CN111279069A - 用于风力涡轮机的导风系统 - Google Patents

Abstract

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。

Description

用于风力涡轮机的导风系统

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。

如在DK177081B1中公开的技术方案那样仅通过文丘里效应来增大引向转子的风速，根据本发明的导风系统在风电场中无法实现其益处。替代应用文丘里效应来加速转子前方的风，根据本发明的系统主要将气流从涡轮机转子周围的区域引到转子后方的区域，例如引至涡轮机尾流中、优选地非常靠近转子。由此，可以实现以下效果和优点。

当将气流引导到尾流中时，转子扫掠区域后方的、例如在尾流中的风速沿主要远离转子的方向增大，从而可以在转子的正后方产生较低的压力。这相对于风力涡轮机的转子正前方的压力产生压力梯度。

该压力梯度将增大穿过转子的风速，从而最终增大能量产生。因此，转子的能量效率将提高。

通过使风速降低，转子能够从风中获取能量。因此，转子正后方的压力显著降低。由于尾流中风速的增大，因此根据本发明的导风系统以增加的动能的形式增加了能量，从而减小了转子上的压降。

当将气流引导至转子正后方的区域或尾流时，转子所经受的湍流不会显著增大。由于导风系统并未在转子前方大量增加风，因此进入的湍流将大致相同。导风系统在尾流中产生很多湍流，这有助于使尾流更快消散。然而，由于导风系统几乎不会干扰进入的气流，因此转子将在一定程度上经受这种增大的湍流。

特别是在低湍流的风电场中，根据本发明的系统的原理将是有利的。由于安装在第一风力涡轮机附近的导风系统将提高该第一风力涡轮机的效率，并且将有助于高效地耗散尾流并确保湍流与周围的气流混合，园区效率将显著提高。因此，随着尾流的减少，安装在第一风力涡轮机后方的其他风力涡轮机的效率也将提高。例如，在两个涡轮机之间小于3个转子直径的情况下，与第一涡轮机相比，第二涡轮机的生产损耗高达50％。尾流被非常强的叶片梢部涡旋所包围，并且整个尾流也沿与转子相反的方向旋转。在低湍流的风电场中尾流可以被认为等同于第一涡轮后方转子直径。

通过向尾流增加风，导风系统将有助于更有效地消散尾流和部分梢部涡流。梢部涡流和尾流涡流两者都将从气流中吸收湍流动能，从而减少了由最后的涡轮机获取到的风能。当减少或消除尾流中的涡流时，该效应将显著降低。涡流相对稳定，并在长达几分钟的时间内持续从转子后方的气流中获取湍流动能。

随机湍流(大规模或小规模)将比涡旋湍流更快地减少，并且因此尾流将恢复得更快，因此尾流所损失的能量和速度将更少，因此最后的涡轮机将获取更多的能量。

转子后方的、例如尾流中的风速可以根据涡轮机中的控制器设置而低至转子前方的风速的一半。因此，将气流增加到低风速尾流中而不是增加到在风力涡轮机前方流动的高风速中，将相对地导致更大的风速增大。湍流动能的增大量是相同的，但相对速度增大会更大。

与DK177081B1相比，另一优势在于来自导风件的气流的相对于水平面的方向。在DK177081B1中，当气流到达转子时，气流应接近于水平以使涡轮机实现良好的效率(以及较低的载荷)。因此，涡轮机只能或多或少地利用风的水平分量。由于将风吹到转子后方的区域，因此这并不是很重要。即使是向上吹动尾流的几乎竖向的风流，也可能会显著增大能量产生，因为这将去除转子后方的一些低速气流，从而在转子后方产生更低的压力。

在DK177081B1中公开的概念的不同变型的CFD仿真表明，由于增加的气流而导致转子上出现较大的风切变载荷是很难避免的。已经发现，即使是空气动力学形状的任意障碍物，也会在靠近转子下部的非常小的部分处引发非常高的加速。这将产生更高的载荷、特别是在叶片上产生疲劳载荷，并且因此在涡轮机上产生疲劳载荷，这将增大叶片梢部撞击塔架的风险(对大多数现代涡轮机的设计产生约束)。使用根据本发明的导风系统，这种影响将非常小，因为通过降低涡轮机后方的压力提高了涡轮机效率。

压降将分布在转子的更大区域上。此外，由于转子后方的风速显著低于转子前方的风速，所以在转子后方增加气流时，所增加的气流可能会在竖向上穿透的更高，因为根本不存在足够的水平风速来使增加的气流向水平方向弯曲。

当涡轮机间隔很近时、例如涡轮之间为3至5个转子直径时，由尾流引起的载荷增大可以是非常大的。当最后方的涡轮机仅部分地在前方涡轮机的尾流中运行时，载荷的增加是非常大的，因为叶片在进入的风的尾流部分经受的风速显著较低。通过根据本发明的导风系统可以部分地解决该问题，从而延长现有的涡轮机的寿命和/或降低风电场中新涡轮机的成本。

尾流曲流是风电场中经常发生的现象。尾流来回漂移，使得最后方的涡轮机(布置在前面的涡轮机后方的涡轮机)很难进行调节以减小载荷。无论原因如何，根据本发明的导风系统都可以部分或完全破坏尾流，从而也减少或消除了尾流曲流的问题。

现有技术的一个问题是需要相对于风向相对精确地调节表面或帆式结构件，减少由偏航误差引起的额外载荷，或者减少自由风与由表面所增加的风之间的风向差异所引起的额外载荷。该问题与根据本发明的导风系统的关系不大。可以添加一些不需要相对于风向移动的固定结构件、例如壁状结构件。在某些情况下，表面会将尾流部分地吹向侧面，这也有助于将尾流与周围的自由风混合，从而降低尾流效应。

导风件可以是构造成将风引导到转子正后方的区域、例如尾流中任何合适的物体、比如板状表面、风帆或扰流板。

在一些示例中，当风速非常高时，导风件可以被全部或部分地从风流中移出。这是为了限制导风件的载荷承受要求，从而在需要的情况下限制结构件及构造结构件的成本。

在一些示例中，还可以根据风速和/或风向以某种方式调整结构件。例如，地面安装式壁可以根据风速倾斜(为了优化实际涡轮机效率，该地面安装式壁可能需要位于相对于地面的不同角度位置)和/或围绕涡轮机转动以适应实际风向。

