垂直轴风力发电机风叶截面|有一种风力发电机，其实长得像打蛋器？

左边的H形Darrieu风力发电机的风轮由两片平行于轴的叶片组成。叶片的横截面为对称的流线型翼型。它们以相反方向安装在风力涡轮机轴的两侧。右侧的示例列出了从 0° 到 315° 的八个位置的叶片。风从左向右吹，叶片横截面翼型产生的升力带动风轮旋转。叶片在正常运行时受到的阻力很小，图中没有标出。

升力和阻力合力在叶片前进方向的分力就是推动风轮旋转的力。分析这8个角度叶片受力可以发现，除了0°和180°位置的相对风速没有产生升力外，其余6个位置叶片所受的升力为沿运动方向旋转。片刻。也就是说，随着风轮旋转不同角度的叶片，几乎都具有推动风轮同向旋转的扭矩。这就是为什么 Darieu 风力发电机可以在任何风向下运行的原因。

Darieu 风力发电机的优势

Darieu风力发电机和水平轴三叶片风力发电机分别是垂直轴和水平轴风力发电机的代表。在商业发展方面，两者经历了长期的激烈对抗。虽然垂直轴风力发电机以失败告终，但这并不意味着它完全没有优势。相反，除了上面提到的无需附加风机构避免能量损失外，它还有很多优点：

噪音污染小，有利于与高层建筑的融合

随着偏远地区风电场的大规模开发建设，目前的风力发电机正逐渐向居民区靠拢。但这些大家伙并不像看起来那么温顺。风力涡轮机叶片在扫动空气时会产生轰鸣的气动噪声垂直轴风力发电机风叶截面，影响周围居民的日常生活。很多人每天都被低频噪音折磨，难以入睡。

然而，垂直轴风力发电机的运行速度只有十几转低，几乎没有噪音。因此，它可以扎根于人口稠密的城市，安装在高层建筑之上，实现风力发电与建筑一体化垂直轴风力发电机风叶截面，直接向用户供电。

埃菲尔铁塔内部的垂直轴风力发电机（图片来源：）

上海中心立轴风力发电机组（图片来源：Sh.Eastday.Com）

低速，对鸟类友好，抗强风能力强

三叶水平轴风力发电机外观简洁大方，其独特的造型成为自然景观的点缀。但其叶尖速度高达80 m/s。当风电场建在鸟类栖息地或鸟类迁徙路径附近时，会对鸟类构成很大威胁。因撞击而受伤甚至死亡的鸟类不计算在内。有许多稀有猛禽。

垂直轴风力发电机的运行速度很低二手吊车，不会对鸟类造成伤害。此外，由于塔高低，抗风能力强，我国东南沿海有巨大的台风登陆空间。

单元间距小，安装维护成本低

水平轴风力机在运行过程中，会在风力机后方产生巨大的尾流区，这将显着影响后方风力机的性能。只有当当前两台机组之间的距离超过风机直径的20倍时，才能彻底消除气流干扰，这使得铺设电缆的成本飙升，浪费了大量土地资源。

相反，垂直轴单元较少受到湍流气流的干扰。试验表明，当机组与风轮相距四倍时，能最大程度地吸收风能。因此，在风电场中可以实现机组的密集布置。此外，立式风力发电机的发电机、齿轮箱等优质设备可安装在地面上，机械性能大大提高，安装维护方便。

海上水平轴风力发电机产生的尾流（图片来源：energirs）

然而，垂直轴风力发电机也存在整体能量转换效率低、超速运行时速度控制困难、启动风速大、自动启动困难等缺点。

一般来说，垂直轴风力涡轮机似乎具有更显着的优势。然而，要实现风力发电的大规模工程开发，不仅需要论证该技术的可行性，还需要综合考虑气动效率、结构安全、噪声水平和环境等因素。影响、投入成本和收益等。

在Darrieu风机与水平轴风机的激烈博弈中，水平轴风机将成为21世纪的佼佼者，完全主导商业风电行业。然而，Darieu 风力发电机并没有因此而消失。对我国偏远山区和海岛起到就地供电的作用，如保证照明、通讯等设备的长期运行。

道路上方带有弯曲叶片的 Darieu 风力涡轮机

迎来“第二春”：海上风电发展

进入21世纪后，为了捕获更多的风能，降低单位发电成本，水平轴风力发电机的尺寸逐渐增大。同时，“高塔长叶片”超大型机组的弊端也日益突出。除了运维成本高等固有的缺点外，它们也会对生态环境产生重大影响。于是，垂直轴风力发电机重新进入了人们的视野吊车出租，一波关于Darieu风力发电机的研究热潮应运而生。

按照目前海上风电的发展趋势，60米以上水深的深海海域预计海上风能容量将超过2000GW。数据表明，Darieu 风力发电机在深海环境中具有更显着的优势，如更低的建造、运行和维护成本。为了充分激发垂直轴风力发电机的潜力，基于长期应用技术和先进数值分析工具的积累，研发人员提出了一种新型V型Darieu风力发电机。或许在不久的将来，我们就能看到这款令人耳目一新的新型风力发电机。

新型V型Darieu海上风力发电机概念图（图片来源：Aerogenerator）

尽管达里厄风力发电机在20世纪初的陆战中以失败告终，但其各种特性表明其在海上具有巨大的竞争力潜力。不过，要想在漫长的休眠期后迅速成长起来，重振生命的第二春，与主流的横轴风电机组抗衡，纵轴风电机组还有很长的路要走。