风力发电的可用风能利用率受到物理定律的限制。风力发电机组的理论最大利用率,即贝茨极限,仅为59.3%。这是由空气动力学原理确定的,无论风力发电技术如何进步,这个上限是固定的。
具体到实际应用,例如1.5MW的大型水平轴3叶片风力发电机组,其利用效率会根据风速变化。在额定风速13至16米/秒,风轮直径在60至70米的范围内,风能利用系数(Cp)大约在0.45左右,这意味着其实际利用率大约为45%。不过,这个数值会因设计细节而有所差异。
相比之下,垂直轴风力发电机组的风能利用系数(Cp)较低,这是导致其在市场中占比不大的主要原因。总的来说,风力发电的利用率受风力大小、风力发电机类型和设计技术的影响,大型水平轴风力发电机在效率上通常优于垂直轴机型。