小型風力發(fā)電機的風力利用率和設計方法

小型風力發(fā)電機組的垂直軸風力機葉片設計過去是基于水平軸的設計方法，依靠葉片單元理論。由于垂直軸風力機的流動比水平軸更加復雜，是典型的大分離非定常流動，不適合用葉素理論進行分析和設計，這也是垂直軸風力機長期發(fā)展的重要原因。

小型風力發(fā)電機的風能利用率

大型水平軸風力機的風能利用率大多由葉片設計師計算，一般在40%以上。如前所述，由于設計方法本身的缺陷，計算風能利用率的準確性值得懷疑。當然，風力發(fā)電廠的風力發(fā)電機組的風電功率曲線是根據測得的風速和輸出功率繪制的，但此時的風速是風輪后部的風速計測得的風速。

應用修正方法后，橫軸風能利用率將降低30%~50%。關于小型水平軸風力發(fā)電機組的風能利用率，中國空氣動力學研究開發(fā)中心已經做了相關的風洞實驗，實測利用率在23%-29%之間。

當小型風力發(fā)電機的葉片旋轉一次時，會受到慣性力和重力的影響。慣性力的方向隨時變化，而重力的方向不變，所以葉片承受交變載荷，對葉片的疲勞強度非常不利。此外，水平軸發(fā)電機都放置在幾十米的高度，給發(fā)電機的安裝、維護和檢修帶來了很多不便。

垂直軸風輪葉片在旋轉過程中的受力情況要比水平軸風輪好得多。由于慣性力和重力方向始終不變，承受恒定載荷，所以疲勞壽命比水平軸風輪長。同時，垂直軸的發(fā)電機可以放置在風輪的下部或地面上，便于安裝和維護。