小型风力发电机的风力利用率和设计方法

小型风力发电机组的垂直轴风力机叶片设计过去是基于水平轴的设计方法，依靠叶片单元理论。由于垂直轴风力机的流动比水平轴更加复杂，是典型的大分离非定常流动，不适合用叶素理论进行分析和设计，这也是垂直轴风力机长期发展的重要原因。

小型风力发电机的风能利用率

大型水平轴风力机的风能利用率大多由叶片设计师计算，一般在40%以上。如前所述，由于设计方法本身的缺陷，计算风能利用率的准确性值得怀疑。当然，风力发电厂的风力发电机组的风电功率曲线是根据测得的风速和输出功率绘制的，但此时的风速是风轮后部的风速计测得的风速。

应用修正方法后，横轴风能利用率将降低30%~50%。关于小型水平轴风力发电机组的风能利用率，中国空气动力学研究开发中心已经做了相关的风洞实验，实测利用率在23%-29%之间。

当小型风力发电机的叶片旋转一次时，会受到惯性力和重力的影响。惯性力的方向随时变化，而重力的方向不变，所以叶片承受交变载荷，对叶片的疲劳强度非常不利。此外，水平轴发电机都放置在几十米的高度，给发电机的安装、维护和检修带来了很多不便。

垂直轴风轮叶片在旋转过程中的受力情况要比水平轴风轮好得多。由于惯性力和重力方向始终不变，承受恒定载荷，所以疲劳寿命比水平轴风轮长。同时，垂直轴的发电机可以放置在风轮的下部或地面上，便于安装和维护。