垂直軸風力發電機在風向改變的時候無需對風，在這點上相對于水平軸風力發電機是一大優勢，它不僅使結構設計簡化，而且也減少了風輪對風時的陀螺力。

1.垂直軸風力發電機工作原理

依靠迎風面阻力和背風面阻力差獲得動力，其差值越大，效率當然就越高 （流線和連續外形，避免空氣的擾動能量損失）系統剛度大，旋轉軸細，摩擦阻力（摩擦圓小）其線速度始終比風速低，傳動慣量小，速度平穩性不好，可以通過類似飛輪的機械系統加以改善。效率與阻力面積和表面光滑狀況有關。

2.垂直軸風力發電機的優缺點

優點：

1.不需要偏航系統

2.因為垂直軸的電機多在地面，所以維修方便

3.塔架工藝簡單

缺點：1.難以自啟動

2.難以控制失速，即易失速

3.加工工藝不成熟

4.風能利用率低

3.垂直軸風力發電機和水平軸的區别

1、設計方法

水平軸風力發電機的葉片設計,普遍采用的是動量—葉素理論,主要的方法有Glauert法、Wilson法等。但是,由于葉素理論忽略了各葉素之間的流動幹擾,同時在應用葉素理論設計葉片時都忽略了翼型的阻力,這種簡化處理不可避免地造成了結果的不準确性,這種簡化對葉片外形設計的影響較小,但對風輪的風能利用率影響較大。同時,風輪各葉片之間的幹擾也十分強烈,整個流動非常複雜,如果僅僅依靠葉素理論是完全沒有辦法得出準确結果的。

垂直軸風力發電機的葉片設計,以前也是按照水平軸的設計方法,依靠葉素理論來設計。由于垂直軸風輪的流動比水平軸更加複雜,是典型的大分離非定常流動,不适合用葉素理論進行分析、設計,這也是垂直軸風力發電機長期得不到發展的一個重要原因。

2、風能利用率

大型水平軸風力發電機的風能利用率,絕大部分是由葉片設計方計算所得,一般在40%以上。如前所述,由于設計方法本身的缺陷,這樣計算所得的風能利用率的準确性很值得懷疑。當然,風電廠的風力發電機都會根據測得的風速和輸出功率繪制風功率曲線,但是,此時的風速是風輪後部測風儀測得的風速參見,要小于來流風速,風功率曲線偏高,必須進行修正。應用修正方法修正後,水平軸的風能利用率要降低30%～50%。對于小型水平軸風力發電機的風能利用率,中國空氣動力研究與發展中心曾做過相關的風洞實驗,實測的利用率在23%～29%。

3、結構特點

水平軸風力發電機的葉片在旋轉一周的過程中,受慣性力和重力的綜合作用,慣性力的方向是随時變化的,而重力的方向始終不變,這樣葉片所受的就是一個交變載荷,這對于葉片的疲勞強度是非常不利的。另外,水平軸的發電機都置于幾十米的高空,這給發電機的安裝、維護和檢修帶來了很多的不便。

垂直軸風輪的葉片在旋轉的過程中的受力情況要比水平軸的好的多,由于慣性力與重力的方向始終不變,所受的是恒定載荷,因此疲勞壽命要比水平軸風輪長。同時,垂直軸的發電機可以放在風輪的下部或是地面,便于安裝和維護。

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