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几种典型的风力发电系统对比分析
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　0引言　　能源与环境问题已经成为全球可持续发展面临的主要问题，日益引起国际社会的广泛关注，并寻求积极的对策。风能是一种可再生、无污染的绿色能源，是取之不尽、用之不竭的，而且储量十分丰富。据估计，全球可利用的风能总量在53000TWh/年。风能的大规模开发利用，将会有效减少化石能源的使用、减少温室气体排放、保护环境。大力发展风能已经成为各国政府的重要选择。　　在风力发电中，当风力发电机与电网并联运行时，要求风电频率和电网频率保持一致，即风电频率保持恒定，因此，风力发电系统分为恒速恒频发电机系统（CSCF系统）和变速恒频发电机系统（VSCF系统）。恒速恒频发电机系统是指在风力发电过程中保持发电机的转速不变从而得到和电网频率一致的恒频电能。恒速恒频系统（CSCF系统）一般来说比较简单，所采用的发电机主要是同步发电机和鼠笼型感应发电机，前者运行于电机极数和频率所决定的同步转速，后者则以稍高于同步转速的速度运行。变速恒频发电机系统（VSCF），是指在风力发电过程中发电机的转速，并以随风速变化而通过其它的控制方式来得到和电网频率一致的恒频电能。　　1恒速恒频发电系统　　目前，单机容量为600kW～750kW的风电机组多采用恒速运行方式，这种机组控制简单，可靠性好，大多采用制造简单，并网容易，励磁功率可直接从电网中获得的笼型异步发电机。恒速风电机组主要有两种类型：定桨距失速型和变桨距风力机。定桨距失速型风力机利用风轮叶片翼型的气动失速特性来限制叶片吸收过大的风能，功率调节由风轮叶片来完成，对发电机的控制要求比较简单。这种风力机的叶片结构复杂，成型工艺难度较大。而变桨距风力机则是通过风轮叶片的变桨距调节机构控制风力机的输出功率。由于采用的是笼型异步发电机，无论是定桨距还是变桨距风力发电机，并网后发电机磁场旋转速度由电网频率所固定，异步发电机转子的转速变化范围很小，转差率一般为3%~5%，属于恒速恒频风力发电机。　　1.1定桨距失速控制　　定桨距风力发电机组的主要特点是桨叶与轮毅固定连接，当风速变化时，桨叶的迎风角度固定不变。利用桨叶翼型本身的失速特性，在高于额定风速下，气流的功角增大到失速条件，使桨叶的表面产生紊流，效率降低，达到限制功率的目的。采用这种方式的风力发电系统控制调节简单可靠，但为了产生失速效应，导致叶片重，结构复杂，机组的整体效率较低，当风速达到一定值时必须停机。　　1.2变距调节方式　　在目前应用较多的恒速恒频风力发电系统中，一般情况要维持风力机转速的稳定，这在风速处于正常范围之中时可以通过电气控制而保证，而在风速过大时，输出功率继续增大可能导致电气系统和机械系统不能承受，因此需要限制输出功率并保持输出功率恒定。这时就要通过调节叶片的桨距，改变气流对叶片攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩。由于变桨距调节型风机在低风速时，可使桨叶保持良好的攻角，比失速调节型风机有更好的能量输出，因此，比较适合于平均风速较低的地区安装。变桨距调节的另外一个优点是在风速超速时可以逐步变化到无负载的全翼展模式位置，避免停机，增加风机发电量。对变桨距调节的一个要求是其对阵风的反应灵敏性。　　1.3主动失速调节　　主动失速调节方式是前两种功率调节方式的组合，吸取了被动失速和变桨距调节的优点。系统中桨叶设计采用失速特性，调节系统采用变桨距调节，从而优化机组功率的输出。系统遭受强风达到额定功率后，桨叶节距主动向失速方向调节，将功率调整在额定值以下，限制机组最大功率输出。　　随着风速的不断变化，桨叶仅需微调即可维持失速状态。另外，调节桨叶还可实现气动刹车。