近年来随着化石能源短缺问题的出现,风能等新能源成为人们研究的热点话题,而垂直轴风机因其无需对风、噪声小、体积小、易维护等优点越来越受到国内外学者的重视,但垂直轴风机仍面临工作效率偏低的问题;同时随着“弃风”问题的逐渐凸显,风能不能完全利用的问题也逐渐受到关注,而风电制氢为存储风能提供了一种新思路,并成为近几年国内外学者研究的重点项目。基于此,本文利用仿生学原理,设计和分析了类似鹦鹉螺的等角螺线型垂直轴风机,经验证该风机性能良好,并在此风机的基础上采用MATLAB/Simulink模块搭建了风电制氢系统并分析了其特性。实验结果表明本文所设计的等角螺线型风机具有较好的工作效率,同时相对于其他类型的垂直轴风机在启动性能上有很大优势。首先利用有限元分析软件建立了风机的初步模型,以空气动力学和流体力学为理论基础,通过求解N-S方程,采用CFX软件对等角螺线型垂直轴风机进行了气动性能分析,并在此基础上以高效率为目的对风机进行了结构优化,得出了本文所研究的风机模型,通过了解工作状态下风机受力的情况,从而明晰了其工作原理,并对其转矩系数以及风能利用率系数等进行了分析;其次为了更好的分析等角螺线型风机的性能,将等角螺线型风机与改进的塞内加尔式风机进行了对比分析,分析了两种风机的受力情况,工作效率,及两种风机性能的优缺点;再次基于Jesen尾流模型对两种风机的尾流分布特性进行了研究,得出了两种风机在尾流分布上的差异,并针对两种风机的风机排布方式提出了不同的建议;随后建立了基于分布式垂直轴风力发电机的盘式永磁电机模型,进行了磁场的静态和瞬态分析;然后通过流体力学软件的计算,为风力发电系统的建立提供了数据支撑,在此基础上,结合风力发电机及相关变流装置等的数学模型,在MATLAB的Simulink模块中建立等角螺线型风机的风氢耦合系统,并在有氢负载的情况下对系统的发电性能进行了仿真分析;最后通过实验测试了风机的性能,对等角螺线型风机的数学模型以及仿真系统进行了验证,验证了仿真分析的准确性,且证明了该风机具有较好的实用价值。