一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分類

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由兩大部分組成：

風(fēng)力機(jī)部分――它將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；

發(fā)電機(jī)部分――它將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

根據(jù)風(fēng)機(jī)這兩大部分采用的不同結(jié)構(gòu)類型、以及它們分別采用的技術(shù)方案的不同特征，再加上它們的不同組合，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以有多種多樣的分類。

1、按照風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)主軸的方向（即主軸與地面相對(duì)位置）分類，可分為：

“水平軸式風(fēng)機(jī)”――轉(zhuǎn)動(dòng)軸與地面平行，葉輪需隨風(fēng)向變化而調(diào)整位置；

“垂直軸式風(fēng)機(jī)”――轉(zhuǎn)動(dòng)軸與地面垂直，設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，葉輪不必隨風(fēng)向改變而調(diào)整方向。

2、按照槳葉受力方式可分成“升力型風(fēng)機(jī)”或“阻力型風(fēng)機(jī)”。

3、按照槳葉數(shù)量分類可分為“單葉片”、“雙葉片”、“三葉片”和“多葉片”型風(fēng)機(jī)。

葉片的數(shù)目由很多因素決定，其中包括空氣動(dòng)力效率、復(fù)雜度、成本、噪音、美學(xué)要求等等。

大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)可由1、2 或者3片葉片構(gòu)成。

葉片較少的風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常需要更高的轉(zhuǎn)速以提取風(fēng)中的能量，因此噪音比較大。而如果葉片太多，它們之間會(huì)相互作用而降低系統(tǒng)效率。目前3葉片風(fēng)電機(jī)是主流。從美學(xué)角度上看，3葉片的風(fēng)電機(jī)看上去較為平衡和美觀。

4、按照風(fēng)機(jī)接受風(fēng)的方向分類，則有“上風(fēng)向型”――葉輪正面迎著風(fēng)向（即在塔架的前面迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)）和“下風(fēng)向型”――葉輪背順著風(fēng)向，兩種類型。

上風(fēng)向風(fēng)機(jī)一般需要有某種調(diào)向裝置來保持葉輪迎風(fēng)。

而下風(fēng)向風(fēng)機(jī)則能夠自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向, 從而免除了調(diào)向裝置。但對(duì)于下風(fēng)向風(fēng)機(jī), 由于一部分空氣通過塔架后再吹向葉輪, 這樣, 塔架就干擾了流過葉片的氣流而形成所謂塔影效應(yīng),使性能有所降低。

5、按照功率傳遞的機(jī)械連接方式的不同，可分為“有齒輪箱型風(fēng)機(jī)”和無齒輪箱的“直驅(qū)型風(fēng)機(jī)”。

有齒輪箱型風(fēng)機(jī)的槳葉通過齒輪箱及其高速軸及萬能彈性聯(lián)軸節(jié)將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)軸,聯(lián)軸節(jié)具有很好的吸收阻尼和震動(dòng)的特性，可吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移，并且聯(lián)軸器可阻止機(jī)械裝置的過載。

而直驅(qū)型風(fēng)機(jī)則另辟蹊徑，配合采用了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，槳葉的轉(zhuǎn)矩可以不通過齒輪箱增速而直接傳遞到發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)軸，使風(fēng)機(jī)發(fā)出的電能同樣能并網(wǎng)輸出。這樣的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了裝置的結(jié)構(gòu)，減少了故障幾率，優(yōu)點(diǎn)很多，現(xiàn)多用于大型機(jī)組上。

6、根據(jù)按槳葉接受風(fēng)能的功率調(diào)節(jié)方式可分為：

“定槳距（失速型）機(jī)組”――槳葉與輪轂的連接是固定的。當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。由于定槳距（失速型）機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠，在20 年來的風(fēng)能開發(fā)利用中一直占據(jù)主導(dǎo)地位。

“變槳距機(jī)組”――葉片可以繞葉片中心軸旋轉(zhuǎn)，使葉片攻角可在一定范圍內(nèi)（一般0－90度）調(diào)節(jié)變化，其性能比定槳距型提高許多，但結(jié)構(gòu)也趨于復(fù)雜，現(xiàn)多用于大型機(jī)組上。

7、按照葉輪轉(zhuǎn)速是否恒定可分為：

“恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組”――設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，造價(jià)低，維護(hù)量少，直接并網(wǎng)；缺點(diǎn)是：氣動(dòng)效率低，結(jié)構(gòu)載荷高，給電網(wǎng)造成電網(wǎng)波動(dòng)，從電網(wǎng)吸收無功功率。

“變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組”――氣動(dòng)效率高，機(jī)械應(yīng)力小，功率波動(dòng)小，成本效率高，支撐結(jié)構(gòu)輕。缺點(diǎn)是：功率對(duì)電壓降敏感，電氣設(shè)備的價(jià)格較高，維護(hù)量大?，F(xiàn)常用于大容量的主力機(jī)型。

8、根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)類型分類，可分為兩大類：“異步發(fā)電機(jī)型” “同步發(fā)電機(jī)型”

