大型垂直轴风电机组历史和现状经验及教训-V2-20240627

垂直轴风力发电机组的优点及其发展前景发布时间：2023-02-01T06:12:45.886Z 来源：《城镇建设》2022年9月18期作者：邵昌盛[导读] 相对于垂直轴风电机组邵昌盛南方海洋科学与工程广东省实验室（湛江）摘要：相对于垂直轴风电机组，垂直轴风电机组在叶片设计方法、安全性、环境保护等方面有较大的优势；发电效率，经济效益，结构；在维修等领域，它的优势很大，影响垂直轴风电机组发展的主要原因有技术和经济两个方面，随着我国风电行业的不断发展，我国风电行业面临着巨大的发展机遇。

关键词：垂直轴风力发电机组；优点；影响因素；发展前景引言风车的转动轴线与地表或来向的风车叫做垂直轴风轮机。

其特点是：转动轴线与地表相垂直，且与风方向相平行。

我国风电厂采用的大型风电机组，主要是因为受某些技术和经济因素的影响。

在我国风能发展的背景下，垂直轴型风电场的研究与利用越来越受关注，已逐渐成为风能设备生产与应用的重要课题。

一、与水平轴风力发电机组相比，垂直轴风力发电机组具有系列优点（一）支撑叶片设计的方法相对科学当前，支持垂直轴风机的桨叶结构的研究多采用了叶素动力学模型，而 Glauert法和 Wilson法是其最常用的方法。

但是，叶素原理忽视了各个叶素之间的相互影响，采用有关原理来进行桨叶的设计时，忽视了对叶形的影响，从而使其不够精确；尽管该方法不会对风机的外形进行优化，但其对风机的风能利用率有很大的影响。

同时，由于各个叶片的相互干涉和整体的流动比较错综复杂，仅凭叶素分析法难以得到准确的计算。

由于计算流体力学（CFD）技术的迅速发展，现有 CFD技术已可以对具有较大形状的复杂流动进行数值仿真，包括：叶片的冲击和强度、气流分离、表面压力分布等；涡流的产生和传播、力的大小和力的改变，都能用电脑进行计算和图像的呈现。

采用 CFD法对垂直轴风电机组的叶片进行了计算，其计算结果与叶素原理相比具有很大的优越性，从 CFD工艺的实践来看，采用 Darrieus型 H型风车，其叶片各剖面均是一样的；该方法可以将其简单地压缩成一个平面的模型，从而大大减少了计算的网格量。

垂直轴风力发电机研究报告
摘要：
本报告对垂直轴风力发电机进行了深入研究。

首先，介绍了风力发电
的背景和发展现状，然后详细论述了垂直轴风力发电机的原理和工作方式。

接着，我们分析了垂直轴风力发电机的优点和缺点，并与传统的水平轴风
力发电机进行了比较。

最后，我们探讨了垂直轴风力发电机在未来的发展
趋势和应用前景。

1.引言
1.1背景
1.2目的和意义
2.风力发电的现状和发展
2.1全球风力资源分布
2.2风力发电的优势和限制
2.3风力发电行业的发展现状
3.垂直轴风力发电机的原理和工作方式
3.1垂直轴风力发电机的结构
3.2垂直轴风力发电机的工作原理
4.垂直轴风力发电机的优点和缺点
4.1优点
4.2缺点
5.垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机的比较
5.1结构比较
5.2性能比较
5.3经济性比较
6.垂直轴风力发电机的发展趋势和应用前景
6.1技术改进和创新
6.2垂直轴风力发电机在城市环境中的应用
6.3垂直轴风力发电机在离网场景中的应用
7.结论
本报告将详细介绍垂直轴风力发电机的原理和工作方式，分析其优缺点并与传统的水平轴风力发电机进行比较。

同时，对垂直轴风力发电机在未来的发展趋势和应用前景进行探讨。

2024年垂直轴风力发电机市场分析现状引言垂直轴风力发电机作为一种新型的可再生能源发电设备，近年来在市场上得到了越来越多的关注。

本文将对垂直轴风力发电机市场的现状进行分析和总结，以了解其发展态势。

市场规模垂直轴风力发电机市场在过去几年中快速增长，主要受益于全球对可再生能源的日益重视。

根据市场研究机构的数据，2019年全球垂直轴风力发电机市场规模达到了XX万美元，预计到2025年将增长到XX万美元。

这显示了市场的潜力和增长动力。

市场驱动因素垂直轴风力发电机市场的增长主要受到以下几个因素的驱动：环境保护意识增强随着全球气候变化的加剧和环境污染问题的突出，政府和社会对可再生能源的需求不断增加。

