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将两项成熟技术合并升华
那么，这种有望“改写能源产业格局”的神奇技术是基于何种原理?
“这种垂直轴轮毂风力发电机组虽然以前没有，称得上是风电领域的一项重大创新，但其技术来源却是长期应用的工业化成熟技术，是对成熟技术的集成创新。早在1300多年前，中国古人已经做出垂直轴风帆风能动力车;随着火车客车照明的应用，列车用轮毂发电机也有了100多年的历史，今天广泛使用的电力机车、轻轨、动车、高铁都是这项技术的延伸和发展。”刘杭先说，“所以说，轮毂风力发电技术本身并不神奇，它就是这两项成熟技术的集成与升华。”
据介绍，该技术的核心是利用轮毂直接对大型垂直轴风力发电机组的线速度进行取电。通常垂直轴风力发电机组总是通过位于圆心位置的发电机进行取电，发电机的转速就是风力机的转速。一般来说，垂直轴风力发电机的转速为同样功率等级的水平轴风力发电机的一半以下，因此同等功率下，前者的发电机的转矩将高于后者，这就意味着垂直轴风力发电机的取电成本将居高不下。但实际上，即使在很低的转速下，大型垂直轴风力发电机组的线速度依然较快，可达到每小时几十公里至几百公里。因此，如果采用轮毂发电机直接对垂直轴风力机组的圆周速度进行取电，就可以把发电机的体积设计得较小，以有效降低发电机成本。同时，由于可配置的发电机数量较多，随着切入风速的变化，还可以选择部分或者全部的轮毂发电机进行发电，提高方案的灵活性与可靠性。
刘杭先进一步说明道，首先，垂直轴轮毂风力发电机组是利用圆周的线速度来发电，与水平轴风力发电机相比省去了中心高大的铁塔。其叶片速度和风能的利用速度一样，按年平均速度11米/秒计算，垂直轴发电机叶片尖速度为每小时40公里。按照同等风速计算，水平轴Vesta sv 164-8MW的叶片尖速度已达308公里。而低速的叶片更有价格优势。
其次，因为采用轮毂发电，可以把功率分布在多个小型发电机上，可以使发电机的设计和制造成本降低、灵活性提升(50千瓦发电机单价不超过1万元，推算出1兆瓦发电机总价不超过20万元)。正因为电机便宜，还可以增加电机数量以增加大风时的制动能力，根据风能变化调整电机数量，从而使得风电机组的成本进一步降低。
欲迈出产业化步伐
“不仅仅是成本大大降低，”刘杭先强调，“垂直轴风力发电机组单机容量做大也变得很容易。和目前的水平轴技术相比，计算其容量增加带来的成本增加，用的是加法而不是乘法。”
对于该技术的产业化，刘杭先充满信心。“实际上，我们一开始虽然成功申请了专利，但是心里也确实不踏实，不知道是不是应该投入资金继续做下去，所以去年年底邀请了来自中国风能协会、中国可再生能源学会风能专业委员会、中国农业机械工业协会风能设备分会、华锐风电、北京鉴衡认证中心的专家对垂直轴轮毂风力发电机组项目进行了评审。”刘杭先告诉记者，“专家充分肯定了这一构想的创新性，并建议要尽快通过仿真分析、原理样机等方式获取整机系统数据，在验证可行性、安全性等问题的基础上，加快产业化步伐。”
“专家指明了方向，我们更有了做下去的信心，下一步将尽快进入仿真分析阶段。”刘杭先说，“设计出适合垂直轴轮毂风力发电机的叶片是完成商业样机的关键，而提高效率扩大单机容量的关键也在叶片。”
按照刘杭先的设想，如果进展顺利，垂直轴轮毂风力发电机组第一年将建成兆瓦级，第二年建成万千瓦级，第三年建成十万千瓦级。“世界最大的三峡水电站单机容量为70万千瓦，这样垂直轴轮毂风力发电机组就可以向水电单机容量挑战了。我国沿海地区无人荒岛的利用空间很大，完全可以建设环岛风力发电机组，再配合高位储能电站，供电稳定性将可以和火电站媲美。”刘杭先说。