这种系统的优点是既有失速特性，又可变桨距调节，提高了机组的运行效率，减弱了机械刹车对传动系统的冲击。系统控制容易，输出功率平稳，执行机构的功率相对较小。　　1.4主要缺点　　恒速恒频风力发电机的主要缺点有以下几点：一是风力机转速不能随风速而变，从而降低了对风能的利用率；二是当风速突变时，巨大的风能变化将通过风力机传递给主轴、齿轮箱和发电机等部件，在这些部件上产生很大的机械应力;三是并网时可能产生较大的电流冲击。　　目前的恒速机组，大部分使用异步发电机，在发出有功功率的同时，还需要消耗无功功率（通常是安装电容器，以补偿大部分消耗的无功功率）。而现代变速风电机组却能十分精确地控制功率因数，甚至向电网输送无功功率，改善系统的功率因数。由于以上原因，变速风电机组越来越受到风电界的重视，特别是在进一步发展的大型机组中将更为引人注目。　　当然，决定变速机组设计是否成功的一个关键是变速恒频发电系统及其控制装置的设计。2变速恒频发电系统　　利用变速恒频发电方式，风力机就可以改恒绎技术交流速运行为变速运行，这样就可能使风轮的转速随风速的变化而变化，使其保持在一个恒定的最佳叶尖速比，使风力机的风能利用系数在额定风速以下的整个运行范围内都处于最大值，从而可比恒速运行获取更多的能量。尤其是这种变速机组可适应不同的风速区，大大拓宽了风力发电的地域范围。即使风速跃升时，所产生的风能也部分被风轮吸收，以动能的形式储存于高速运转的风轮中，从而避免了主轴及传动机构承受过大的扭矩及应力，在电力电子装置的调控下，将高速风轮所释放的能量转变为电能，送入电网，从而使能量传输机构所受应力比较平稳，风力机组运行更加平稳和安全。　　风力发电机变速恒频控制方案一般有4种：　　（1）鼠笼式异步发电机变速恒频风力发电系统；　　（2）交流励磁双馈发电机变速恒频风力发电系统；　　（3）无刷双馈发电机变速恒频风力发电系统；　　（4）永磁发电机变速恒频风力发电系统。　　2.1鼠笼式异步发电机变速恒频风力发电系统　　采用的发电机为鼠笼式转子，其变速恒频控制策略是在定子电路实现的。由于风速是不断变化的，导致风力机以及发电机的转速也是变化的，所以，实际上鼠笼式风力发电机发出的电是频率变化的，即为变频的，通过定子绕组与电网之间的变频器把变频的电能转化为与电网频率相同的恒频电能。尽管实现了变速恒频控制，具有变速恒频的一系列优点，但由于变频器在定子侧，变频器的容量需要与发电机的容量相同，使得整个系统的成本、体积和重量显著增加，尤其对于大容量的风力发电系统。　　2.2双馈式变速恒频风力发电系统　　双馈式变速恒频风力发电系统常采用的发电机为转子交流励磁双馈发电机，其结构与绕线式异步电机类似。由于这种变速恒频控制方案是在转子电路实现的，流过转子电路的功率是由交流励磁发电机的转速运行范围所决定的转差功率，该转差功率仅为定子额定功率的一小部分，所需的双向变频器的容量仅为发电机容量的一小部分，这样该变频器的成本以及控制难度大大降低。　　这种采用交流励磁双馈发电机的控制方案除了可实现变速恒频控制，减少变频器的容量外，还可实现有功、无功功率的灵活控制，对电网而言可起到无功补偿的作用。缺点是交流励磁发电机仍然有滑环和电刷。　　目前已经商用的有齿轮箱的变速恒频系统，大部分采用绕线式异步电机作为发电机，由于绕线式异步发电机有滑环和电刷，这种摩擦接触式结构在风力发电恶劣的运行环境中较易出现故障。而无刷双馈电机定子有两套级数不同绕组，转子为笼型结构，无须滑环和电机，可靠性高。这此优点都使得无刷双馈电机成为当前研究的热点。但在目前，这种电机在设计和制造上仍然存在着一些难题。　　2.3直驱型变速恒频风力发电系统　　近几年来，直接驱动技术在风电领域得到了重视。这种风力发电机组采用多极发电机与叶轮直接连接进行驱动的方式，从而免去了齿轮箱这一传统部件，由于其具有很多技术方而的优点，特别是采用永磁发电机技术，其可靠性和效率更高，处于当今国际上领先地位，在今后风电机组发展中将有很大的发展空间。