而且，壁不必由一个平坦的壁组成。其可以是在涡轮机旁边以一定角度放置的两个或更多个半壁。

无论风力涡轮机的转子直径或最大功率输出如何，本发明可以应用于任何水平轴的风力涡轮机。

转子可以具有在3米至150米之间的转子直径，例如大于3米、5米、10米、20米、25米、30米、35米、40米、45米、50米、55米、60米、65米、70米、75米、80米甚至更大。在一些示例中，转子直径可以在30米与150米之间，并且可选地在50米与150米之间。

风力涡轮机的最大功率输出可以在20kW与15000kW之间，例如20kW、40kW、60kW、80kW、100kW、150kW、200kW、250kW、300kW、350kW、400kW、500kW、600kW、700kW、800kW、900kW、1000kW、1200kW、1400kW、1600kW、1800kW、2000kW、3000kW、4000kW、5000kW、6000kW、7000kW、8000kW、9000kW、10000kW、或者更多。在一些示例中，功率输出可以在20kW与10000kW之间，并且可选地在700kW与10000kW之间。

在一些示例中，导风件可以包括相对于水平面成角度的表面。因此，导风件能够将水平风速分量改变为竖向风速分量。因此，导风件可以将风引向转子后方的尾流。

相对于水平面成角度的表面可以构造成使得通过该表面将水平的风引导向竖向方向，使得离开导风件的风的竖向速度分量不为零、即被引导向下或向上。因此，导风件能够向尾流增加风并且由此增大尾流中的风速。

在一些示例中，导风件可以包括地面安装式导风结构件，所述导风结构件布置在地面上。由此能够容易地控制导风件的位置和/或取向。在这些示例中，导风件可以引导风力涡轮机的前方的风，但不引导风力涡轮机的转子上方的风。

替代性地，导风件可以包括地面安装式导风件结构件，所述导风件结构件包括帆式构件，该帆式构件附接至附接部分，该附接部分布置在地面上或布置在地面上的锚固结构装置上。因此，帆式构件可以固定至地面，并且可以借助于导风件将转子上方和/或转子水平处、例如转子前方的风引导到尾流中。与其中导风结构件安装在地面上的示例相反，在这些示例中，帆式构件可以引导风力涡轮机的前方和/或上方的风。在本公开中，帆式构件应被理解为导风件，该导风件可以通过风的作用相对于附接部分枢转或在布置于地面上的锚固结构件上枢转。因此，帆式构件能够被风保持并定向。

在包括有帆式构件的导风结构件的示例中，导风系统可以包括拖曳构件(优选地形成为风筝)，该拖曳构件构造成拖曳并提升该导风系统的引导表面，由此能够将引导表面从非展开的第一构型带动至第二构型，在该非展开的第一构型中，引导表面布置在地面上，在该第二构型中，引导表面布置在涡轮机的转子上方。

不管导风结构件是安装在地面上的还是包括帆式构件，导风件的至少一部分可以布置在风力涡轮机的塔架的前方。因此，有可能将风流增加到转子正后方的区域中，从而增大转子正后方的尾流中的风速。这将引起更高的加速风效果，并留出更长时间使转子之后的尾流消散。

在这些示例中的一些示例中，整个导风件可以布置在风力涡轮机的塔架的前方。

导风件的至少一部分可以布置在风力涡轮机的塔架后方、例如布置在安装在地面上的导风件中。因此，可以借助于导风件产生的气流将风从尾流中“吸出”。

在这些示例中的一些示例中，整个导风件可以布置在风力涡轮机的塔架的后方。

导风件可以附接至风力涡轮机的塔架。由此，可以容易地控制导风件的取向和/或位置。

在一些示例中，表面相对于竖向成0至40度的角度、优选地成10至30度的角度、比如成15至25度的角度。例如，该表面可以相对于竖向成20度的角度。在其他示例中，导风件表面可以是大致竖向的。因此，能够在最优的方向上引导风，以便使尾流中的风速最大化。

导风件可以进一步包括相对于彼此成角度的多个单独的部段。因此，可以提供下述导风系统，该导风系统能够以最优的方式引导风，这种最优的方式仅在有限的程度上取决于风向。

在一些示例中，导风结构件的高度可以被包括在从地面到转子的高度的三分之一至三分之二之间。该高度、即地面与导风件的顶部部分之间的距离例如可以是从地面到转子的高度的三分之二。因此，能够以某种方式将风引向尾流，其中，风速在尾流中是高的。

从地面到转子的高度是指在转子叶片处于其最低竖向位置时，地面与转子叶片的梢部的距离。

当转子叶片处于其最低竖向位置时，导风结构件的顶部部分与转子叶片的梢部之间的距离可以在从地面到转子的高度h的三分之一至三分之二之间，例如三分之一。

在一些示例中，导风结构件可以布置成能够相对于塔架移动。因此，可以改变导风结构件的位置和/或取向，以便例如适应当地条件。

导风系统可以附加地包括致动器，该致动器被布置并构造成将导风结构件从第一构型带动至第二构型，其中，导风结构件在第一构型中的定位和/或取向与在第二构型中不同。

在另一方面，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既引导至转子扫掠区域也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。该导风系统包括导风件，该导风件被布置并构造成接收围绕转子扫掠区域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既引导至转子扫掠区域也引导至转子扫掠区域后方的区域，使得风速既在转子扫掠区域中增大也在转子扫掠区域后方的区域中增大。

根据该方面，导风系统可以至少部分地布置在风力涡轮机的前方。导风系统可以包括相对于地面枢转的地面安装式导风结构件或帆式构件。该导风系统的构型可以根据本文中公开的示例中的任意示例。

