小型風(fēng)力發(fā)電機組的垂直軸風(fēng)力機葉片設計過(guò)去是基于水平軸的設計方法，依靠葉片單元理論。由于垂直軸風(fēng)力機的流動(dòng)比水平軸更加復雜，是典型的大分離非定常流動(dòng)，不適合用葉素理論進(jìn)行分析和設計，這也是垂直軸風(fēng)力機長(cháng)期發(fā)展的重要原因。

小型風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)能利用率

大型水平軸風(fēng)力機的風(fēng)能利用率大多由葉片設計師計算，一般在40%以上。如前所述，由于設計方法本身的缺陷，計算風(fēng)能利用率的準確性值得懷疑。當然，風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)電功率曲線(xiàn)是根據測得的風(fēng)速和輸出功率繪制的，但此時(shí)的風(fēng)速是風(fēng)輪后部的風(fēng)速計測得的風(fēng)速。

應用修正方法后，橫軸風(fēng)能利用率將降低30%~50%。關(guān)于小型水平軸風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)能利用率，中國空氣動(dòng)力學(xué)研究開(kāi)發(fā)中心已經(jīng)做了相關(guān)的風(fēng)洞實(shí)驗，實(shí)測利用率在23%-29%之間。

當小型風(fēng)力發(fā)電機的葉片旋轉一次時(shí)，會(huì )受到慣性力和重力的影響。慣性力的方向隨時(shí)變化，而重力的方向不變，所以葉片承受交變載荷，對葉片的疲勞強度非常不利。此外，水平軸發(fā)電機都放置在幾十米的高度，給發(fā)電機的安裝、維護和檢修帶來(lái)了很多不便。

垂直軸風(fēng)輪葉片在旋轉過(guò)程中的受力情況要比水平軸風(fēng)輪好得多。由于慣性力和重力方向始終不變，承受恒定載荷，所以疲勞壽命比水平軸風(fēng)輪長(cháng)。同時(shí)，垂直軸的發(fā)電機可以放置在風(fēng)輪的下部或地面上，便于安裝和維護。