2.4.1 風輪機的種類

1.定槳距風輪

所謂定槳距風輪，就是槳葉與輪轂的連接是固定的，葉片安裝好后安裝角不再發生變化，當風速變化時，槳葉的迎風角度不能隨之變化。定槳距風力發電機組要解決兩個問題：一是當風速高于風輪的設計點風速即額定風速時，槳葉必須能夠自動地將功率限制在額定值附近，這一特性稱為自動失速；二是運行中的風力發電機在突然失去電網（突甩負載）的情況下，槳葉自身必須具備制動能力，使風力發電機組在大風情況下安全停機。

為了解決上述兩個問題，槳葉制造商在20世紀70年代利用玻璃鋼復合材料研制成功了失速性能良好的風輪機槳葉，解決了定槳距風力發電機組在大風時的功率控制問題。葉片上下翼面形狀設計得不一樣，失速調節的攻角沿軸向由根部向葉尖漸漸減少，因而根部葉面先進入失速，隨風速增加，失速部分向葉尖擴展，原先已失速的部分，失速程度加深，末失速的部分漸漸進入失速區。失速部分功率減少，末失速部分仍有功率增加，輸入功率保持在額定值附近。為了解決在突甩負載情況下的安全停機問題，在20世紀80年代，人們又將葉尖擾流器成功地應用在風力發電機組上。定槳距風輪一般安裝有可控的葉尖擾流器，可旋轉90°形成阻尼板，當風力發電機組需要脫網時用來進行機組制動。

定槳距失速控制風輪機整體結構簡單，部件少，造價低，并具有較高的安全性，有利于市場競爭。但失速型葉片成型工藝較復雜，葉片的失速特性不好控制，不利于向大機組方向發展。定槳距風輪通常采用雙速發電機（大/小發電機），在低風速段運行時，采用小電機使槳葉具有較高的效率；在高風速段運行時，采用大電機來提高發電機的效率。

2.變槳距風輪

變槳距風輪是為了適應不同的風速，使風輪機在不同風速下都有較高的功率因數而設計的。根據風輪機的功率特性，如果槳距角不變，風輪機在某一風速下有較高的功率因數；而在其他風速下功率因數則會下降。如果隨著風速的變化，調節整個槳葉的安裝角，則有可能在較大的風速范圍內都可以獲得較高的功率因數，從而獲得最大輸出功率。

變槳距風輪機能使葉片的安裝角隨風速變化而變化，從而使風輪機在各種工況（啟動、正常運轉、停機）下都能按最佳參數運行。它可以使發電機在額定風速以下的工作區間輸出較大的功率，而在額定風速以上的高風速區不超載，因此對發電機的過載能力要求不高。其缺點是需要一套比較復雜的槳距角調節機構。