垂直轴风力发电机作为一种低碳、环保的能源发电设备，因此受到广泛关注。

能源需求增长全球能源需求持续增长，传统能源的供应面临压力。

垂直轴风力发电机作为一种可再生能源发电设备，能够为能源供应带来新的选择，因此成为解决能源需求增长的重要手段。

技术进步和成本下降垂直轴风力发电机技术不断改进，效率提升，同时相关设备和材料的成本逐渐降低。

这使得垂直轴风力发电机在成本效益和性能方面更具竞争力，加速了市场的发展。

市场面临的挑战虽然垂直轴风力发电机市场发展迅猛，但仍面临一些挑战：空间占用和视觉影响垂直轴风力发电机相较于传统的水平轴风力发电机在空间占用方面更具优势，但仍然需要一定的土地或海域。

此外，垂直轴风力发电机的外观较为突出，在城市等区域的使用可能受到限制。

不稳定的供电垂直轴风力发电机的风能利用效率受到天气和环境变化的影响，导致供电不稳定。

这对于电网的稳定运行提出了一定的挑战，需要结合储能技术来解决。

市场前景和发展趋势尽管面临一些挑战，垂直轴风力发电机市场仍具有广阔的前景和发展空间。

未来几年，市场有望出现以下趋势：技术创新和进一步成本降低随着对垂直轴风力发电机技术的不断研发和改进，其效率和性能将进一步提升，同时相关设备和材料的成本也将进一步降低，增强市场竞争力。

垂直轴风力发电机报告标题：垂直轴风力发电机的发展与应用，技术报告摘要：本报告介绍了垂直轴风力发电机的发展历程、工作原理以及其在可再生能源领域的应用。

首先，我们回顾了垂直轴风力发电机的起源和发展过程；接着，我们详细解释了垂直轴风力发电机的工作原理和方案；最后，我们探讨了垂直轴风力发电机在城市、农村和离岸等不同场景中的应用前景。

通过本报告的阅读，读者将对垂直轴风力发电机有更深入的了解，并认识到其在可再生能源行业中的潜力。

一、引言风力发电是现代可再生能源行业的重要组成部分之一、传统的水平轴风力发电机在市场上占据主导地位，但近年来，垂直轴风力发电机作为一种新型的发电设备逐渐崭露头角。

本报告旨在介绍垂直轴风力发电机的发展历程、工作原理和应用前景。

二、垂直轴风力发电机的发展历程垂直轴风力发电机最早在古希腊时期就有了雏形。

随着工业革命的发展，风力发电开始发展为一个产业，并引入了水平轴风力发电机。

然而，水平轴风力发电机存在一些问题，例如受风向影响较大、噪音较大等。

为了克服这些问题，垂直轴风力发电机逐渐成为研究重点。

三、垂直轴风力发电机的工作原理垂直轴风力发电机的工作原理与水平轴风力发电机有所不同。

水平轴风力发电机通过风车叶片转动发电，而垂直轴风力发电机则通过风力对转子产生的扭矩直接转动发电。

转子通常由多个垂直排列的叶片组成，利用风力使其旋转。

此外，垂直轴风力发电机的叶片通常具有对流式设计，以增强其效率。

四、垂直轴风力发电机的应用前景垂直轴风力发电机在城市、农村和离岸等不同场景中都有广阔的应用前景。

在城市中，垂直轴风力发电机可安装在高楼大厦或公共设施上，利用城市中的空气流动发电。

在农村中，垂直轴风力发电机可以解决偏远地区电力供应问题。

而在离岸领域，垂直轴风力发电机可以利用海上的强劲风力进行发电，为离岸油田等设施提供清洁能源。

五、结论通过本报告的介绍，我们了解到垂直轴风力发电机的发展历程、工作原理和应用前景。

垂直轴风力发电机作为一种新型的发电设备，具有设计灵活性强、受风向影响小等优势，在可再生能源行业具有广阔的应用前景。

万方数据　万方数据现代制造工程２０１０年第３期综述３．６叶片制造由于水平轴风力发电机大部分是升力型风力机，这种风力发电机的工作原理类似飞机升力原理，因此叶片的截面也为变截面翼形，而且由于水平轴风力发电机正在向巨型化方向发展，叶片的尺寸越来越大，因此制造风力机叶片模具需要很多投资，工艺也复杂，风力发电机成本增大。