只要選用適當(dāng)?shù)淖兞餮b置，它們都可以用于變速運(yùn)行風(fēng)機(jī)。

異步發(fā)電機(jī)按其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同又可分為：

(a) 籠型異步發(fā)電機(jī)――轉(zhuǎn)子為籠型。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、廉價(jià)、易于接入電網(wǎng)，而在小、中型機(jī)組中得到大量的使用。

(b) 繞線式雙饋異步發(fā)電機(jī)――轉(zhuǎn)子為線繞型。定子與電網(wǎng)直接連接輸送電能，同時(shí)繞線式轉(zhuǎn)子也經(jīng)過變頻器控制向電網(wǎng)輸送有功或無功功率。

同步發(fā)電機(jī)型按其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極的類型又可分為：

(a) 電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)――轉(zhuǎn)子為線繞凸極式磁極，由外接直流電流激磁來產(chǎn)生磁場(chǎng)。

(b) 永磁同步發(fā)電機(jī)――轉(zhuǎn)子為鐵氧體材料制造的永磁體磁極，通常為低速多極式，不用外界激磁，簡(jiǎn)化了發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，因而具有多種優(yōu)勢(shì)。

9、根據(jù)風(fēng)機(jī)的輸出端電壓高低化分，一般可分為：

“高壓風(fēng)力發(fā)電機(jī)”――風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端電壓為10~20kV，甚至40kV，可省掉風(fēng)機(jī)的升壓變壓器直接并網(wǎng)。它與直驅(qū)型，永磁體磁極結(jié)構(gòu)一起組成的同步發(fā)電機(jī)總體方案，是目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)中一種很有發(fā)展前途的機(jī)型。

“低壓風(fēng)力發(fā)電機(jī)”――輸出端電壓為1kV 以下，目前市面上大多為此機(jī)型。

10、根據(jù)風(fēng)機(jī)的額定功率化分，一般可分為：

微型機(jī)：10 kW 以下

小型機(jī)：10 kW 至100 kW

中型機(jī)：100 kW 至1000 kW

大型機(jī)：1000 kW 以上（MW 級(jí)風(fēng)機(jī)）

二、垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和水平軸的區(qū)別

1、發(fā)電機(jī)不同：垂直軸的發(fā)電機(jī)一般采用無鐵芯的永磁盤式電機(jī)或外轉(zhuǎn)子電機(jī)，啟動(dòng)力矩小，微風(fēng)就能啟動(dòng)，相當(dāng)適合在城市或者像中國南方等低風(fēng)速地區(qū)使用；水平軸的發(fā)電機(jī)一般采用造價(jià)低廉的有鐵芯發(fā)電機(jī)，啟動(dòng)力矩往往較大，不適合在城市道路、以及中國南方等低風(fēng)速使用。

2、風(fēng)葉結(jié)構(gòu)不同：垂直軸的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是萬向受風(fēng)的垂直式結(jié)構(gòu)，不管任何方向的來風(fēng)，均保持同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，更好的利用了風(fēng)能；而水平軸的風(fēng)力發(fā)電機(jī)有個(gè)專門用來調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)受風(fēng)方向的尾巴，每次風(fēng)來時(shí)，首先得把風(fēng)機(jī)的迎風(fēng)方向調(diào)整，這樣不僅浪費(fèi)了風(fēng)能，同時(shí)水平式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)與支撐該電機(jī)的法蘭之間還得安裝一個(gè)傳動(dòng)的軸承，該軸承傳動(dòng)多了，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械疲勞，造成風(fēng)機(jī)容易折斷或者脫落。

3、同等風(fēng)速條件下垂直軸發(fā)電效率比水平式的要高，特別是低風(fēng)速地區(qū)。

4、在高風(fēng)速地區(qū)，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)要比水平式的更加安全穩(wěn)定；另外，國內(nèi)外大量的案例證明，水平式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在城市地區(qū)經(jīng)常不轉(zhuǎn)動(dòng)，在北方、西北等高風(fēng)速地區(qū)又經(jīng)常容易出現(xiàn)風(fēng)機(jī)折斷、脫落等問題，傷及路上行人與車輛等危險(xiǎn)事故。

5、風(fēng)能利用率 ，中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心曾作過相關(guān)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，實(shí)測(cè)的利用率在 23%-29%左右 。經(jīng)過中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心的實(shí)驗(yàn)表明垂直軸的風(fēng)能利用率在40%以上。另外，在實(shí)際環(huán)境中風(fēng)向是經(jīng)常變化的，水平軸風(fēng)輪的迎風(fēng)面不可能始終對(duì)著風(fēng)，這就引起了"對(duì)風(fēng)損失"，而垂直軸風(fēng)輪則不存在這個(gè)問題 ，因此在考慮了對(duì)風(fēng)損失之后，垂直軸風(fēng)輪的風(fēng)能利用率完全超過水平軸風(fēng)輪。

綜合各種因素來看垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是未來風(fēng)電的發(fā)展方向，由于水平軸風(fēng)機(jī)在中國已有近20年的生產(chǎn)及發(fā)展，垂直軸的開發(fā)生產(chǎn)也就是近幾年的時(shí)間，所以隨著其優(yōu)勢(shì)的不端顯現(xiàn)，會(huì)像水平軸一樣逐步普及的。