垂直軸小型風力發電機與水平軸小型風力發電機對比

概述：

小型風力發電機產品主要應用于離網型風光互補發電系統/風光互補監控系統中，發電系統部署可靠性高，通過專業完善的設計邏輯能有效達到高水平的能源管理，解決戶外無電區域無人值守的用電困難問題，提供大自然源源不斷的電力資源轉換供給。

主線機型分類：

小型風力發機市場上以兩種類別為主，分別是垂直軸風力發電機和水平軸風力發電機。

產品結構/發電原理：

水平軸小型風力發電機主要由葉片、輪轂、稀土永磁三相同步發電機、滑環部件、雙溝球軸承、自調節尾舵件等組合而成；風輪是風力發電機對風能量進行收集的主要部件，其作用把空氣流動風能量通過風輪旋轉的方式把機械能轉換為動勢能慣性，通過稀土永磁三相同步發電機，即一個多極化永磁轉子和帶有適當設計繞組的定子。通過小型風力發電機風輪旋轉帶動多極化永磁轉子在轉子與定子的氣隙形成一個隨時間變化的磁通。這個通量在定子繞組端子上產生三相交流電壓，從而變為電能。

垂直軸風力發電機的葉輪轉軸與地面垂直，故稱為垂直軸風力發電機。它是一種利用垂直的氣動式設計風輪葉片與流動的空氣產生互導轉向，機械能傳導致中心軸從而帶動磁懸浮發電機，通過磁懸浮技術理論、將電機線圈懸浮于一定的空間，在沒有任何機械摩擦阻力以及在風力作用下，使電機轉動并切割磁感線發出三相交流電。

升力型小型風力發電機特點：

通過特殊氣動式葉片設計，發電機可達到的轉速相對比較高，風能利用率系數大，適用于地理位置開闊、高風速地區及并網型系統。同理條件下升力型要求的啟動風速條件相對比較高，在風速較低的場景下使用平均發電量值波動系數大；遇到風量比較好的場景內，控制電路上需要做到更高的技術要求，可以選擇外置無極卸荷方式配置，有效保護蓄電池的儲能系統不被損壞。

阻力型小型風力發電機特點：

阻力型小型風力發電機的設計屬于低風速地區應用系列，啟動風速低，應用地理場景更加廣泛；也由于額定轉速低抗風能力好，遇到臺風級別的風力穩定性更高；阻力型小型風力發電機風能利用率比升力型低，控制系統可使用電子卸荷方式，集成度更高。對于沿海地區應用。

小型風力發電機應用選型特點：

風光互補系統中小型風力發電機屬于重要的發電單元之一，通過風力發電機的氣動式葉片設計和輪轂結構，通過自然風能量帶動自轉，讓電機轉子同步轉動產生切割磁感線發出三相交流電，而葉片轉動的速度越快產生的電流就越大。那么我們在部署離網型風光互補系統是怎樣考慮風力發電機的選型呢？

升力型小型風力發電機特點：通過特殊氣動式葉片設計，發電機可達到的轉速相對比較高，風能利用率系數大，適用于地理位置開闊、高風速地區及并網型系統。同理條件下升力型要求的啟動風速條件相對比較高，在風速較低的場景下使用平均發電量值波動系數大；遇到風量比較好的場景內，控制電路上需要做到更高的技術要求，可以選擇外置無極卸荷方式配置，有效保護蓄電池的儲能系統不被損壞。

阻力型小型風力發電機特點：阻力型小型風力發電機的設計屬于低風速地區應用系列，啟動風速低，應用地理場景更加廣泛；也由于額定轉速低抗風能力好，遇到臺風級別的風力穩定性更高；阻力型小型風力發電機風能利用率比升力型低，控制系統可使用電子卸荷方式，集成度更高。對于沿海地區應用。

升力型和阻力型優勢各顯特長：

小型風力發電機中的升力型，適合用于地區場景內四周場景開闊沒有遮擋（沙漠、高山、草原、河流、海上、草原），選擇升力型風力發電機具備轉速高，風能利用率高，簡單來說可以達到更加多的發電量，瞬間電流大充電效率更高。巨量頻繁的風能量條件下能滿足特性能力發揮到極致。由于升力型小型風力發電機的啟動的風速要求比較高（啟動條件3米/秒），所以氣動式葉片設計會比較長，所以高風速的應用下需要考慮風能控制器的散熱系數、剎車卸荷性能，配置時選取PWM的控制器比較理想。

小型風力發電機中的阻力型，適合用于地區（城鎮建設、低風量地區、森林山道、低洼盆地層區域、水庫河道），選擇阻力型風力發電機具備低轉速持續發電，由于葉片的設計特性轉速相對不高，但風機的優勢是極低的扭矩系數，可以在低風速的場景下轉動，配合MPPT控制器可以實現升壓效果，實現低轉速也能發電，發電的持續性長時間有效保持，年平均發電量優越。

總結：

水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機在低風速和高風速之下各有所長，不同的電機特性引發啟動風速和葉片設計有著不同的應用，在每個場景下所發電量確實各有千秋，重點的是在風光互補發電系統的設計者需要詳細考慮應用場景情況和環境因素，合理配置相應產品配對，通過專業的評估分析讓小型風力發電機的優勢盡顯才能物盡其用；隨著我國大力推廣實現碳中和的目標，風光互補發電日趨成熟的技術也越來越受到廣泛人們認知和認同，能廣泛應用普及解決用電難的問題。

審核編輯黃宇