利用空氣流過葉片產生的升力作為驅動力的。由於葉片在旋轉過程中，隨著轉速的增加阻力急劇減小，而升力反而會增大，所以升力型的垂直軸風力發電機的效率要比阻力型的高很多。

圖2.4KW螺旋翼型垂直型風力發電機

風電行業

新興市場的風電發展迅速，在國家政策支持和能源供應緊張的背景下，中國的風電特別是風電設備製造業也迅速崛起，已經成為全球風電最為活躍的場所。2006年全球風電資金中9%投向了中國，總額達16.2億歐元（約162.7億元人民幣）。2007年，中國風電裝機容量已排名世界第五。截止到2010年，中國風電裝機容量已達42287MW，躍居世界首位。

中國巨大的風電市場以及廉價的勞動力成本，吸引了大量國外風電巨頭紛紛在中國設廠，或採取與國內企業合資的方式，生產的產品都被貼上了中國製造的標籤。中國製造的風電設備產品占據越來越大的市場份額，風機產品正在經歷一個由全球製造向中國製造的轉變。

現狀

2002年，中國率先開始了新型垂直軸風力發電機的研究，由部隊通訊部牽頭，上海某公司為研發主體，西安軍電、西安交大、同濟大學、復旦大學等高校的多位專家配合，在短短的一年時間裡就生產出了首台新型垂直軸風力發電機。並在不到5年的時間裡將功率擴展至200W～100KW，處於世界領先地位。 世界上其他國家也都進行了新型垂直軸風力發電機的研製，日本在2002年初開始研究，2003年初產品投放市場，功率在0.5～30KW之間。美國、英國、德國、奧地利、韓國等國家也都在2006年已生產出樣機，準備投入規模化生產，功率都在10KW以內。