[发明专利]用于风力涡轮机的导风系统

说明书

公开了用于将风力涡轮机前方和/或上方的风从第一方向引导至第二方向的导风系统。该导风系统包括导风件，该导风件被布置并构造成接收风力涡轮机前方或上方的风并使风的方向改变，从而使离开导风件的风的方向与导风件所接收的风的方向不同。该风力涡轮机包括塔架和转子，该转子设置有多个转子叶片。导风件被布置并构造成使风的方向改变，以便通过将周围的一些风添加或引导到尾流中使离开导风件的风将增大转子后方的尾流中的风速。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月25日提交的丹麦专利申请PA2017 00601的权益。

技术领域

本发明涉及用于优化场所的气候条件以便增大风力涡轮机的能量产生率的系统和方法。更特别地，本发明涉及用于加速涡轮机转子后方的区域中的风以便增大风力涡轮机的能量产生率的系统和方法。

背景技术

丹麦专利DK177081B1公开了一种用于增大风力涡轮机的输出的方法和系统，其中，在风力涡轮机处放置有一个或更多个流动表面。在较低的风速下，将流动表面设置成将风向上引导至风力涡轮机的转子，并且因此可以利用转子中的文丘里效应。在较高的风速下，流动表面被完全或部分地从风流中移出。DK177081B1显示了如何在风电场周围安装增速表面以利用文丘里效应，从而增大涡轮机前方的风速和/或扩大涡轮机后方的尾流。

然而，期望找到能够使得这种风速在涡轮机的转子之前和/或之后更有效和更经济地增大的其他系统，这将在后面解释。

另外，在许多风电场中面临的主要挑战是，由于较低的入射风速，在另一涡轮机尾流中运行的风力涡轮机的发电量减少。这已经成为一个日益严重的问题，因为包括许多涡轮发电机的大型风力发电场的数量在过去几十年里稳步增加。因此，人们越来越关注与风电场中的涡轮机分组相关的挑战。研究表明，由七个转子直径分开的三个涡轮机的功率输出降低了10％。对于全尾流工况，下游涡轮机的功率损耗为30％至40％，而在不同风向上取平均时，据报道损耗为5％至8％。

最后，风电场中关于尾流的另一主要挑战是这些尾流会产生更高的湍流强度，这缩短了转子叶片以及其他涡轮机部件的寿命。

因此，期望能够增大给定涡轮机中的发电量，减少由于尾流造成的功率损失，并提高风力涡轮机的关键部件的寿命。

因此，需要减少或甚至消除现有技术的上述缺点的方法和系统。

发明内容

在第一方面，提供了下述导风系统，该导风系统用于将风力涡轮机前方和/或上方的风从第一方向引导至第二方向，以便将围绕转子扫掠区域的风引导至转子扫掠区域后方的区域。该风力涡轮机包括塔架和转子，该转子设置有多个转子叶片，该转子叶片限定转子扫掠区域。导风系统包括导风件，导风件布置并构造成接收围绕转子扫掠区域、例如风力涡轮机转子的前方和/或上方和/或后方和/或侧方的风并使风的方向改变，从而使离开导风件的风的方向为与导风件所接收的风的方向不同的另外的方向。另外，导风件被布置并构造成将围绕转子扫掠区域的风引导至转子扫掠区域后方的区域，使得在转子后方的区域中，风速增大并且风压降低。

因此，与现有技术相比，能够以更具成本效益并且更高效的方式来增加风力涡轮机的发电量。另外，可以实现降低尾流效应，并且因此可以减少由于其他风力涡轮机产生的尾流效应所引起的功率损耗。涡轮机的转子叶片和其他主要部件上的载荷也能够被减小。

在本公开中，转子扫掠区域是指当转子旋转时由叶片形成的圆的区域。

在本公开中，将围绕转子扫掠区域的风引导至转子扫掠区域后方的区域应理解为：将围绕转子扫掠区域的风大致引导至转子扫掠区域后方的区域，而不会干扰转子扫掠区域。也就是说，来自转子周围的风大致上未被引入到转子扫掠区域中。