德国在2003年上半年所安装的风力机中，就有40.9%采用了无齿轮箱系统。直驱型变速恒频风力发电系统的发电机多采用永磁同步发电机，其转子为永磁式结构，无需外部提供励磁电源，提高了效率。其变速恒频控制也是在定子电路实现的，把永磁发电机发出变频的交流电通过变频器转变为与电网同频的交流电，因此，变频器的容量与系统的额定容量相同。　　采用永磁发电机可做到风力机与发电机的直接耦合，省去了齿轮箱，即为直接驱动式结构，这样可大大减少系统运行噪声，提高可靠性。尽管由于直接耦合，永磁发电机的转速很低，使发电机体积很大，成本较高，但由于省去了价格更高的齿轮箱，所以，整个系统的成本还是降低了。另外，电励磁式径向磁场发电机也可视为一种直驱风力发电机的选择方案，在大功率发电机组中，它的直径大而轴向长度小。为了能放置励磁绕组和极靴，极距必须足够大，它的输出交流电频率通常低于50Hz，必须配备整流逆变器。　　直驱式永磁风力发电机的效率高、极距小，况且永磁材料的性价比正得到不断提升，应用前景十分广阔。　　2.4混合式变速恒频风力发电系统　　直驱式风力发电系统不仅需要低速、大转矩电机而且需要全功率变流器，为了降低电机设计难度，带有低变速比齿轮箱的混合型变速恒频风力发电系统得到实际应用。这种系统可以看成全直驱传动系统和传统解决方案的一个折中。发电机是多极的，和直驱设计本质上一样的，但它更紧凑，相对来说具有更高的速度和更小的转矩。　　2.5其它　　开关磁阻发电机和无刷爪极自励发电机也可以用在风力发电系统中。其中，开关磁阻发电机为双凸极电机，定子、转子均为凸极齿槽结构，定子上设有集中绕组，转子上既无绕组也无永磁体，故机械结构简单、坚固，可靠性高。无刷爪极自励发电机与一般同步电机的区别仅在于它的励磁系统部分。其定子铁心及电枢绕组与一般同步电机基本相同。由于爪极发电机的磁路系统是一种并联磁路结构，所有各对极的磁势均来自一套共同的励磁绕组，因此与一般同步发电机相比，励磁绕组所用的材料较省，所需的励磁功率也较小。几种变速恒频控制方案的比较分析如表1所列。 　3离网型风力发电机系统　　通常，离网型风力发电机组容量较小，均属小型发电机组。可按照发电容量的大小进行分类，其大小从几百W至几十kW不等。自上世纪80年代初开始，中国的小型风力机制造产业，在政府的支持下，尤其是内蒙古自治区政府的大力扶植，得到了引人瞩目的发展，十几万台小型风力发电机的生产和推广应用，为远离电网的农牧民解决基本的生活用电，尤其是照明和收听电台广播，作出了不开磨灭的贡献。据统计，在上世纪80年代初期，国内有近百家小型风力发电机制造企业。随着改革开放的不断深化以及社会经济的发展，这些小型风力发电机制造企业经过内部的调整和外部的整合，根据中国农村能源行业协会小型电源专委会的统计，到目前为止，全国有23家小型风力发电机生产企业，2005年共生产小型风力发电机32433台，装机容量为12020kW，产值8472万元，利税为993万元。国内生产的小型风力发电机，单机容量从60W到30kW不等。　　小型风力发电机按照发电类型的不同进行分类，可分为直流发电机型、交流发电机型。较早时期的小容量风力发电机组一般采用小型直流发电机，在结构上有永磁式及电励磁式两种类型。永磁式直流发电机利用永磁铁提供发电及所需的励磁磁通；电励磁式直流发电机则是借助在励磁线圈内流过的电流产生磁通来提供发电及所需要的励磁磁通。由于励磁绕组与电枢绕组连接方式的不同，又可分为他励与并励（或自励）两种形式。　　随着小型风力发电机组的发展，发电机类型逐渐由直流发电机转变为交流发电机。主要包括永磁发电机、硅整流自励交流发电机及电容自励异步发电机。其中，永磁发电机在结构上转子无励磁绕组，不存在励磁绕组损耗，效率高于同容量的励磁式发电机；转子没有滑环，运转时更安全可靠；电机重量轻，体积小，工艺简便，因此在离网型风力发电机中被广泛应用，但其缺点是电压调节性能差。