例如，在导风系统包括相对于地面枢转的帆式构件的多种情况下，导风系统可以包括构造成使风流通向尾流的第一引导表面和构造成使风通向涡轮机的转子的第二引导表面。因此，使用附接至地面的帆式构件，围绕转子的风可以被引向转子并且引向转子后方。

在另一方面，提供了具有下述导风件的导风系统，该导风件布置成相对于竖向轴线成0°至30°之间的角度。该导风件包括用于引导风的结构件，该结构件构造成锚固至地面，该结构件包括两个外部支承杆和用于支承该表面的一个或更多个内部支承杆。表面包括凹形形状，并通过一个或更多个内部支承杆从一个外部支承杆延伸至另一外部支承杆。

根据该方面，该表面可以由非结构性材料例如挠性纺织材料制成。因此，与已知的导风系统相比，该导风系统可以更具成本效益并且易于安装。

根据此方面的导风件可以布置在根据本文中所述的任意示例的风力涡轮机的前方和/或后方。

在导风件布置在风力涡轮机的前方的示例中，导风系统使进入转子扫掠区域和进入转子扫掠区域后方的区域的风加速。朝向转子流动的一部分风被导风件的表面迅速阻挡，使得风的方向从第一方向变为大致竖向的第二方向。因此，风被加速。在经过导风件之后，风回到第一方向。风迅速返回初始方向，并且因此不会受到窜流的影响。

表面的凹形形状允许增大给定高度上的与风接触的面积。因此，随着更多的风经受导风系统的作用，可以实现使穿过转子扫掠区域的风的速度更高。

在一些示例中，外部支承杆之间的导风件的长度可以大于风力涡轮机的转子的直径。因此，围绕转子扫掠区域的风可以被引向转子扫掠区域和转子扫掠区域后方的区域。

在一些示例中，外部支承杆高于内部支承杆。因此，高度表面在外部区域中可以更高而在中央区域中可以更短。因此，在外部区域中的阻挡效果可以比在中央区域中更好。因此，围绕转子的风可以被引向转子区域。

在一些示例中，表面的高度可以适应于风、即受到控制。该表面可以连接至支承杆的顶部部分。在这些示例中的一些示例中，可以将表面降低到顶部部分下方的位置，例如，降低到支承杆的中央部分。因此，在导风件的一些部分中，表面的高度可以低于支承杆的高度。例如，高度可以大致从一个外部支承杆减小至另一外部杆。因此，风速在转子扫掠区域的侧部可以是不同的。在其他示例中，整个表面可以是更低的，并且因此可以降低风速。

在另一方面，提供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方法。该风力涡轮机包括塔架4和转子，该转子设置有多个转子叶片6，该转子叶片限定转子扫掠区域。该方法应用下述导风系统：该导风系统包括导风件，该导风件被布置并构造成接收围绕转子扫掠区域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，其中，该方法包括下述步骤：

-将导风件布置成处于下述位置和取向，在该位置和取向中，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18，使得在转子后方的区域中，风速增大并且风压降低。

由此，可以实现对涡轮机转子后方的风的加速，可以实现降低尾流效应并且可以减小涡轮机部件上的载荷。

附图说明

通过以下给出的详细描述将能够更加全面地理解本发明。附图仅以说明的方式给出，因此，附图不限制本发明。在附图中：

图1A示出了根据本发明的一个示例的导风系统的侧视图，其中，示出了由本发明的导风结构件产生的气流；

图1B示出了根据本发明的一个示例的导风系统的导风结构件的示意性侧视图；

图1C示出了根据本发明的一个示例的导风系统的导风结构件的俯视图；

图1D示出了根据本发明的一个示例的导风系统的侧视图；

图2A示出了根据本发明的一个示例的导风系统的立体图；

图2B示出了图2A所示的导风系统的侧视图；

图3A示出了根据本发明的一个示例的导风系统的立体图；

图3B示出了图3A所示的导风系统的侧视图；

图4A示出了根据本发明的一个示例的导风系统的立体图；

图4B示出了图4A所示的导风系统的侧视图；

图5A示出了根据本发明的一个示例的导风系统的立体图；

图5B示出了图5A所示的导风系统的侧视图；

图6A示出了根据本发明的一个示例的导风系统的立体图；

图6B示出了图6A所示的导风系统的侧视图；

图7A示出了根据本发明的一个示例的导风系统的正视立体图；

图7B示出了图7A所示的导风系统的侧视图；

图8A示出了根据本发明的导风系统的侧视图，其中，导风结构件是固定(连结)至风力涡轮机后方的地面的帆式构件；

图8B示出了根据本发明的导风系统的一个示例的侧视图，其中，导风结构件具有两个帆式构件，其中，第一帆式构件附接至第二帆式构件，第二帆式构件固定(连结)至风力涡轮机前方的地面；