而垂直轴风力发电机的叶片截面均为等截面，可用挤出模来制造，相对制造简单，即使叶片尺寸很大，制造成本也很低。

４垂直轴风力发电机的缺点４．１风能利用率目前，大型水平轴风力发电机的风能利用率一般在４０％以上。

对于水平轴风力发电机的风能利用率，根据中国空气动力研究与发展中心做的风洞实验，实测的利用率在２３％一２９％¨ｏ｜。

对垂直轴二叶轮的Ｓ型风力发电机，理想状态下的风能利用系数为１５％左右，而达里厄型风力发电机在理想状态下的风能利用系数也不到４０％Ｈ１｜。

其他结构形式的垂直轴风力发电机的风能利用系数也较低，这也是限制垂直轴风力发电机发展的一个原因。

４．２起动风速根据中国空气动力研究与发展中心对水平轴风力发电机所做的风洞实验，起动风速一般在４—５—ｎ／ｓ之间。

垂直轴风轮的起动性能差ＨＪ，特别对于达里厄式①型风轮，完全没有自启动能力，这也是限制垂直轴风力发电机应用的一个原因。

但是，对于某些特殊结构的垂直轴风力发电机，例如Ｈ型风轮，只要翼形和安装角选择合适，这种风轮的起动风速只需要２·ｌｌ／ｓ。

４．３机组品种和产品质量目前，企业生产的垂直轴风力发电机组大部分是１ｋＷ以下的机组，１～２０ｋＷ的机组数量少、质量不稳定、没有批量，需进一步完善和产业化。

少数企业产品可靠性差，售后服务不好，有的产品没有通过国家指定的检测机构测试合格就批量生产销售，严重损害了用户利益¨ｏ。

４．４增速结构由于垂直轴风力机的尖速比较低，叶轮工作转速低于多数水平轴风力机，因此许多垂直轴风力发电机增速器的增速比较大，增速器的结构也比水平轴风力发电机的增速器结构复杂，增加了垂直轴风力发电机的制造成本，也增加了维护和保养增速器的成本。

垂直轴风力发电机市场前景分析1. 引言垂直轴风力发电机以其独特的结构和性能优势逐渐成为可再生能源领域的热门选择。

本文将对垂直轴风力发电机市场的前景进行分析，以了解其未来发展的趋势和潜力。

2. 垂直轴风力发电机的优势2.1 结构特点垂直轴风力发电机采用垂直的转轴，相较于传统的水平轴风力发电机，具有更灵活的布局和更小的占地面积。

此外，垂直轴风力发电机还能够适应复杂的气流条件，比如垂直轴旋转，无需风向传感器。

2.2 高效能源利用垂直轴风力发电机利用垂直方向上的风能，能够在各种风向下进行高效发电，不受风向的限制。

这使得其在城市和山区等气流复杂的地区具有更多应用潜力。

2.3 低噪音和视觉影响垂直轴风力发电机的设计使其转子位于塔架之下，减少了产生噪音和视觉影响的可能性。

这使得其更适合在城市和居民区等对噪音和景观要求较高的环境中使用。

3. 垂直轴风力发电机市场现状分析3.1 市场规模目前，垂直轴风力发电机市场仍处于起步阶段，规模相对较小。

然而，随着可再生能源发展的重视和技术进步的推动，市场对垂直轴风力发电机的需求正在逐渐增长。

3.2 市场发展趋势随着技术的不断成熟和经济效益的提升，垂直轴风力发电机市场有望迎来快速增长。

预计未来几年，随着政府对可再生能源的支持力度增大和技术的进一步突破，垂直轴风力发电机将成为主流市场上的重要角色。

3.3 市场竞争格局目前，垂直轴风力发电机市场主要由一些国际大型公司和一些新兴的科技企业主导。

一方面，大型公司具有技术、资金和市场渠道等方面的优势；另一方面，新兴企业在技术创新、产品设计等方面更具活力。

预计未来，市场将呈现出合作共赢的竞争格局。

4. 垂直轴风力发电机市场前景分析4.1 市场驱动因素4.1.1 可再生能源政策支持各国政府纷纷推出鼓励可再生能源发展的政策和激励措施，给垂直轴风力发电机市场带来了巨大的发展机遇。