硅整流自励交流发电机是通过与滑环接触的电刷与硅整流器的直流输出端相连，从而获得直流励磁电流。　　但是由于风力的随机波动会导致发电机转速的变化，从而引起发电机出口电压的波动，这将导致硅整流器输出直流电压及发电机励磁电流的变化，并造成励磁磁场的变化，这样又会造成发电机出口电压的波动。因此，为抑制这种连锁的电压波动，稳定输出，保护用电设备及蓄电池，该类型的发电机需要配备相应的励磁调节器。电容自励异步发电机是根据异步发电机在并网运行时，电网供给的励磁电流对异步感应电机的感应电动势而言是容性电流的特性而设计的。即在风力驱动的异步发电机独立运行时，未得到此容性电流，须在发电机输出端并接电容，从而产生磁场建立电压。为维持发电机端电压，必须根据负载及风速的变化调整并接电容的数值。我国的小型风力发电机产业总体是在向好的方向展，小型风力发电机及其于太阳能的互补系统在解决边远地区无电问题上作出了不可磨灭的贡献。它的功率比同类太阳能系统来得大，能为更多的负载提&&&%&&%&&&%&&%&0力，甚至小型生产性负载，它的价位更易为广大农牧民所接受，如果政府采用小风电或风光互补系统来解决农村无电问题，则政府得投入将比相同功率的太阳能系统少得多。但是，小型风力发电机及其行业在发展中也同样面临着困难和挑战。这些困难和挑战，既来自产业的内部，也来自产业的外部环境。　　4发展趋势　　随着各国政策的倾斜和科技的不断进步，世界风力发电发展迅速，表现出了广阔的前景。未来数年世界风力发展的趋势可表现为：　　4.1风力发电从陆地向海面拓展　　海面的广阔空间和巨大的风能潜力使得风机从陆地移向海面成为一种趋势。目前只有少数国家建立了海上风电场，但预计今后几年，欧洲的海上风力发电将会大规模的起飞。　　4.2新方案和新技术将不断被采用　　在功率调节方式上，变速恒频技术和变桨距调节技术将得到更多的应用；在发电机类型上，控制灵活的无刷双馈型感应发电机和设计简单的永磁发电机将成为风力发电的新宠；在励磁电源上，随着电力电子技术的发展，新型变换器不断出现，变换器性能得到不断地改善；在控制技术上，计算机分布式控制技术和新的控制理论将进一步得到应用；在驱动方式上，免齿轮箱的直接驱动技术将更加吸引人们的注意。在技术上，经过不断发展，世界风力发电机组的逐渐形成了水平轴、三叶片、上风向、管式塔的统一形式。进入21世纪后，随着电力电子技术、微机控制技术和材料技术的不断发展，世界风力发电技术得到了飞速发展，主要体现在：　　（1）单机容量不断上升国单机容量为SMW的风机己经进入商业化运行阶段；　　（2）变桨距功率调节方式迅速取代定桨距功率调节方式国采用变桨距调节方式避免了定桨距调节方式中超过额定风速发电功率将下降的缺点；　　（3）变速恒频方式迅速取代恒速恒频方式国变速恒频方式可通过调节机组转速追踪最大风能，提高了风力机的运行效率；　　（4）无齿轮箱系统的直驱方式增多国去掉齿轮箱虽然提高了发电机的设计和制造成本，但有效地提高了发电系统的效率和可靠性。4.3风力发电机组将更加个性化　　适合特定市场和风况的风力机将被更多地推出，目前，德国的Repower公司己经推出了这方面的产品。　　4.4从事风力发电的队伍将近一步增大　　随着对风力发电诱人前景的深入认识和更多优惠政策的出台，更多的新成员将加入风力发电产业。　　5结语　　变桨距风力机的起动风速较定桨距风力机低，停机时传动机械的冲击应力相对缓和。风机正常工作时主要采用功率控制，对功率调节的速度取决于风机桨距调节系统的灵敏度。在实际应用中，随着并网型风力发电机组容量的增大，大型风力机的单个叶片己重达数吨，操纵如此巨大的惯性体，并且响应速度要能跟得上风速变化是相当困难的。事实上，如果没有其他措施的话，只是通过变桨距来调节风力发电机组的功率对高频风速的变化仍然是无能为力的。