垂直轴小型风力发电机与水平轴小型风力发电机对比

垂直轴小型风力发电机与水平轴小型风力发电机对比

概述：

小型风力发电机产品主要应用于离网型风光互补发电系统/风光互补监控系统中，发电系统部署可靠性高，通过专业完善的设计逻辑能有效达到高水平的能源管理，解决户外无电区域无人值守的用电困难问题，提供大自然源源不断的电力资源转换供给。

主线机型分类：

小型风力发机市场上以两种类别为主，分别是垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机。

产品结构/发电原理：

水平轴小型风力发电机主要由叶片、轮毂、稀土永磁三相同步发电机、滑环部件、双沟球轴承、自调节尾舵件等组合而成；风轮是风力发电机对风能量进行收集的主要部件，其作用把空气流动风能量通过风轮旋转的方式把机械能转换为动势能惯性，通过稀土永磁三相同步发电机，即一个多极化永磁转子和带有适当设计绕组的定子。通过小型风力发电机风轮旋转带动多极化永磁转子在转子与定子的气隙形成一个随时间变化的磁通。这个通量在定子绕组端子上产生三相交流电压，从而变为电能。

垂直轴风力发电机的叶轮转轴与地面垂直，故称为垂直轴风力发电机。它是一种利用垂直的气动式设计风轮叶片与流动的空气产生互导转向，机械能传导致中心轴从而带动磁悬浮发电机，通过磁悬浮技术理论、将电机线圈悬浮于一定的空间，在没有任何机械摩擦阻力以及在风力作用下，使电机转动并切割磁感线发出三相交流电。

升力型小型风力发电机特点：

通过特殊气动式叶片设计，发电机可达到的转速相对比较高，风能利用率系数大，适用于地理位置开阔、高风速地区及并网型系统。同理条件下升力型要求的启动风速条件相对比较高，在风速较低的场景下使用平均发电量值波动系数大；遇到风量比较好的场景内，控制电路上需要做到更高的技术要求，可以选择外置无极卸荷方式配置，有效保护蓄电池的储能系统不被损坏。

阻力型小型风力发电机特点：

阻力型小型风力发电机的设计属于低风速地区应用系列，启动风速低，应用地理场景更加广泛；也由于额定转速低抗风能力好，遇到台风级别的风力稳定性更高；阻力型小型风力发电机风能利用率比升力型低，控制系统可使用电子卸荷方式，集成度更高。对于沿海地区应用。

小型风力发电机应用选型特点：

风光互补系统中小型风力发电机属于重要的发电单元之一，通过风力发电机的气动式叶片设计和轮毂结构，通过自然风能量带动自转，让电机转子同步转动产生切割磁感线发出三相交流电，而叶片转动的速度越快产生的电流就越大。那么我们在部署离网型风光互补系统是怎样考虑风力发电机的选型呢？

升力型小型风力发电机特点：通过特殊气动式叶片设计，发电机可达到的转速相对比较高，风能利用率系数大，适用于地理位置开阔、高风速地区及并网型系统。同理条件下升力型要求的启动风速条件相对比较高，在风速较低的场景下使用平均发电量值波动系数大；遇到风量比较好的场景内，控制电路上需要做到更高的技术要求，可以选择外置无极卸荷方式配置，有效保护蓄电池的储能系统不被损坏。

阻力型小型风力发电机特点：阻力型小型风力发电机的设计属于低风速地区应用系列，启动风速低，应用地理场景更加广泛；也由于额定转速低抗风能力好，遇到台风级别的风力稳定性更高；阻力型小型风力发电机风能利用率比升力型低，控制系统可使用电子卸荷方式，集成度更高。对于沿海地区应用。

升力型和阻力型优势各显特长：

小型风力发电机中的升力型，适合用于地区场景内四周场景开阔没有遮挡（沙漠、高山、草原、河流、海上、草原），选择升力型风力发电机具备转速高，风能利用率高，简单来说可以达到更加多的发电量，瞬间电流大充电效率更高。巨量频繁的风能量条件下能满足特性能力发挥到极致。由于升力型小型风力发电机的启动的风速要求比较高（启动条件3米/秒），所以气动式叶片设计会比较长，所以高风速的应用下需要考虑风能控制器的散热系数、刹车卸荷性能，配置时选取PWM的控制器比较理想。

小型风力发电机中的阻力型，适合用于地区（城镇建设、低风量地区、森林山道、低洼盆地层区域、水库河道），选择阻力型风力发电机具备低转速持续发电，由于叶片的设计特性转速相对不高，但风机的优势是极低的扭矩系数，可以在低风速的场景下转动，配合MPPT控制器可以实现升压效果，实现低转速也能发电，发电的持续性长时间有效保持，年平均发电量优越。

总结：

水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机在低风速和高风速之下各有所长，不同的电机特性引发启动风速和叶片设计有着不同的应用，在每个场景下所发电量确实各有千秋，重点的是在风光互补发电系统的设计者需要详细考虑应用场景情况和环境因素，合理配置相应产品配对，通过专业的评估分析让小型风力发电机的优势尽显才能物尽其用；随着我国大力推广实现碳中和的目标，风光互补发电日趋成熟的技术也越来越受到广泛人们认知和认同，能广泛应用普及解决用电难的问题。

审核编辑 黄宇