一、風力發(fā)電機組分類

風力發(fā)電機組主要由兩大部分組成：

風力機部分――它將風能轉換為機械能；

發(fā)電機部分――它將機械能轉換為電能。

根據(jù)風機這兩大部分采用的不同結構類型、以及它們分別采用的技術方案的不同特征，再加上它們的不同組合，風力發(fā)電機組可以有多種多樣的分類。

1、按照風機旋轉主軸的方向（即主軸與地面相對位置）分類，可分為：

“水平軸式風機”――轉動軸與地面平行，葉輪需隨風向變化而調整位置；

“垂直軸式風機”――轉動軸與地面垂直，設計較簡單，葉輪不必隨風向改變而調整方向。

2、按照槳葉受力方式可分成“升力型風機”或“阻力型風機”。

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”型風機。

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

大型風力發(fā)電機可由1、2 或者3片葉片構成。

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

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

上風向風機一般需要有某種調向裝置來保持葉輪迎風。

而下風向風機則能夠自動對準風向, 從而免除了調向裝置。但對于下風向風機, 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,使性能有所降低。

5、按照功率傳遞的機械連接方式的不同，可分為“有齒輪箱型風機”和無齒輪箱的“直驅型風機”。

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

而直驅型風機則另辟蹊徑，配合采用了多項先進技術，槳葉的轉矩可以不通過齒輪箱增速而直接傳遞到發(fā)電機的傳動軸，使風機發(fā)出的電能同樣能并網(wǎng)輸出。這樣的設計簡化了裝置的結構，減少了故障幾率，優(yōu)點很多，現(xiàn)多用于大型機組上。

6、根據(jù)按槳葉接受風能的功率調節(jié)方式可分為：

“定槳距（失速型）機組”――槳葉與輪轂的連接是固定的。當風速變化時，槳葉的迎風角度不能隨之變化。由于定槳距（失速型）機組結構簡單、性能可靠，在20 年來的風能開發(fā)利用中一直占據(jù)主導地位。

“變槳距機組”――葉片可以繞葉片中心軸旋轉，使葉片攻角可在一定范圍內（一般0－90度）調節(jié)變化，其性能比定槳距型提高許多，但結構也趨于復雜，現(xiàn)多用于大型機組上。

7、按照葉輪轉速是否恒定可分為：

“恒速風力發(fā)電機組”――設計簡單可靠，造價低，維護量少，直接并網(wǎng)；缺點是：氣動效率低，結構載荷高，給電網(wǎng)造成電網(wǎng)波動，從電網(wǎng)吸收無功功率。

“變速風力發(fā)電機組”――氣動效率高，機械應力小，功率波動小，成本效率高，支撐結構輕。缺點是：功率對電壓降敏感，電氣設備的價格較高，維護量大。現(xiàn)常用于大容量的主力機型。

8、根據(jù)風力發(fā)電機組的發(fā)電機類型分類，可分為兩大類：“異步發(fā)電機型” “同步發(fā)電機型”

只要選用適當?shù)淖兞餮b置，它們都可以用于變速運行風機。

異步發(fā)電機按其轉子結構不同又可分為：

(a) 籠型異步發(fā)電機――轉子為籠型。由于結構簡單可靠、廉價、易于接入電網(wǎng)，而在小、中型機組中得到大量的使用。

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

同步發(fā)電機型按其產生旋轉磁場的磁極的類型又可分為：

(a) 電勵磁同步發(fā)電機――轉子為線繞凸極式磁極，由外接直流電流激磁來產生磁場。

(b) 永磁同步發(fā)電機――轉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，簡化了發(fā)電機結構，因而具有多種優(yōu)勢。

9、根據(jù)風機的輸出端電壓高低化分，一般可分為：

“高壓風力發(fā)電機”――風力發(fā)電機輸出端電壓為10~20kV，甚至40kV，可省掉風機的升壓變壓器直接并網(wǎng)。它與直驅型，永磁體磁極結構一起組成的同步發(fā)電機總體方案，是目前風力發(fā)電機中一種很有發(fā)展前途的機型。

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

10、根據(jù)風機的額定功率化分，一般可分為：

微型機：10 kW 以下

小型機：10 kW 至100 kW

中型機：100 kW 至1000 kW

大型機：1000 kW 以上（MW 級風機）

二、垂直軸風力發(fā)電機和水平軸的區(qū)別

1、發(fā)電機不同：垂直軸的發(fā)電機一般采用無鐵芯的永磁盤式電機或外轉子電機，啟動力矩小，微風就能啟動，相當適合在城市或者像中國南方等低風速地區(qū)使用；水平軸的發(fā)電機一般采用造價低廉的有鐵芯發(fā)電機，啟動力矩往往較大，不適合在城市道路、以及中國南方等低風速使用。

2、風葉結構不同：垂直軸的風力發(fā)電機是萬向受風的垂直式結構，不管任何方向的來風，均保持同一方向轉動，更好的利用了風能；而水平軸的風力發(fā)電機有個專門用來調節(jié)風力發(fā)電機受風方向的尾巴，每次風來時，首先得把風機的迎風方向調整，這樣不僅浪費了風能，同時水平式的風力發(fā)電機與支撐該電機的法蘭之間還得安裝一個傳動的軸承，該軸承傳動多了，會產生機械疲勞，造成風機容易折斷或者脫落。

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

4、在高風速地區(qū)，垂直軸風力發(fā)電機要比水平式的更加安全穩(wěn)定；另外，國內外大量的案例證明，水平式的風力發(fā)電機在城市地區(qū)經常不轉動，在北方、西北等高風速地區(qū)又經常容易出現(xiàn)風機折斷、脫落等問題，傷及路上行人與車輛等危險事故。

5、風能利用率 ，中國空氣動力研究與發(fā)展中心曾作過相關水平軸風力發(fā)電機的風洞實驗，實測的利用率在 23%-29%左右 。經過中國空氣動力研究與發(fā)展中心的實驗表明垂直軸的風能利用率在40%以上。另外，在實際環(huán)境中風向是經常變化的，水平軸風輪的迎風面不可能始終對著風，這就引起了"對風損失"，而垂直軸風輪則不存在這個問題 ，因此在考慮了對風損失之后，垂直軸風輪的風能利用率完全超過水平軸風輪。

綜合各種因素來看垂直軸風力發(fā)電機是未來風電的發(fā)展方向，由于水平軸風機在中國已有近20年的生產及發(fā)展，垂直軸的開發(fā)生產也就是近幾年的時間，所以隨著其優(yōu)勢的不端顯現(xiàn)，會像水平軸一樣逐步普及的。