研究方法與執行步驟

本計劃以三年為執行期限，以結合氣動力理論、動態結構特性理 論、數值模擬、風車製作、太陽能電池選用與實際測試等多方向來進 行，來建造測試和改良一混合型的垂直軸風力發電機，除建造一套系 統化之設計、製造與測試方法之外，並可供業界實務參考之系統化研 發模式為目標；整個計劃大致分為六部份，分別為：

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（一）風力發電機類型和薄膜太陽能電池之選定

在計畫初期將多方面的參考各類相關文獻(尤其實驗方面的資 料)，將各文獻所提供的訊息，如流場特徵、結構特性、可靠度、數 值模擬模型與其預測結果、實驗方法與結果、實驗資料處裡方法等；

以條列的方式整理，藉以決定風力發電機實際可行之相關尺寸範圍，

以及合適的操作環境等重要參數，其中光電板組裝方式、材料、接合 形式，研究最佳固動方式以保護電池，並找到並改進太陽能電池之線 路安排及固定型式以保護線路，作為相關幾何模型與操作參數的範 圍，在計畫執行期間會持續收集相關文獻，以期減少後期設計所需之 時間。

（二）數值模擬平台之建立

為節省時間與原型試作之成本支出，在計畫初期將以模擬的方式 作為評估風力發電機表現的依據，模擬包含流場與結構振動兩大方 面；經由一系列參數分析之數值結果分析比較，確認初步之較佳化設 計，再進行實體製作與測試工作，以建立起一套可信的模擬模型；本 計劃採用泛用型的數值模擬軟體並且與現有的實驗值做比較，以確立 該模型的可信度。

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（三）實驗平台之改良

為了節省參數分析實驗所需之時間，將改良原有之實驗平台設計 一可同時測量不同參數且方便不同種型風力機架設之實驗平台，以利 後續一系列之性能測試與驗證需求。

（四）垂直軸風力發電機混合太陽能電池之設計

初期將藉由參考文獻之歸納成果，來配合先前成果中所建立之新 式垂直式風車平台，做為評估與設計之樣品。並建構一套系統化之設 計模式與性能評估程序，以找出相對最佳化設計之垂直風力機參數與 尺寸。之後將選定太陽能電池的類型，研究最佳固動方式貼附葉片 上，再依據不同類型風力機之實驗結果做進一步的設計改良。

（五）實際測試實驗

藉由所改良之實驗平台，規劃一完善能兼顧起動（低風速）與操 作模式（中高風速）下，完整的風力發電機運轉模式的性能分析方式，

對設計之風力/太陽能混合型系統做實際測量，並將實驗數據與模擬 結果做比較。

（六）進一步之性能改善

藉由模擬與實驗的結果對風力發電機做進一步的改善，以期達到

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強化發電效率之預設目標。

在時程與工作項目之配合上，本計劃實行的第一年，初期是選定 風力發電機之類型，並收集與整理文獻，以及建立完整氣動模擬平台。

在計劃實行的第二年，將利用第一年所分析的結果，將太陽能電 池結合風力發系統之葉片形成一套風力/太陽能混合型系統，並對此 系統做模擬平台的建立與實驗平台的測試，後期將開始比較新型風力 機實驗之工作，並對照其合理性。到了計劃實行的第三年，將新型風 力發電機與太陽能電池作改良，之後對整組風力/太陽能混合型系統 系統做出全尺寸最佳化的動作，並依之前的模擬與實驗結果做出進一 步的結論。並依此為依據，改善出表現符合預期甚至更好的風力/太 陽能混合型系統；最後將本計畫的模擬、設計、製造與測試等經驗，

應用於實務上應用方面，以作為未來實現模組化商業用家庭發電系統 之開發。目前執行的是第一年之工作，即完成選定新型的風力發電機 型式，完整的文獻回顧分析，以及數值模擬平台之建立。現在之進度 除了完成上述之工作外，並已完成新型風力機的設計圖面，已經在作 實體之製作，預期能在東北季風開始(即 10 月中)前完成，並在半年 內(即到明年 3 月底，東北季風結束前)，取得現場之性能測試資料，

以供後續分析工作。

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