4.1.2 能源安全和环境保护需求人们对能源安全和环境保护的关注日益增加，垂直轴风力发电机作为清洁能源的代表，具有巨大的市场潜力。

1. 概述在全球范围内，能源问题一直是国际社会的关注焦点。

随着环境保护意识的增强和传统能源资源的日益枯竭，可再生能源作为一种清洁、可持续的能源形式，受到了越来越多的关注。

而风能作为可再生能源的一种，已经成为各国发展清洁能源的重要选择之一。

在风能发电技术中，垂直轴风力发电机因其独特的结构和性能，备受关注。

本文将探讨国外垂直轴风力发电机的发展现况和趋势。

2. 国外垂直轴风力发电机的发展现况垂直轴风力发电机因其垂直的旋转轴线，以及与地面垂直方向的叶片布局，不受风向的限制，具有更好的风向适应性，可以克服传统水平轴风力发电机在风向变化时的转向机构设计和运行故障问题。

其受到了研究和应用领域广泛的关注。

经过多年的研发和实践，国外垂直轴风力发电机已经取得了一定的技术突破和进展。

其技术特点和发展现状主要体现在以下几个方面：1) 结构设计创新：国外各大科研机构和企业在垂直轴风力发电机的结构设计上进行了大量的创新研究，提出了一系列符合实际应用需求的设计方案。

采用了更加轻巧、稳定的叶片设计，提高了转子的可靠性和转动效率；采用了模块化设计，降低了制造成本和维护成本等。

2) 材料和制造工艺的改进：随着新材料和制造工艺的不断发展，垂直轴风力发电机的叶片、塔架等关键部件的材料和工艺也得到了很大程度的改进，提高了其结构强度和使用寿命。

3) 风场适应性优势凸显：由于其特殊的结构设计，垂直轴风力发电机在复杂的风场环境中表现出更好的适应性和稳定性，大大降低了运行风险。

3. 国外垂直轴风力发电机的发展趋势随着全球清洁能源市场的迅速发展，国外垂直轴风力发电机的发展也呈现出一些明显的趋势：1) 技术研发持续深入：未来，国外各大科研机构和企业将继续深入开展垂直轴风力发电机的技术研发工作，不断提高其效率和可靠性，降低成本，以满足不断增长的市场需求。

2) 多元化的应用场景：垂直轴风力发电机逐渐在城市、高楼大厦等区域得到应用，成为一种新的城市绿色能源形式，未来其应用场景将更加多元化，满足不同领域的能源需求。

垂直轴风力发电机的发展历史及现状何志宁;刘座铭;张宗珍【摘要】随着传统化石资源的枯竭,绿色、环保、可再生的风能引起了人们的关注.风力机是把风能转化为电能的有效装置,与水平轴风力发电机相比,垂直轴风力发电机组有着诸多的优越性.国内关于垂直轴风力机的大部分研究集中在空气动力学特性方面,取得了一定的进展.文中主要阐述垂直风力发电机的发展历史及研究现状,对人们了解垂直轴风力发电机有所帮助.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】2页(P39-40)【关键词】垂直轴风力发电机;达里厄型;萨沃尼斯型;阻力型风机【作者】何志宁;刘座铭;张宗珍【作者单位】大连市中冶北方工程技术有限公司,辽宁大连116600;大连市中冶北方工程技术有限公司,辽宁大连116600;大连市中冶北方工程技术有限公司,辽宁大连116600【正文语种】中文【中图分类】TM3150 引言按照风力机转轴相对位置关系的不同可把风力机分为水平轴风力机和垂直轴风力机，各大科研机构和高校院所对于水平轴风力机的研究起步较早，研究成果也较多，是目前商业化程度高和技术较成熟的一种风力机，占整个风力发电机市场的97%。

由于人们起初对于垂直轴风力机的认识不足，认为垂直轴风力机的尖速比不可能大于1、风能利用率低等缺点，致使垂直轴风力机长期得不到发展。

随着计算流体力学的发展，实践证明垂直轴升力型风轮的尖速比可以大于1。

相关研究表明，达里厄H型（Darrieus）风力机的尖速比可以达到6或更高，空气动力性能十分优异，并且风能利用率和成本造价也具有一定的优势，近年来受到各国［1，3］研究人员的广泛关注。

1 垂直轴风力机长期得不到发展的原因与水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机组有着诸多的优越性。

但由于垂直轴风力发电机的研究晚于水平轴风力发电机，在垂直轴风力机出现之后的很长一段时间内，由于人们对它的认识不足，未引起足够的关注。

以前在空气动力学以及构造力学等方面的技术积累较少，大型垂直轴风力机的研究相对滞后。