2.4.1 风轮机的种类

1.定桨距风轮

所谓定桨距风轮，就是桨叶与轮毂的连接是固定的，叶片安装好后安装角不再发生变化，当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。定桨距风力发电机组要解决两个问题：一是当风速高于风轮的设计点风速即额定风速时，桨叶必须能够自动地将功率限制在额定值附近，这一特性称为自动失速；二是运行中的风力发电机在突然失去电网（突甩负载）的情况下，桨叶自身必须具备制动能力，使风力发电机组在大风情况下安全停机。

为了解决上述两个问题，桨叶制造商在20世纪70年代利用玻璃钢复合材料研制成功了失速性能良好的风轮机桨叶，解决了定桨距风力发电机组在大风时的功率控制问题。叶片上下翼面形状设计得不一样，失速调节的攻角沿轴向由根部向叶尖渐渐减少，因而根部叶面先进入失速，随风速增加，失速部分向叶尖扩展，原先已失速的部分，失速程度加深，末失速的部分渐渐进入失速区。失速部分功率减少，末失速部分仍有功率增加，输入功率保持在额定值附近。为了解决在突甩负载情况下的安全停机问题，在20世纪80年代，人们又将叶尖扰流器成功地应用在风力发电机组上。定桨距风轮一般安装有可控的叶尖扰流器，可旋转90°形成阻尼板，当风力发电机组需要脱网时用来进行机组制动。

定桨距失速控制风轮机整体结构简单，部件少，造价低，并具有较高的安全性，有利于市场竞争。但失速型叶片成型工艺较复杂，叶片的失速特性不好控制，不利于向大机组方向发展。定桨距风轮通常采用双速发电机（大/小发电机），在低风速段运行时，采用小电机使桨叶具有较高的效率；在高风速段运行时，采用大电机来提高发电机的效率。

2.变桨距风轮

变桨距风轮是为了适应不同的风速，使风轮机在不同风速下都有较高的功率因数而设计的。根据风轮机的功率特性，如果桨距角不变，风轮机在某一风速下有较高的功率因数；而在其他风速下功率因数则会下降。如果随着风速的变化，调节整个桨叶的安装角，则有可能在较大的风速范围内都可以获得较高的功率因数，从而获得最大输出功率。

变桨距风轮机能使叶片的安装角随风速变化而变化，从而使风轮机在各种工况（启动、正常运转、停机）下都能按最佳参数运行。它可以使发电机在额定风速以下的工作区间输出较大的功率，而在额定风速以上的高风速区不超载，因此对发电机的过载能力要求不高。其缺点是需要一套比较复杂的桨距角调节机构。