水平轴风力涡轮机与垂直轴风力涡轮机的区别

风力涡轮机是一种利用风的动能发电的装置。风力涡轮机由安装在转子上的两到三片转子叶片组成。当风对这些叶片施加升力和阻力时，转子开始旋转。一根主轴连接到转子，另一端连接到发电机。发电机在风力涡轮机的驱动下发电。

根据旋转轴的不同，风力涡轮机可分为两种类型：

  • 水平轴风力涡轮机
  • 垂直轴风力涡轮机


让我们先了解这两种涡轮机的一些基本知识，以便更容易理解它们之间的区别。

什么是水平轴风力涡轮机 (HAWT)？

旋转轴平行于气流方向的风力涡轮机被称为水平轴风力涡轮机或HAWT。水平轴风力涡轮机是最成功的一种风力涡轮机，在全球范围内应用最广泛。水平轴涡轮机主要用于世界各地商业用途的发电。

水平轴风力涡轮机的切入风速相对较低，功率系数较高。然而，HAWT 的设计相对复杂且成本较高，因为它需要一个齿轮箱和一个安装在塔顶的发电机。

水平轴风力涡轮机的主要部件包括：涡轮叶片、轮毂、齿轮箱、发电机、塔架、机舱、偏航控制（用于将涡轮机定向到风向）。

什么是垂直轴风力涡轮机 (VAWT)？

涡轮机的旋转轴与气流方向垂直的风力涡轮机被称为垂直轴风力涡轮机或VAWT。垂直轴风力涡轮机也称为横风轴涡轮机。

垂直轴风力涡轮机的一个主要优点是它们可以从任何方向接收风。因此，这些涡轮机不需要偏航控制机构来将其定向到风向。

垂直轴风力涡轮机的设计相对简单且成本较低，因为对于这些涡轮机来说，齿轮箱和发电机安装在塔底。因此，与水平轴风力涡轮机相比，垂直轴风力涡轮机的安装更简单。

然而，垂直轴风力涡轮机通常不是自启动的，因此需要启动机构才能使其从静止状态启动。垂直轴涡轮机的另一个主要缺点是它们的功率系数较低。典型的垂直轴风力涡轮机的主要部件包括：塔架（也充当转子轴）、转子叶片、支撑结构。

水平轴风力涡轮机与垂直轴风力涡轮机的区别

水平轴风力涡轮机和垂直轴风力涡轮机都利用风的动能驱动发电机，但是它们之间存在一些差异，在下表中突出显示：

区别依据 水平轴风力涡轮机 垂直轴风力涡轮机
定义 水平轴风力涡轮机的旋转轴是水平的。 如果风力涡轮机的旋转轴是垂直的，则称为垂直轴风力涡轮机。
缩写名称 HAWT 是水平轴风力涡轮机的缩写。 VAWT 是垂直轴风力涡轮机的缩写。
相对于风流的旋转轴 对于水平轴风力涡轮机，涡轮机的旋转轴与风流平行。 对于垂直轴风力涡轮机，涡轮机的旋转轴与风流垂直。
发电机位置 在水平轴风力涡轮机中，发电机安装在塔顶。 在垂直轴风力涡轮机中，发电机安装在地面上。
齿轮箱位置 在 HAWT 中，齿轮箱安装在涡轮机塔顶。 在 VAWT 中，齿轮箱安装在涡轮机底部。
偏航机构的需求 在水平轴风力涡轮机中，需要偏航机构来将涡轮机定向到风向。 垂直轴风力涡轮机不需要偏航机构，因为它可以从各个方向接收风。
自启动 水平轴风力涡轮机是自启动的。 垂直轴风力涡轮机不是自启动的，因此需要启动机构才能使其从静止状态启动。
设计与安装 水平轴风力涡轮机的设计和安装比较复杂。 垂直轴风力涡轮机的设计和安装相对简单。
叶片操作空间 水平轴风力涡轮机需要较大的叶片操作空间。 垂直轴风力涡轮机需要较小的叶片操作空间。
对风向的依赖性 水平轴风力涡轮机的运行取决于风向。 垂直轴风力涡轮机的运行与风向无关，因为它可以从各个方向接收风。
离地高度 水平轴风力涡轮机离地高度较大。 垂直轴风力涡轮机安装在离地面相对较近的位置。
机舱的需求 对于水平轴风力涡轮机，在塔顶安装一个沉重的机舱。 垂直轴风力涡轮机不需要机舱。
功率系数 水平轴风力涡轮机的功率系数较高。 垂直轴风力涡轮机的功率系数较低。
叶尖速度比 (TSR) 水平轴风力涡轮机的叶尖速度比很高。 垂直轴风力涡轮机的叶尖速度比相当低。
产生的噪音 水平轴风力涡轮机的运行噪音较大。 垂直轴风力涡轮机产生的噪音相对较小。
效率 水平轴风力涡轮机的理想效率约为 50% 到 60%。 垂直轴风力涡轮机的理想效率通常超过 70%。
对鸟类的阻碍 水平轴风力涡轮机对鸟类造成很大的阻碍。 垂直轴风力涡轮机对鸟类的阻碍较小。
成本 由于设计和安装复杂，水平轴风力涡轮机的成本较高。 由于设计和安装比较简单，垂直轴风力涡轮机的成本较低。

结论

这里需要注意的最重要的区别是，水平轴风力涡轮机的旋转轴与风流平行，而垂直轴风力涡轮机的旋转轴与风流垂直。这两种类型的涡轮机都利用风的动能驱动发电机发电。

更新于：2022年9月22日

41K+ 次浏览

启动您的 职业生涯

完成课程获得认证

开始学习
广告