图9A示出了根据本发明的包括有两个帆式构件的导风件的一个示例的侧视图；

图9B示出了根据本发明的导风系统的一个示例的侧视图，其中，导风结构件是一个或更多个帆式构件，该帆式构件被存储在布置于风力涡轮机前方的地面上的容器中；

图10A示出了根据本发明的导风系统的一个示例的侧视图，其中，导风结构件是第一帆式构件，该第一帆式构件被第二帆式构件从地面拖曳和提升；

图10B示出了图10A中所示的导风系统的侧视图，其中，第一帆式构件被第二帆式构件朝向位于风力涡轮机上方的第一帆式构件的最终位置拖动和提升；

图11A示出了根据本发明的导风系统的一个示例的侧视图，其中，导风系统包括以能够旋转的方式布置的表面，该表面布置在降低位置中；

图11B示出了图11A所示的导风系统的侧视图，其中，表面布置成处于直立位置；

图11C示出了根据本发明的导风系统的一个示例的侧视图，其中，导风系统包括附接至风力涡轮机的塔架的导风结构件；

图12A示出了根据本发明的导风系统的一个示例的示意图；

图12B示出了包括多个风力涡轮机的风电场以及根据本发明的导风系统的示例；

图13A示出了具有导风件的导风系统的示例，该导风件相对于竖向轴线成0°至30°之间的角度；

图13B示出了图13A中示出的示例的俯视图；

图13C示出了图13A中示出的示例的正视图；以及

图14A至图14C示出了根据导风系统中的一个示例的表面构型的示例。

具体实施方式

图1A是根据本发明的一个示例的导风系统2的侧视图。

导风系统2包括导风结构件10，该导风结构件10布置在地面安装式风力涡轮机40前方。导风结构件10布置在风力涡轮机40的前侧12的地面G上。导风结构件10包括相对于竖向成大约20度角的板状的第一表面22。第一表面22与竖向之间的角度可以是不同的，例如该角度介于0度与85度之间、可选地介于0度与45度之间。在根据本发明的一个实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为15度。在根据本发明的另一实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为25度。在根据本发明的又一实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为30度。在根据本发明的又一实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为35度。在根据本发明的另一实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为40度。在根据本发明的又一实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为45度。在根据本发明的另一实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为50度。在根据本发明的又一实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为55度。在根据本发明的另一实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为60度。在根据本发明的又一实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为65度。在根据本发明的另一实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为70度。在根据本发明的又一实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为75度。在根据本发明的另一实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为80度。在根据本发明的又一实施方式中，第一表面22与竖向之间的角度约为85度。

第一表面22可以成形为平面表面。在根据本发明的一个实施方式中，第一表面22具有矩形的几何形状。在根据本发明的另一实施方式中，第一表面22具有凹形的几何形状。在根据本发明的又一实施方式中，第一表面22具有凸形的几何形状。

风力涡轮机40包括塔架4和布置在该塔架4的顶部部分上的机舱。具有三个转子叶片6的转子借助于旋转毂8附接至该机舱。转子叶片6附接至变桨轴承(未示出)，变桨轴承附接至毂8，毂8附接至轴(未示出)，轴附接至主框架，主框架附接至塔架4。转子叶片限定转子扫掠区域、即在转子旋转时由叶片产生的圆所限定的区域。

使用箭头来标示接近风力涡轮机40的转子的风20。箭头的长度标示风速，而箭头的方向标示风20的方向。可以观察到，靠近转子的前侧12中的风20基本上是水平指向的。当风流动穿过转子时，风速降低。这由转子区域中及转子后方的较短箭头标示。转子扫掠区域或尾流18之后的区域被标示在风力涡轮机40的后方。尾流18存在于风速降低的下游。尾流18随着风20向下游行进而扩散。“尾流效应”对风力涡轮机40的能量产生有负面影响。因此，本发明的目的是通过以较高的速度将周围的风20中的一些风引入转子扫掠区域18中来加速转子扫掠区域后方的尾流18中的风20。

导风结构件10被布置并构造成将前侧12(接近风力涡轮机40)中的风20从转子下方的区域引导到尾流18中。使用虚线箭头标示已被导风结构件10引导的风20'。这些箭头相对于水平方向向上倾斜。因此，导风结构件10将经引导的风20'引导到尾流18中。由此，经引导的风20'增大了尾流18中的风速。导风结构件未将风从前侧12引向转子扫掠区域、即未将风引向叶片6。因此，转子后方的压力将减小，并且转子之前和之后的压力梯度将增加，这将导致转子之前的风速增加，这最终将增大涡轮机40的发电量。另外，本发明能够提供用于减少尾流所引起的功率损耗的导风系统2和方法。此外，本发明能够提供下述导风系统2：该导风系统2延长了风电场中的位于涡轮机40尾后的其他风力涡轮机的关键涡轮机部件的寿命。

如将参照其余附图所说明的，导风结构件10可以定位在转子上方、转子旁边、转子下方、或定位在转子上方、转子旁边、转子下方的任意组合中。根据本发明的导风系统2和方法既可以用于独立的/个别的风力涡轮机40、也可以用于风电场中的涡轮机40。

图1B示出了本发明的导风系统2的导风结构件10的一个示例的示意性侧视图。导风结构件10构造成在地面G上被布置成位于风力涡轮机的前方、即直接锚固至地面。导风结构件10包括机械格栅结构件50和附接至该机械格栅结构件50的覆盖结构件52。覆盖结构件52可以由任何合适的材料制成，这些合适的材料包括例如由诸如塑料的耐用材料制成的织物覆盖物或防水罩。表面22可以是刚性的或挠性的。导风结构件10将包括支承结构件和机构，使得表面22被保持在期望的位置和取向，从而能够实施该表面22的功能。导风结构件10包括设置成相对于竖向成角度ω的第一表面22。

图1C示出了根据本发明的导风系统2的示意性俯视图。导风系统2基本上对应于在图1A中示出的导风系统。导风系统2包括导风结构件10，该导风结构件10被布置在风力涡轮机40前方的地面处。导风结构件10包括矩形的第一表面22，该矩形的第一表面21设置在转子下方，并且因此设置在风力涡轮机40的转子叶片6下方。表面22的宽度d2大于转子直径d1。然而，在另一实施方式中，表面22可以具有小于或等于转子直径d1的宽度d2。表面22具有布置在转子前方的前部部分。表面22具有布置在转子后方并且在风力涡轮机40的塔架4前方的后部部分。

图1D示出了根据本发明的导风系统2的侧视图。导风系统2包括导风结构件10，该导风结构件10被布置在风力涡轮机40前方的地面处，该风力涡轮机40具有塔架4和转子，该转子具有位于布置在塔架4的顶部上的机舱上的三个转子叶片6。导风结构件10包括布置在转子下方的凹形的第一表面22。表面22具有布置在转子前方的前部部分以及布置在转子后方且在风力涡轮机40的塔架4前方的后部部分。

导风结构件10的高度对应于从地面G到转子(当转子叶片6处于其最低竖向位置时转子叶片6的梢部)的高度h的三分之二。因此，导风结构件10的顶部部分与转子之间的距离是从地面G到转子的高度h的三分之一。

图2A示出了根据本发明的一个示例的导风系统2的立体图，而图2B示出了图2A所示的导风系统2的侧视图。导风系统2包括板状的导风结构件10，该导风结构件10包括具有矩形的几何形状的表面22。表面22与竖向之间的角度可以小于图2A和图2B中所示出的角度。