因此，变桨距风力发电机组，除了对桨叶进行节距进行控制外，还须通过控制发电机输出功率来调节整个风力发电机组的转速，使之在一定范围内能够快速响应风速的变化，使风力机的叶尖速比达到最佳，以捕获最大的风能。这就是近年来所发展的变速恒频风力发电技术。　　比较来看，定桨距失速控制风_t啮[Z险C納力机机构简单，造价低，并具有较高的安全系数，利于市场竞争。但失速型叶片本身结构复杂，成型工艺难度也较大。随着功率增大，叶片加长，所承受的气动推力增大，叶片的失速动态特性不易控制，使制造更大机组受到限制。变桨距型风力机能使叶片的节距角随风速而变化，从而使风力机在各种工况下（起动、正常运转、停机）按最佳参数运行。可使发电机在额定风速以下的工作区段有较大的功率输出，而在额定风速以上的高风速区段不超载，无需过大容量的发电机等。当然，它的缺点是需要有一套比较复杂的变距调节结构。现在这两种功率调节方案都在大、中型风力发电机组中得到了广泛应用。　　目前中国风电发展面临两个突出的问题，一是风电发展规模迅速扩大，形成巨大的市场空间；二是国产机组缺乏竞争力，进口机组以压倒的优势占领了中国风电装机的主要份额。因此，大型风电机组的国产化是推动我国风电持续发展的根本途径。　　作者简介　　李建林（1976～），男，中国科学院电工研究所博士后，研究方向为变速恒频风力发电技术。
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风力发电的类型分析
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风力发电机分类及特点
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风力发电机的分类及各自特点总结
风力发电机组的分类及各自特点风力发电机组主要由两大部分组成：
风力机部分――它将风能转换为机械能；
发电机部分――它将机械能转换为电能。
根据风机这两大部分采用的不同结构类型、以及它们分别采用的技术方案的不同特征，再加上它们的不同组合，风力发电机组可以有多种多样的分类。
(1)如依风机旋转主轴的方向（即主轴与地面相对位置）分类，可分为：
“水平轴式风机”――转动轴与地面平行，叶轮需随风向变化而调整位置；
“垂直轴式风机”――转动轴与地面垂直，设计较简单，叶轮不必随风向改变而调整方向。
(2)按照桨叶受力方式可分成“升力型风机”或“阻力型风机”。
(3)按照桨叶数量分类可分为“单叶片”“双叶片”“三叶片”和“多叶片”型风机；叶片的数目由很多因素决定，其中包括空气动力效率、复杂度、成本、噪音、美学要求等等。
大型风力发电机可由1、2或者3片叶片构成。
叶片较少的风力发电机通常需要更高的转速以提取风中的能量，因此噪音比较大。而如果叶片太多，它们之间会相互作用而降低系统效率。目前3叶片风电机是主流。从美学角度上看，3叶片的风电机看上去较为平衡和美观。
(4)按照风机接受风的方向分类，则有“上风向型”――叶轮正面迎着风向（即在塔架的前面迎风旋转）和“下风向型”――叶轮背顺着风向，两种类型。
上风向风机一般需要有某种调向装置来保持叶轮迎风。
而下风向风机则能够自动对准风向,从而免除了调向装置。但对于下风向风机,由于一部分空气通过塔架后再吹向叶轮,这样,塔架就干扰了流过叶片的气流而形成所谓塔影效应,使性能有所降低。
(5)按照功率传递的机械连接方式的不同，可分为“有齿轮箱型风机”和无齿轮箱的“直驱型风机”。
有齿轮箱型风机的桨叶通过齿轮箱及其高速轴及万能弹性联轴节将转矩传递到发电机的传动轴,联轴节具有很好的吸收阻尼和震动的特性，可吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。
