MUCE新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)（H型）設(shè)計(jì)原理（參賽）
　　針對(duì)目前眾多網(wǎng)友對(duì)新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)（H型）的設(shè)計(jì)原理比較感愛好，特在此將部門設(shè)計(jì)原理以及技術(shù)指標(biāo)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(jī)是一種圓弧形雙葉片的結(jié)構(gòu)（Φ型或稱為達(dá)里厄），因?yàn)槠涫茱L(fēng)面積小，相應(yīng)的啟動(dòng)風(fēng)速較高，一直未得到鼎力發(fā)展，我國(guó)也在前幾年做了一些嘗試，但效果始終不理想。針對(duì)一些朋友問及：為何當(dāng)初采用Φ型設(shè)計(jì)而沒有用現(xiàn)在這種H型結(jié)構(gòu)?實(shí)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?yàn)镠型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)需要非常大量的空氣洞力學(xué)計(jì)算以及數(shù)字模擬計(jì)算，采用人工的方法計(jì)算一次至少需要幾年的時(shí)間，而且不是一次計(jì)算就能得到準(zhǔn)確的結(jié)果，所以在計(jì)算機(jī)還不是很發(fā)達(dá)的年代，人們根本無法完成這一設(shè)計(jì)構(gòu)思。
　　因?yàn)樘厥鈶?yīng)用場(chǎng)合的需要，2001年我國(guó)率先開始了這項(xiàng)研究，并且在以后兩年的時(shí)間里不斷對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，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(jī)為主要設(shè)備的風(fēng)光互補(bǔ)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(jī)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(duì)垂直軸旋轉(zhuǎn)的風(fēng)洞模擬，葉片選用了飛機(jī)翼形外形，在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，它不會(huì)受到因變形而改變效率等；它用垂直直線4-5個(gè)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(dòng)稀土永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電送往控制器進(jìn)行控制，輸配負(fù)載所用的電能。
　　該技術(shù)原理根據(jù)空氣片條理論，實(shí)際計(jì)算可選取垂直風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的切面進(jìn)行計(jì)算模型，按葉片實(shí)際尺寸，每個(gè)葉片的旋轉(zhuǎn)軸心間隔為N米；用CFD技術(shù)進(jìn)行模擬氣動(dòng)系數(shù)計(jì)算，計(jì)算原理采用離散數(shù)字方法求解翼形斷面的氣動(dòng)力，用網(wǎng)格方法對(duì)雷諾數(shù)活動(dòng)渦量分布比較形成高雷諾數(shù)下對(duì)Navier-Stokes方程進(jìn)行數(shù)字模擬計(jì)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(jìn)行旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
　　專利技術(shù)：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)（專利號(hào)：ZL200420081310.2）
　　二、功率特性
　　根據(jù)H型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速上升速度進(jìn)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(jī)的額定風(fēng)速較現(xiàn)有水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)要小，并且它在低風(fēng)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)電量也較大。
　　三、結(jié)構(gòu)
　　因?yàn)榇朔N設(shè)計(jì)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(qiáng)；此種設(shè)計(jì)的特性還體現(xiàn)在對(duì)附近環(huán)境的影響上，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無噪音以及電磁干擾小等特點(diǎn)使得新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)優(yōu)勝性非常顯著。
　　垂直軸直線葉片永磁發(fā)電機(jī)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(guó)、加拿大等國(guó)目前也在研制中，這些國(guó)家的大部門產(chǎn)品在風(fēng)輪設(shè)計(jì)當(dāng)中采用平行連接桿，這種方式對(duì)發(fā)電機(jī)輸出軸要求較高，并且結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)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(jī)功率越大、葉片越長(zhǎng)、平行桿的中央點(diǎn)與發(fā)電機(jī)軸的中央點(diǎn)間隔越長(zhǎng)，抗風(fēng)能力就越差，因此，MUCE采取的是三角形向量法，彌補(bǔ)了上述的一些缺點(diǎn)。
風(fēng)電設(shè)備市場(chǎng)需求分析
　　近年來，新興市場(chǎng)的風(fēng)電發(fā)展迅速。在國(guó)家政策支持和能源供給緊張的背景下，中國(guó)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(chǎng)所。2006年全球風(fēng)電資金中9%投向了中國(guó)，總額達(dá)16.2億歐元（約162.7億元人民幣）。2007年，中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量已排名世界第五。
　　中國(guó)巨大的風(fēng)電市場(chǎng)以及廉價(jià)的勞動(dòng)力本錢，吸引了大量國(guó)外風(fēng)電巨頭紛紛在中國(guó)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(guó)制造的標(biāo)簽。中國(guó)制造的風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)品占據(jù)越來越大的市場(chǎng)份額，風(fēng)機(jī)產(chǎn)品正在經(jīng)歷一個(gè)由全球制造向中國(guó)制造的轉(zhuǎn)變。
　　因?yàn)轱L(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(guó)家政策的鼎力攙扶?？v觀風(fēng)電發(fā)展迅速的國(guó)家如德國(guó)、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(guó)對(duì)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(duì)象也由過去的注重發(fā)電轉(zhuǎn)向了注重?cái)v扶海內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造。國(guó)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(guó)國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)設(shè)備的自主制造能力不斷加強(qiáng)，國(guó)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(duì)難得的歷史發(fā)展機(jī)遇。
　　中國(guó)正逢風(fēng)電發(fā)展的大好時(shí)機(jī)，風(fēng)電設(shè)備市場(chǎng)需求增加。另外，除了風(fēng)電設(shè)備整機(jī)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(chǎng)增長(zhǎng)潛力巨大。因此中國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)景氣持續(xù)。