导风结构件10被放置在风力涡轮机40前方的地面上，该风力涡轮机40包括塔架4和布置在塔架4的顶部部分上的机舱。具有三个转子叶片6的转子借助于毂8以能够旋转的方式附接至该机舱。导风结构件10附接至塔架4。在根据本发明的另一实施方式中，导风结构件10包括在表面22的后侧与地面G之间延伸的支承结构件。

导风结构件10从风力涡轮机40的前侧12延伸至风力涡轮机40的后侧14。在根据本发明的另一实施方式中，导风结构件10布置在风力涡轮机40的前侧12，并且不延伸至风力涡轮机40的后侧14。

图3A示出了根据本发明的一个示例的导风系统2的立体图，而图3B示出了图3A所示的导风系统的侧视图。导风系统2包括板状的导风结构件10，该导风结构件10包括具有矩形的几何形状的表面22。表面22与竖向之间的角度可以小于图3A和图3B中所示出的角度。

导风结构件10被放置在风力涡轮机40后方的地面G上。风力涡轮机40包括塔架4和布置在该塔架4的顶部部分上的机舱。风力涡轮机40还包括具有三个转子叶片6的转子，转子叶片6借助于毂8以能够旋转的方式附接至机舱。导风结构件10布置在风力涡轮机40的后侧14，并且不延伸到风力涡轮机40的前侧12中。

图4A示出了根据本发明的一个示例的导风系统2的立体图，而图4B示出了图4A所示的导风系统2的侧视图。导风系统2包括导风结构件10，该导风结构件10包括具有矩形形状的第一表面22和具有矩形形状的第二表面24。两个表面22、24在设置于每个表面22、24的顶部部分上的脊部中接合。塔架4与脊部的中央部分相交。第一表面22布置在风力涡轮机40的前侧12，而第二表面24布置在风力涡轮机40的后侧14。

两个表面22、24中的每一者的自由端部放置在地面G上。导风结构件10相对于下述竖向平面对称地布置：该竖向平面平行于转子延伸并且与塔架4的纵向轴线相交。

图5A示出了根据本发明的一个示例的导风系统2的正视立体图，而图5B示出了图5A所示的导风系统2的另一立体图。导风系统2包括导风结构件10，该导风结构件10包括沿纵向轴线X延伸的第一部段I和沿纵向轴线Y延伸的第二部段II。部段I、II彼此附接。每个部段I、II可以基本上对应于图4A和图4B中所示的导风结构件10。第一部段I的纵向轴线X和第二部段II的纵向轴线Y相对于彼此成角度。在图5A和图5B中示出了纵向轴线X、Y之间的角度α。纵向轴线X、Y之间的角度α可以是大约120度和140度。在根据本发明的一个实施方式中，纵向轴线X、Y之间的角度α约为120度。在根据本发明的另一实施方式中，纵向轴线X、Y之间的角度α约为100度。在根据本发明的又一实施方式中，纵向轴线X、Y之间的角度α约为130度。在根据本发明的再一实施方式中，纵向轴线X、Y之间的角度α约为140度。

每个部段I、II包括第一表面22和第二表面24。导风结构件10附接至具有转子的风力涡轮机40的塔架4，该转子具有三个转子叶片6，所述三个转子叶片6附接至毂8，毂8以能够旋转的方式附接至布置在塔架4的顶部部分上的机舱。导风结构件10的部段I、II的第一表面22布置在前侧12(在塔架4的前方)。导风结构件10的部段I、II的第二表面24的最后部分布置在后侧14(在塔架4的后方)。

图6A示出了根据本发明的一个示例的导风系统2的侧视立体图，而图6B示出了图6A所示的导风系统2的正视立体图。导风系统2包括导风结构件10，该导风结构件10包括沿纵向轴线X延伸的第一部段I、沿纵向轴线Y延伸的第二部段II以及沿纵向轴线Z延伸的第三部段III。示出了第二部段II的纵向轴线Y与第三部段III的纵向轴线Z之间的角度β。

角度β可以在大约140度与100度之间，例如为大约120度。在根据本发明的另一实施方式中，角度β为大约130度。在根据本发明的又一实施方式中，角度β为大约140度。在根据本发明的再一实施方式中，角度β为大约110度。在根据本发明的另一实施方式中，角度β为大约100度。

示出了第一部段I的纵向轴线X与第二部段II的纵向轴线Y之间的角度θ。角度θ可以在大约140度与100度之间，例如为大约120度。在根据本发明的另一实施方式中，角度θ为大约130度。在根据本发明的又一实施方式中，角度θ为大约140度。在根据本发明的再一实施方式中，角度θ为大约110度。在根据本发明的另一实施方式中，角度θ为大约100度。

每个部段I、II、III包括第一表面22和第二表面24。导风结构件10附接至具有转子的风力涡轮机40的塔架4，该转子具有三个转子叶片6，所述三个转子叶片6附接至毂8，毂8以能够旋转的方式附接至布置在塔架4的顶部部分上的机舱。导风结构件10的前两个部段I、II的第一表面22布置在前侧12(在塔架4的前方)。第三部段III布置在后侧14(在塔架4后方)。在根据本发明的优选实施方式中，三个部段I、II、III相对于矢状平面(塔架4的纵向轴线和转子轴线所延展的平面)对称地布置。

图7A示出了根据本发明的一个示例的导风系统2的正视立体图，而图7B示出了图7A所示的导风系统2的侧视立体图。导风系统2包括导风结构件10，该导风结构件10包括沿纵向轴线X延伸的第一部段I、沿纵向轴线Y延伸的第二部段II、沿纵向轴线Z延伸的第三部段III以及沿纵向轴线Q延伸的第四部段IV。第一部段I的纵向轴线X与第二部段II的纵向轴线Y之间的角度α可以为大约90度。第二部段II的纵向轴线Y与第三部段III的纵向轴线Z之间的角度β也可以为大约90度。第一部段I的纵向轴线X平行于第三部段III的纵向轴线Z延伸。第二部段II的纵向轴线Y平行于第四部段IV的纵向轴线Q延伸。