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而直驱型风机则另辟蹊径，配合采用了多项先进技术，桨叶的转矩可以不通过齿轮箱增速而直接传递到发电机的传动轴，使风机发出的电能同样能并网输出。这样的设计简化了装置的结构，减少了故障几率，优点很多，现多用于大型机组上。
(6)根据按桨叶接受风能的功率调节方式可分为：
“定桨距（失速型）机组”――桨叶与轮毂的连接是固定的。当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。由于定桨距（失速型）机组结构简单、性能可靠，在20年来的风能开发利用中一直占据主导地位。
“变桨距机组”――叶片可以绕叶片中心轴旋转，使叶片攻角可在一定范围内（一般0－90度）调节变化，其性能比定桨距型提高许多，但结构也趋于复杂，现多用于大型机组上。
(7)按照叶轮转速是否恒定可分为：
“恒速风力发电机组”――设计简单可靠，造价低，维护量少，直接并网；缺点是：气动效率低，结构载荷高，给电网造成电网波动，从电网吸收无功功率。
“变速风力发电机组”――气动效率高，机械应力小，功率波动小，成本效率高，支撑结构轻。缺点是：功率对电压降敏感，电气设备的价格较高，维护量大。现常用于大容量的主力机型。
(8)根据风力发电机组的发电机类型分类，可分为两大类：
“异步发电机型”“同步发电机型”
只要选用适当的变流装置，它们都可以用于变速运行风机。
异步发电机按其转子结构不同又可分为：
(a)笼型异步发电机――转子为笼型。由于结构简单可靠、廉价、易于接入电网，而在小、中型机组中得到大量的使用；
(b)绕线式双馈异步发电机――转子为线绕型。定子与电网直接连接输送电能，同时绕线式转子也经过变频器控制向电网输送有功或无功功率。
扩展阅读：风力发电机的分类总结
一、首先，风力发电机分类有许多种。
国内外风力机的结构形式繁多，从不同的角度有多种分类方法：
①(按风轮轴与地面的相对位置，分为水平轴式风力机和垂直轴（立轴）式风力机。
②按叶片工作原理，分为升力型风力机和阻力型风力机。
③按风力机的用途分类，有风力发电机、风力提水机、风力铡草机、风力脱谷机等。
④按风轮叶片的叶尖线速度与吹来的风速之比的大小来分，有高速风力机（比值大于3）和低速风力机（比值小于3）；也有把该比值2～5者称为中速风力机。
⑤按风机容量大小分类：国际上通常将风力机组分为小型（100KW以下）、中型（100～1000KW）和大型（1000KW以上）3种；
我国则分成微型（1KW以下）、小型（1～10KW）、中型（10～100KW）和大型（100KW以上）4种；也有的将1000KW以上的风机称为巨型风力机。
⑥按风轮的叶片数量，分单叶片、双叶片、三叶片、四叶片及多叶片式风力机。
二、又因为叶片工作原理不同，水平轴和垂直轴风力发电机又可细分为：升力型水平轴风力发电机，阻力型水平轴风力发电机；升力型垂直轴风力发电机，阻力型垂直轴风力发电机。
以下就是各种风力发电机的种类和特征概述：
1、风力机的种类及特征：垂直轴风力机
(1)桨叶式风力机桨叶式风力机是一种阻力型风力机，因它的叶片形状而得名。这种风力机的关键集中在如何减少逆风方向叶片的阻力，对此有许多设计方案。使用遮风板的，也有改变迎风角的，不过桨叶式风力机的效率很低，除了在日本局部地区曾经使用过外，实际上几乎没有制造和使用的实例。一般来说，这种风力机归类为垂直轴型，但是也有把它设计成水平轴的。
(2)萨布纽斯式风力机萨布纽斯式风力机是20年代发明的垂直轴风力机，它以发明者萨布纽斯的名字命名(我国有时称它为S型风力机)。这种风力机通常由两枚半圆筒形的叶片所构成，也有用三一四枚的。这种风力机往往上下重叠多层。效率最大不超过10％，能产生很大的扭矩。在发展中国家有人用它来提水、发电等。是一种传统的阻力型风力发电机。
(3)达里厄型风力机达里厄风力机是一种新开发的垂直轴式风力机，以法国发明者达里厄的名字命名，下图为普通的Φ形达里厄风力机和特殊的Δ形达里厄风力机。其叶片多为23枚。该风力机回转时与风向无关，是升力型的。它装置简单，成本也比较便宜，但起动性能差，因此也有人把这种风力机和一部萨布纽斯风力机组合在一起使用。
