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MUCE新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機（H型）設(shè)計原理（參賽）
　　針對目前眾多網(wǎng)友對新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機（H型）的設(shè)計原理比較感愛好，特在此將部門設(shè)計原理以及技術(shù)指標作具體地闡述，但愿能給各位朋友予以更深入地了解。
　　最早的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機是一種圓弧形雙葉片的結(jié)構(gòu)（Φ型或稱為達里厄），因為其受風(fēng)面積小，相應(yīng)的啟動風(fēng)速較高，一直未得到鼎力發(fā)展，我國也在前幾年做了一些嘗試，但效果始終不理想。針對一些朋友問及：為何當(dāng)初采用Φ型設(shè)計而沒有用現(xiàn)在這種H型結(jié)構(gòu)?實際上，這和科技的發(fā)展特別是電腦的發(fā)展緊密親密相關(guān)的，因為H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的設(shè)計需要非常大量的空氣洞力學(xué)計算以及數(shù)字模擬計算，采用人工的方法計算一次至少需要幾年的時間，而且不是一次計算就能得到準確的結(jié)果，所以在計算機還不是很發(fā)達的年代，人們根本無法完成這一設(shè)計構(gòu)思。
　　因為特殊應(yīng)用場合的需要，2001年我國率先開始了這項研究，并且在以后兩年的時間里不斷對產(chǎn)品進行改進，在2003年初，產(chǎn)品走向成熟，并在海島以及邊疆大量采用以這種新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機為主要設(shè)備的風(fēng)光互補系統(tǒng)。
　　目前，世界上主要以MUCE公司和日本某公司為該產(chǎn)品的主要研發(fā)和出產(chǎn)單位。
　　下面我就具體講解一下H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的技術(shù)原理：
　　一、技術(shù)原理
　　該技術(shù)采用空氣洞力學(xué)原理，針對垂直軸旋轉(zhuǎn)的風(fēng)洞模擬，葉片選用了飛機翼形外形，在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時，它不會受到因變形而改變效率等；它用垂直直線4-5個葉片組成，由4角形或5角形外形的輪轂固定、連接葉片的連桿組成的風(fēng)輪，由風(fēng)輪帶動稀土永磁發(fā)電機發(fā)電送往控制器進行控制，輸配負載所用的電能。
　　該技術(shù)原理根據(jù)空氣片條理論，實際計算可選取垂直風(fēng)機旋轉(zhuǎn)軸的切面進行計算模型，按葉片實際尺寸，每個葉片的旋轉(zhuǎn)軸心間隔為N米；用CFD技術(shù)進行模擬氣動系數(shù)計算，計算原理采用離散數(shù)字方法求解翼形斷面的氣動力，用網(wǎng)格方法對雷諾數(shù)活動渦量分布比較形成高雷諾數(shù)下對Navier-Stokes方程進行數(shù)字模擬計算的原理結(jié)果。
　　采用稀土永磁材料發(fā)電的原理，配套與空氣洞力學(xué)原理的風(fēng)輪，采用直驅(qū)式結(jié)構(gòu)進行旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
　　專利技術(shù)：一種風(fēng)力發(fā)電機（專利號：ZL200420081310.2）
　　二、功率特性
　　根據(jù)H型風(fēng)力發(fā)電機的原理，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速上升速度進步較快（力矩上升速度快），它的發(fā)電功率上升速度也相應(yīng)變快，發(fā)電曲線變得豐滿（如下圖）。在同樣功率下，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的額定風(fēng)速較現(xiàn)有水平軸風(fēng)力發(fā)電機要小，并且它在低風(fēng)速運轉(zhuǎn)時發(fā)電量也較大。
　　三、結(jié)構(gòu)
　　因為此種設(shè)計結(jié)構(gòu)采用了特殊空氣洞力學(xué)原理、三角形向量法的連接方式以及直驅(qū)式結(jié)構(gòu)的原理，使得風(fēng)輪的受力主要集中于輪轂上，因此抗風(fēng)能力較強；此種設(shè)計的特性還體現(xiàn)在對附近環(huán)境的影響上，運轉(zhuǎn)時無噪音以及電磁干擾小等特點使得新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機優(yōu)勝性非常顯著。
　　垂直軸直線葉片永磁發(fā)電機風(fēng)力發(fā)電電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
　　附：現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電電源比較：
　　目前，出產(chǎn)該類型垂直軸風(fēng)力發(fā)電電源系統(tǒng)產(chǎn)品最多的是日本（2002年開始研究），還有英國、加拿大等國目前也在研制中，這些國家的大部門產(chǎn)品在風(fēng)輪設(shè)計當(dāng)中采用平行連接桿，這種方式對發(fā)電機輸出軸要求較高，并且結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，現(xiàn)場安裝程序也偏多。另外，從力學(xué)方面分析，H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機功率越大、葉片越長、平行桿的中央點與發(fā)電機軸的中央點間隔越長，抗風(fēng)能力就越差，因此，MUCE采取的是三角形向量法，彌補了上述的一些缺點。
風(fēng)電設(shè)備市場需求分析
　　近年來，新興市場的風(fēng)電發(fā)展迅速。在國家政策支持和能源供給緊張的背景下，中國的風(fēng)電特別是風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)也迅速崛起，已經(jīng)成為全球風(fēng)電最為活躍的場所。2006年全球風(fēng)電資金中9%投向了中國，總額達16.2億歐元（約162.7億元人民幣）。2007年，中國風(fēng)電裝機容量已排名世界第五。
　　中國巨大的風(fēng)電市場以及廉價的勞動力本錢，吸引了大量國外風(fēng)電巨頭紛紛在中國設(shè)廠，或采取與海內(nèi)企業(yè)合資的方式，出產(chǎn)的產(chǎn)品都被貼上了中國制造的標簽。中國制造的風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)品占據(jù)越來越大的市場份額，風(fēng)機產(chǎn)品正在經(jīng)歷一個由全球制造向中國制造的轉(zhuǎn)變。
　　因為風(fēng)電屬于新能源范疇，不管是本錢仍是技術(shù)同傳統(tǒng)的火電、水電比擬還有較大的差距，因而風(fēng)電的快速發(fā)展需要國家政策的鼎力攙扶?？v觀風(fēng)電發(fā)展迅速的國家如德國、西班牙、印度，無一例外埠都給予風(fēng)電工業(yè)巨大的政策優(yōu)惠。中國對風(fēng)電的政策支持由來已久，力度也越來越大，政策支持的對象也由過去的注重發(fā)電轉(zhuǎn)向了注重攙扶海內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造。國家的政策支持將是風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)迅猛發(fā)展的根本保障，跟著中國國產(chǎn)風(fēng)機設(shè)備的自主制造能力不斷加強，國家的政策支持力度也將越來越大，風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)面對難得的歷史發(fā)展機遇。
　　中國正逢風(fēng)電發(fā)展的大好時機，風(fēng)電設(shè)備市場需求增加。另外，除了風(fēng)電設(shè)備整機需求不斷增加之外，葉片、齒輪箱、大型軸承、電控等風(fēng)電設(shè)備零部件的供應(yīng)能力仍不能完全知足需求，市場增長潛力巨大。因此中國風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)景氣持續(xù)。