角度β可以在大约90度与65度之间，例如为大约85度。在根据本发明的另一实施方式中，角度β为大约80度。在根据本发明的又一实施方式中，角度β为大约75度。在根据本发明的再一实施方式中，角度β为大约70度。在根据本发明的另一实施方式中，角度β为大约65度。角度α和角度β可以随情况而变化以使气流最优化。

第一部段I的纵向轴线X与第二部段II的纵向轴线Y之间的夹角α可以在大约90度与110度之间，例如为90度。在根据本发明的另一实施方式中，角度α约为95度。在根据本发明的又一实施方式中，角度α约为100度。在根据本发明的再一实施方式中，角度α约为105度。在根据本发明的另一实施方式中，角度α约为110度。

每个部段I、II、III包括第一表面22和第二表面24。导风结构件10(相对于塔架4的纵向轴线)对称地附接至具有转子的风力涡轮机40的塔架4，该转子具有三个转子叶片6，所述三个转子叶片6附接至毂8，毂8以能够旋转的方式附接至布置在塔架4的顶部部分上的机舱。

导风结构件10的第一部段I和第二部段II布置在前侧12(在塔架4的前方)。第三部段III和第四部段IV布置在后侧14(在塔架4的后方)。

在一些示例中，四个部段I、II、III、IV可以相对于矢状平面(塔架4的纵向轴线和转子轴线所延展的平面)和/或相对于前平面(塔架4的纵向轴线和转子平面所延展的平面)对称地布置。

图8A示出了根据本发明的一个示例的导风系统2的侧视图，其中，导风结构件10是固定至风力涡轮机40后方的地面G上的帆式构件16(风筝件)。接近风力涡轮机40的前部部分的风20在流动穿过帆式构件16(风筝件)的开口区域34时被向下引导。帆式构件16包括布置在帆式构件16的顶部部分中的引导表面30。风力涡轮机前方和上方的风被引向转子后方的区域，因此转子后方的风速增大。引导表面30被设置在风力涡轮机40的塔架4和转子(设置有三个转子叶片6)上方的竖向位置。

帆式构件16附接至位于一个或更多个锚固结构件26上的一个或更多个附接部分28，该锚固结构件26布置在风力涡轮机40后方的地面G上。帆式构件16将来自转子上方的空气层的风20向下引导。由此，来自转子上方的空气层的风20将加速风力涡轮机40后方的尾流18中的风。

图8B示出了根据本发明的另一导风系统2的侧视图，其中，导风结构件10是具有两个引导表面30、32的帆式构件16，帆式构件16固定至风力涡轮机40前方的地面G上，该风力涡轮机40具有地面安装式塔架4和具有三个转子叶片6的转子，所述三个转子叶片附接至设置在塔架4的顶部部分处的机舱。当风20流动穿过帆式构件16时，接近风力涡轮机40的前部的风20被引导向下，帆式构件16包括布置在帆式构件16的顶部部分上的第一引导表面30和布置在第一引导表面30下方的第二引导表面32，第一引导表面30构造成将风20引向尾流、即引向涡轮机40的转子扫掠区域后方，第二引导表面32构造成将风20引向风力涡轮机40的转子。

帆式构件16被附接至布置在风力涡轮机40前方的地面G上的一个或更多个附接部分28。帆式构件16将来自转子上方以及转子水平处的空气层的风20向下引导。因此，由帆式构件16引导的风20既使风力涡轮机40之前的风加速，也使风力涡轮机40后方的尾流18中的风加速。

图8A或图8B所示的示例的引导表面30和引导表面32可以附加地包括布置在引导表面30和引导表面32的边缘的加固元件。这些加固元件可以包括气室，该气室在充气时可以为引导表面提供刚度和/或保持一定的形状。

图9A示出了根据本发明的一个示例的导风件44的侧视图。导风件44包括上部的风筝结构件48和附接至该风筝结构件48的下部部分的帆46。在导风件44中设置有开口42。导风件44构成流动通道表面，流动通道表面构造成接纳并引导风，由此风的方向从第一方向改变为另一预定方向。

在一些示例中，导风件44可以包括在其边缘上的加固元件，该加固元件类似于风筝冲浪式风筝件的边缘中的那些加固元件，该刚性元件包括被充气的气室，该气室可以使流动通道表面保持一定形状。

在根据本发明的实施方式中，流动通道表面的形状被制造成使得该形状能够使气流中产生的湍流最小化并且使风速最大化。风筝件的形状将类似于下述漏斗状：该漏斗状适于由转子所扫掠的区域。

图9B示出了根据本发明的一个示例的导风系统2的侧视图，其中，导风结构件是帆式构件(例如风筝件)，如图8A、图8B、或图9A所示的导风结构件。然而，由于例如不利的气候条件，帆式构件处于未展开状态而被容纳在容器38中，该容器38布置在具有塔架4和带有三个转子叶片6的转子的风力涡轮机40的前方的地面G上。

图10A和图10B示出了能够使风筝件根据现场的气候条件展开或撤回的系统和过程。图10A示出了拖曳构件72的存在，该拖曳构件72构造成将引导表面32拖曳到涡轮机40的转子上方。

图10B示出了系统在完全展开中的过程。拖曳构件72保持将引导表面32拖曳向转子的上部。在系统的完全展开状态下，如图8B所示，拖曳构件72和引导表面32将定位在转子上方，引导表面32将具有参照图8B所述的效果：使风20通向涡轮机40的转子和/或使风20通向尾流。

图11A示出了根据本发明的一个示例的导风系统2的侧视图，其中，导风系统2包括以能够旋转的方式布置的导风结构件10，该导风结构件10包括表面22，其中，该导风结构件10布置成处于降低位置中。图11B示出了图11A所示的导风系统2的侧视图，其中，导风结构件10布置成处于直立位置。

