立轴式风机的发展现状0508.doc

立轴式风机的发展 简秀梅1，俞红鹰2 （1. 华南农业大学，广州 510640；2. 广州红鹰能源科技有限公司，广州 510640） 摘 要：传统的风车是采用水平轴式的，近代一些国家研制出了成本低，结构简单的立轴式风车.。文概述了立轴式风机的发展过程和类型，了立轴式风机和水平轴风机的优缺点，分析了立轴式风机的经济和社会效益，并介绍了在商业上成功运作立轴式风机的lowind 公司。 关键词：立轴式风机；EHD技术；lowind公司中图分类号：按《中国图书分类法》标注 文献标识码：A 0 引 言 风力发电是目前全世界发展较快而且较有前途的电力, 各国政府都非常重视对风力发电技术的开发和研究。 风力发电的原理比较简单，是利用风轮带动发电机来发电的。, 即水平轴风机(Horizontal Axis Wind Turbine，缩写为HAW T) 和立轴风机(Vertical Axis Wind Turbine，缩写为VAW T ) , 如图1 所示。这两类风机都是利用空气动力升力原理来获取风能的。目前水平轴风机较多采用。水平轴风机轮毂上有三个或两个风翼, 也称叶片。叶片用强化聚酯玻璃纤维、胶合板、铝或钢制造[1]。水平轴风力机的旋转轴与迎面的风流平行。立轴式（垂直轴）风力机的旋转轴垂直于地面，它不需要像水平轴风力机那样随风向改变转子的方向，设计、制造、安装、运行都比水平风力机简单和方便，很有发展前途。* 图1 水平轴风机 Fig.1 Horizontal axis wind Turbine 图2 立轴式风机 Fig.2 Vertical axis wind turbine 1 建设立轴式风机的意义 1.1立轴式风机的发展过程 立轴式最早的立轴式风轮（也称垂直式）是在我国出现，它是将8个帆各编在一个直立的杆上，各帆的正中上端则各由一绳系之。当地称此为“走马灯”式风车。我国沿海产盐地区用这种风车提海水的很多，如大沽和塘沽一带在建国初期仍可看到。 图 3 复原的立轴式大风车模型照片 Fig.3 The Recovered Photo of Vertical Axis Wind Turbine Model1925年法国人达里厄（G.J.M.Darrieus）发明了现代的立轴式风电机。它的结构是由2～4片跳绳曲线型的叶片组成，呈对称翼型剖面，只承受纯张力，不承受离心力载荷。叶片的型式仍是升力型，气动性能好，只是由于叶片呈弧状，上下两端受风情况不佳，所以低风速起动困难，有时要加设起动装置。 60年代晚期加拿大National Research Council (NRC) 中心两位研究学者复制了达里厄风机，但是叶片形状采用了——Troposkein shape。 70年代中期立轴式风机得到美国宇航局(NASA)重视,并在其圣迪亚哥实验中心研究。国际上研究Φ型风力发电机的较多，但投入生产并应用的只有美国。 80年代到90年代期间，FloWind公司在商业上成功地运作立轴式风机，曾在加州拥有882台风机，其中有512台款式为早期设计的达里厄式立轴式风机，是在80年代制造的。 我国除自行研制了几台4～5千瓦的φ型机外，80年代初曾与德国合作试制过20千瓦的φ型风力发电机组，后因运行情况不佳而停止[4]。现在把这种风机成为“达里厄”式风机或φ型风机。 1.2立轴式风机的种类 立轴式风力发电机? 凡风轮转轴与地面呈垂直状态的风力发电机就叫立轴式风力发电机。虽然这类风力发电机尚未大量生产，但试制品种繁多，如φ型、△型、S型、H型等。立轴式风机分为两种基本类型：阻力型（S型）和升力型（φ型）1.2.1 S轮型风力发电机 S轮型风力发电机是1924年芬兰人萨沃纽斯（Savonius）发明的，它是一种阻力型风轮，尽管气动性能不如φ型风力发电机，但制造容易，起动快，低速风也能运行。最简单的是利用旧汽油桶对剖，安装在一根垂直轴上，外形呈S状，发电机装在垂直轴的底部，甚至可以在同一轴上叠层安装几个S轮，以提高效率。尽管结构非常简单，但长期以来没有得到推广，关键是风能利用效率问题，且一般只适用于小型发电，我国曾试制过几台此种风力发电机用于航标灯电源，后来也被太阳电池电源所取代。 1.2.2 φ型风力机 φ型风力机是最具代表性的立轴式风力发电机，也称达里厄风力机，它是1925年法国人达里厄（G.J.M.Darrieus）发明的。它的结构是由2～4片跳绳曲线型的叶片组成，呈对称翼型剖面，只承受纯张力，不承受离心力载荷。叶片的型式仍是升力型，气动性能好，只是由于叶片呈弧状，上下两端受风情况不佳，所以低风速起动困难，有时要加设起动装置。国际上研究φ型风力发电机的较多，但投入生产并应用的只有美国。我国除自行研制了几台4～5千瓦的φ型机外，80年代