(4)旋转涡轮式风力机垂直轴升力型旋转涡轮式风力机，这种风力杉L垂直安装34枚对称翼形的叶片。它有使叶片自动保持最佳攻角的机构。因此结构复杂价格也较高，但它能改变桨距、起动性能好、能保持一定的转速，效率极高。这种风机也有把同样的叶片固定安装的形式。
(5)弗来纳式风力机在气流中回转的圆筒或球，可以使该物体的周围的压力发生变化而产生升力。这种现象叫马格努斯效应，利用这个效应的发电装置叫弗来纳式风力发电装置。在大的圆形轨道上移动的小车上装上回转的圆筒，由风力驱动小车，用装在小车轴上的发电机发电。这种装置，是1931年由美国的J马达拉斯发明的，并实际制造了重15吨、高27米的巨大模型进行了实验。这个实验的详细情况不清，但时间很短便中止了。现在弗来纳式风力机装置又受到重视，美国的笛顿大学在重新进行开发和试验。
(6)费特肖奈达式风力机这种风力机是由德国费特公司的工程师肖奈达发明的，费特肖奈达螺旋桨垂直地安装在船底下部作为船的推进器。推进器圆周的叶片，在刁；同的位置上能够改变方向，因随着叶片的角度和回转速度不同，其升力的大小和方向也不同，所以可以不用舵。把这种费特，肖奈达叶片上下相对可制成风力机(如下图)，其工作原理和旋转涡轮式风力机相类似。
2、风力机的种类及特征:水平轴风力机
（1）螺旋桨式风力机
作为风力发电使用最多的是螺旋桨式风力机.常见的是双叶片和三叶片风力机,但也有一片或四片以上的风力机.这种风力机的翼形与飞机翼形相类似,为了提高起动性能,尽量减少空气动力损失,多采用叶根强度高、叶尖强度低带有螺旋角的结构.螺旋桨式风力机,至少也要达到额定风速,才能输出额定功率,为了使风向正对风轮卧回转平面,需要进行方向控制.
（2）荷兰式风力机
欧洲(特别是荷兰和比利时)使用的荷兰式风力机.现有900台左右,一部分作为游览用在运行,大型的有直径超过20米的机组.
（3）多翼式风力机
多翼式风力机在美国的中、西部的牧场大部分用来提水.19世纪来有数百万台.多翼式风力机装有20枚左右的叶片,是典型的低转速大扭矩风力机,目前不仅在美国使用,在墨西哥、澳大利亚、阿根廷、南美等地也有相当的数量在使用,也是多翼式的风力机,它是美国风力涡轮公司最近研究的自行车车轮式风力机,48枚中空的叶片做放射状配置,性能比过去的多翼式风力机大有提高.用来发电的发电机用皮带或齿圈传动.
（4）帆翼式风力机
布制帆翼式风力机在地中海沿岸及岛屿有很长的历史,大型的有直径10米、20枚叶片的,但大多数为直径4米、68枚叶片.绝大部分用来提水,一小部分用来磨面.下图是美国普林斯顿大学研究的新风力机叶片.这种叶片看起来象是木质的整体,但实际上前缘用金属管,后缘使用的是纲索,叶片的主体部分用帆布制成.因此,它的重量很轻,性能与刚体螺旋桨没有什么两样,而且通过加在叶尖上的配重也可以控制桨距进行调速.
（5）涡轮式风力机
轮式风力发电机和燃气涡轮、蒸汽涡轮一样由静叶片(定子)和动叶片(转子)构成,这种风力机尤其适用于强风地区.下图是日本大学粟野教授研制并在南极使用的涡轮式风力发电装置,它可耐南极40-50米/秒的大风雪,制造得极其坚固并采用轴流涡轮方式以取得高效率.
（6）多风轮式风力机
这是美国的W.毕罗尼玛斯提出的一种设想,他把许多风轮安装在一个塔架上,整个机组在海上漂浮,使用由许多风轮组成的发电设备.这种设备,因为设置在海上,所以把发出的电力用于电解海水,贮存氢气和氧气.不过这种风力机目前还处于设想阶段.友情提示：本文中关于《风力发电机的分类及各自特点总结》给出的范例仅供您参考拓展思维使用，风力发电机的分类及各自特点总结：该篇文章建议您自主创作。
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