导风结构件10具有板状部分，该板状部分具有表面22。该板状部分的第一端部借助于枢轴54以能够旋转的方式附接(连结)至支承结构件62。在另一端部，具有表面22的板状部分借助于枢轴54’以能够旋转的方式附接至致动器60。致动器60借助于枢轴54”以能够旋转的方式附接至支承结构件62’。致动器60借助于线缆58连接至控制单元56。

在图11A中的直立位置，示出了相对于水平面的角度Φ1。在图11B中的直立位置，示出了相对于水平面的角度Φ2。Φ2可以大约为110度。

Φ1可以大约为150度。

致动器60是电动的，然而，在根据本发明的另一实施方式中，致动器60可以是液压或气动驱动的。在根据本发明的一个实施方式中，导风系统2包括一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器配置成检测包括风速的一个或更多个参数。其他参数可以是转子的转速、温度或空气湿度。控制单元56可以配置成基于由一个或更多个传感器提供的一个或更多个参数而启用。

在根据本发明的一个实施方式中，控制单元56配置成基于由一个或更多个传感器提供的风速数据而启用。可能有利的是，控制单元56配置成当风速数据低于预定风速时使导风结构件10处于直立位置(如图11A所示)。可能有利的是，控制单元56配置成当风速数据超过预定水平时使导风结构件10处于降低位置(如图11B所示)。

在图11A和图11B所示的实施方式中，表面22具有狭槽(未示出)，该狭槽允许使表面22布置成处于如图11A所示的降低位置中。该狭槽构造成接纳塔架4。因此，在塔架4的插入到狭槽中的区段中，狭槽的宽度应等于或大于塔架4的直径。

在根据本发明的另一实施方式中，导风结构件10可以完全设置在塔架4的前方。因此，不需要在表面22上设置狭缝或狭槽。

图11C示出了根据本发明的一个示例的导风系统2的侧视图，其中，导风系统2包括附接至风力涡轮机40的塔架4的导风结构件10。导风结构件10借助于固定至塔架4的两个支架64附接至塔架4的下部部分。连接结构件在位于塔架4处的每个支架64与附接至导风结构件10的背侧的支架66之间延伸。连接结构件在附接至导风结构件10的背侧的每个支架66与附接至塔架4的对应的支架64之间延伸。

在根据本发明的一个优选实施方式中，导风结构件10以能够滑动的方式附接至塔架4。因此，通过借助于两个以能够拆卸的方式附接至塔架4的支架64来使导风结构件10相对于塔架4滑动，能够改变导风结构件10的位置。

在根据本发明的另一实施方式中，导风结构件10以能够滑动的方式附接至轨道构件，该轨道构件附接至塔架4。

图12A示出了根据本发明的一个示例的导风系统2的一部分(中间部分)的示意性侧视图。导风系统2包括设置为帆式构件的导风结构件10，该导风结构件10固定至一个或更多个附接部分28，所述一个或更多个附接部分28固定至位于风力涡轮机40前方的地面G上的一个或更多个锚固结构件26，该风力涡轮机40具有地面安装式塔架4和带有三个转子叶片6的转子，该转子附接至设置在塔架4的顶部部分处的机舱。

如参照图8B所说明的，当风流动穿过帆式构件16时，接近风力涡轮机40的前部部分的风被引导向下，帆式构件16包括布置在帆式构件(风筝件)16的顶部部分中的第一引导表面30。因此，转子上方和前方的风可以被引导向转子扫掠区域以及转子扫掠区域后方的区域。即使未示出，帆式构件16也可以包括布置在第一引导表面30下方的第二引导表面。帆式构件16构造成将来自转子上方以及转子水平处的空气层的风向下引导。因此，由帆式构件16引导的风使风力涡轮机40后方的尾流中的风加速。

帆式构件16包括张紧系统，该张紧系统包括第一线材68和第二线材68’，第一线材68和第二线材68’将附接部分与构成帆式构件16的最上部分的第一引导表面30连接。在图12中示出了施加在线材68、68’和帆式构件16上的力。

张紧系统构造成保持结构件并调节帆式构件16的位置。张紧系统的第一线材68和第二线材68’构造成将流动通道表面保持在相对于风力涡轮机40和风流的最佳位置和方向。

取决于风速，张紧系统可以包括一根、两根、三根、四根或更多根线材68、68’。

为了将张紧系统的方向调节为适于现场的不同风速，线材68、68’的长度应调节成使得帆式构件16的相对位置能够使力“F”由复合力F’+F”+W补偿，如以下公式所示：

(1)F’+F”+W＝F，

其中，F是风施加在帆式构件16上的力，W是帆式构件16的重量，F’是第一张紧线材68中的力(张紧力)，F”是第二张紧线材68’中的力(张紧力)。

升力L是向上的力，该升力L向上驱动帆式构件16。升力L需要由帆式部件16的重量W和张紧线材68、68’中的力来补偿，以便使帆式部件16在涡轮机40上方保持稳定。拖曳力D是需要由张紧线材中的力来补偿的水平力，以便使涡轮机前方的帆式构件16保持稳定。

在第一线材68中，力F’由拖曳反作用力D’和升力反作用力L’之和得出。这可以被表示如下：

(2)F’＝D’+L’

同样地，在第二线材68’中，力F”由拖曳反作用力D”和升力反作用力L”之和得出。这可以被表示如下：

(3)F”＝D”+L”

为了使主帆式构件16(可能有多个主帆部分)展开，可以应用基于使用副帆式构件的拖曳系统。这样的拖曳帆式构件(用以拖曳和展开主帆式构件)的目的可能与主帆式构件的目的(用以使风流通向涡轮机转子所扫掠的区域或尾流)不同，并且因此，形状将更类似于风筝式冲浪风筝件。

图12B示出了包括多个风力涡轮机40的风电场70的一部分的俯视图。导风系统2布置在每个风力涡轮机40的前方，以便通过减小如参照图1A所说明的尾流效应来提高风力发电场70的效率。

