垂直轴风机发展趋势

阻力型垂直轴风力发电机概述

早在1300多年前，中国就已经出现一种古老的垂直轴风车，它利用风力来灌溉，如下图所示，它是由8个风帆组成的风轮。而在1000年前，波斯也建造了垂直轴的风车来带动他们磨谷的石磨。水平轴风力发电机最早出现在欧洲，要比垂直轴风力发电机晚很多年，所以垂直轴风力发电机可以称为所有风力发电机的先驱。而垂直轴风力发电机根据驱动力的不同又可以分为升力型和阻力型垂直轴风力发电机，本文主要介绍阻力型垂直轴风力发电机。

1.阻力型风力发电机的工作原理

阻力型垂直轴风力发电机风轮的转轴周围，有一对或者若干个凹凸曲面的叶片，当它们处于不同方位时，相对于它的来风方向所受的推力F是不同的。风力作用于上述物体上的空气动力差别也很大。作用力F可表示为： F=1/2?ρ?S·V??C

其中ρ——空气密度，一般取1.25（kg/m?）

S——风轮迎风面积

V——来流风速

C——空气动力系数

以半球为例，当风吹到半球凹面一侧，c值为1.33，当风吹到半球凸面一侧时，c值为0.34。对于柱面，当风吹向凹面和凸面时，系数c分别为2.3和1.2。由于组成风轮的叶片不对称性和空气阻力的差异，风对风轮的作用就形成了绕转轴的驱动力偶，整个风轮随即转动。

阻力型风力发电机的种类及其性能

1.杯式风速计是最简单的阻力型风力发电机。

fond风轮

这是受到离心式风扇和水力机械中的banki涡轮启示而设计成的一种阻力推进型垂直轴风力发电机，它的名称是根据它的发明者——法国的lafond的名字而得名的。

这种叶片形状的凹面及凸面在受到风力作用后，空气阻力系数差别很大，加上叶片在风里运转时，先使气流吹向一侧，然后运动着的叶片又使气流流向另一侧，这样就产生了一个附加驱动力矩，故这种风轮有较大的启动力矩，它在风速2.5M/s时就能正常起动运转，但是效率较低，能量输出大概是同样迎风面积的水平轴风力发电机的一半。

高层建筑施工垂直运输设备使用及其发展趋势浅谈

【摘 要】本文从高层建筑发展前景引入大型动臂式塔机的发展问题，从选用大型动臂塔机的原因分析、安全使用、发展历程以及发展方向四个基本要素展开阐述，详细分析了动臂式塔机在高层施工中的诸多优势及需要重点关注的若干安全问题，说明了其发展趋势及发展方向。

1.大型垂直运输设备发展背景

改革开放以来，我国以大国崛起的经济发展形势向全世界诠释着“中国速度”，伴随着经济的快速发展是中国城镇化进程的不断加快，越来越拥挤的城市空间制约着国内城市向都市化前进的脚步，和世界其他许多发达城市一样，中国也开始向天空寻找方向，随之而来的是国内高层建筑如雨后春笋般在中国大地上一座座拔地而起，上海环球金融中心、南京紫峰大厦、深圳京基大厦、广州西塔等均为名副其实的超高层区域性地标，包括公司在建的武汉中心项目以438米的设计高度引领华中之先。当然，作为建筑人，我们更关注的是他们崛起的历程，历数国内超高层建筑，无一例外的，大家都惊人一致的选择了大型动臂式内爬塔机作为施工保障的生命线。高层建筑中超重结构单元的吊装对起重设备的大起重量、大起升高度、大起升速度均提出了严格的要求，这就使得具备这些优势的大型动臂式塔机成为典型超高层工程施工的首选，甚至是唯一选择。作为华中地区率先开建的地标——武汉中心，其主塔楼施工所引进的中昇1250及法福克m900d看似无意实则必然，华中建筑机械行业将因此步入一个跨越式发展的全新领域。

2.高层建筑垂直运输设备的使用

2.1 高层建筑垂直运输设备的选型分析

2.1.1 性能参数符合高层施工需要

（1）大起重量。现代大型建筑工程基本都采用了钢或钢、混凝土组合结构，吊装单元的重量大大提高，例如武汉中心项目巨型钢柱有的重达36吨，水平臂塔机起重量和起重力矩都很难达到要求，而武汉中心引进的两台动臂式塔机起重量都达到64吨，满足施工需要。

（2）大起升高度。采用了特殊的爬升体系，内爬或者外挂式支承，起重机可随建筑结构整体爬高，起升高度大幅度提高，完全规避掉了平臂式塔机增高就必须加节、附墙的繁琐工序以及由于过高而衍生的安全问题。

试论垂直轴风力发电技术的发展趋势

摘要：本文根据我国的风能资源,结合我国国家和地方的产业政策,分析了风力发电前景,阐述了国内外风力发电现状,得出我国自主研制开发的垂直轴风电技术适合中国国情,是对国内风力发电技术最好的补充。

关键词：风能资源；风力发电；水平轴风力机；垂直轴风力机；垂直轴风电技术

到目前为止,国内垂直轴风力发电设备在国内还是刚刚起步,仅有几家研究机构对其进行研究,而试验样机模型仅为几十千瓦的机型,达不到现在风电设备大型化的商业要求。

1 概述我国的风能资源根据全国900 多个气象站陆地上离地10m 高度资料进行估算,全国平均风功率密度为100W/m2,风能资源总储量约32.26 亿kW,可开发和利用的陆地上风能储量有2.53 亿kW,近海可开发和利用的风能储量有7.5 亿kW,共计约10 亿kW。如果陆上风电年上网电量按等效满负荷2000 小时计,每年可提供5000 亿千瓦时电量,海上风电年上网电量按等效满负荷2500 小时计,每年可提供1.8 万亿千瓦时电量,合计2.3 万亿千瓦时电量。

2 概述风力发电前景展望近几天全国新增风电装机容量约300 万千瓦,平均每年新增60~80 万千瓦,2010 年底累计装机约400～500 万千瓦。提供这样的市场空间主要目的是培育国内的风电设备制造能力,国家发展改革委于2005 年7 月下发文件,要求所有风电项目采用的机组本地化率达到70%,否则不予核准。此后又下发文件支持国内风电设备制造企业与电源建设企业合作,提供50 万千瓦规模的风电市场保障,加快制造业发展。

3 概述国外技术现状问题点及未来发展3.1 国外风力发电现状20 世纪80 年代,随着世界能源危机的出现,发达国家和地区相继制定了开发和保护可再生能源的法律制度,并配套出台了利用可再生能源的优惠政策。可再生能源中,水力资源已基本布点完毕,进一步发展空间有限;太阳能光伏技术尚未能实现产业化突破;人们对核电的安全担忧使核电发展缓慢;商业用的风力机组大量涌现,使得风力发电在世界范围内发展起来。

垂直轴风力机优缺点

优点

VAWTs offer a number of advantages over traditional

horizontal-axis wind turbines (HAWTs). They can be packed

closer together in wind farms, allowing more in a given space.

This is not because they are smaller, but rather due to the slowing

effect on the air that HAWTs have, forcing designers to separate

them by ten times their width.[5][6]

VAWTs are rugged, quiet, omni-directional, and they do not

create as much stress on the support structure. They do not

require as much wind to generate power, thus allowing them to

be closer to the ground. By being closer to the ground they are

easily maintained and can be installed on chimneys and similar

tall structures.[7]

Research at Cal Tech has also shown that carefully designing

wind farms using VAWTs can result in power output ten times as

great as a HAWT wind farm the same size.[8]