图13A至图13C示出了具有导风件10的导风系统2的示例，该导风件布置成相对于竖向轴线成0°至30°之间的角度。图13A至图13C的导风件10包括用于引导风的表面22和锚固至支承该表面22的地面的结构件80。该结构件包括布置在该结构件80的两侧的两个外部支承杆81。另外，图13A至图13C的结构件包括布置在外部支承杆81之间的一个或更多个内部支承杆82。在图13A中，该结构件包括十个内部支承杆，然而为了清楚起见，在图13A中仅示出了其中的三个。内部杆和外部杆支承表面22。表面22包括凹形形状，并通过内部支承杆从一个外部支承杆延伸至另一外部支承杆。表面的凹形形状面向流向风力涡轮机的风。

在其他示例中，结构件80可以包括不同数量的内部支承杆81，例如1到15个内部支承杆81。

在一些示例中，导风件10可以是大致竖向的、即布置成相对于竖向轴线大致成0°的角度。因此，导风件可以大致垂直于地面。

该表面可以由挠性材料例如纺织品或塑料材料制成。在其他示例中，可以替代性地使用构造成用以阻挡风流的其他合适的材料。

在图13A至图13C的示例中，导风件10布置在风力涡轮机的前方。因此，导风系统可以使流动进入转子扫掠区域的风加速。导风系统可以附加地使下述风中的一部分加速：所述风中的一部分从围绕转子扫掠区域的区域流向转子扫掠区域后方的区域，但不流动穿过转子。在一些示例中，导风系统2因此可以使流向转子扫掠区域以及流向转子扫掠区域后方的区域的风加速。

替代性地，导风装置可以布置在风力涡轮机的后方，例如，至少部分地布置在风轮机的后方。在另外的示例中，导风件可以至少部分地布置在风力涡轮机塔架后方。

如图13B至图13C所示，导风件的长度可以大于转子扫掠区域的直径d1。在其他示例中，外部支承杆之间的距离可以大致类似于转子扫掠区域的直径。

在另外的示例中，外部支承杆之间的距离可以小于转子扫掠区域的直径。

如在图13C中可以观察到的，表面的中央区域中的高度可以低于表面的外部区域中的高度。表面的中央区域中的高度可以例如在外部区域的2/3之间。在该附图中，高度从外部区域到中央部分连续减小。在其他示例中，高度可以逐步减小。

在图13A至图13C的示例中，该表面连接至支承杆的最高部分。因此，支承杆的高度限定了表面的高度。然而，在其他示例中，该表面可以被连接在支承杆的不同高度处。例如，表面可以以能够滑动的方式连接至支承元件，因此表面的高度可以变化。

图14A至图14C示出了根据一个示例的导风系统的表面构型的示例。如前所述的，表面的高度可以改变。导风件的高度以及由于该高度的阻挡效果能够适于风。

在这些附图中，该表面可以被连接在支承杆的不同高度处。在图14A至图14B中，表面的高度从一个外部支承杆减小至另一外部支承杆。因此，可以以不同的方式调整风速。例如，风速在较低高度的区域中时低于在较高高度的区域中。这可以有助于补偿偏航未对准、或例如由于风力涡轮机前方的障碍物所导致的风速在水平平面中的差异。

图14C示出了表面未连接至支承杆的顶部部分的表面构型。该表面可以连接至杆的中央区域。在这种构型中，表面的高度可以是最大高度的一半(最大高度应理解为在表面连接至支承杆的顶部部分的情况下该表面的高度)。该表面能够以能够滑动的方式连接至每个支承杆。在该构型中，导风件之后的风速被略微加速。当不需要进一步增大风速时，可以在高风速下使用该构型。

附图标记列表：

2 导风系统

4 塔架

6 叶片

8 毂

10 导风结构件

12 前侧

14 后侧

16 帆式构件(风筝件)

18 尾流

20 风

22 第一表面

24 第二表面

26 锚固结构件

28 附接部分

30、32 引导表面

34 开口区域

36 开口区域

38 容器

40 风力涡轮机

42 开口

44 导风件

46 帆式件

48 风筝式结构件

50 格栅结构件

52 覆盖结构件

54、54’、54” 枢轴

56 控制单元

58 线缆

60 致动器

62、62’ 支承结构件

64 支架

66 支架

68、68’ 线材

70 风电场

72 拖曳构件

80 结构件

81 外部支承杆

82 内部支承杆

G 地面

X、Y、Z、Q 轴线

I、II、III、IV 部段

d1 转子直径

d2 宽度

α、β、θ、ω、φ1、φ2 角度

h 高度

F、F’、F” 力

W 重量

L、L’、L” 升力

D、D’、D” 拖曳力

出于完整性的原因，在以下经编号的条款中阐述了本公开的各个方面：

条款1.一种用于将风力涡轮机40前方和/或上方的风20从第一方向引导至第二方向的导风系统2；

该风力涡轮机40包括塔架4和转子，该转子设置有多个转子叶片6，该转子叶片限定转子扫掠区域；

该导风系统2包括导风件10、44，该导风件10、44被布置并构造成接收围绕转子扫掠区域的风20并使风20的方向改变，从而使离开导风件10、44的风20的方向为与导风件10、44所接收的风20不同的另外的方向。

其特征在于，导风件10、44被布置并构造成将围绕转子扫掠区域的风20引导至转子扫掠区域后方的区域18，使得转子后方的区域中的风速增大并且风压降低。

条款2.根据条款1所述的导风系统2，其特征在于，所述导风件10、44包括相对于水平面成角度的表面22。

条款3.根据条款2所述的导风系统2，其特征在于，导风件10、44包括相对于水平面成角度的表面22，使得水平的风20将被会表面22沿竖向方向引导，从而使离开导风件10、44的风将被引导向上，使得离开导风件10、44的风的竖向速度分量不为零。

条款4.根据条款2至3中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10包括地面安装式导风结构件10，所述导风结构件10被布置在地面(G)上。

条款5.根据条款4所述的导风系统2，其中，导风系统2构造成在风力涡轮机40前方引导风20。

条款6.根据条款4至5中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10、44中的至少一部分布置在风力涡轮机40的塔架4的前方。

条款7.根据条款4至6中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10、44中的至少一部分布置在风力涡轮机40的塔架4的后方。

条款8.根据条款4至7中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10包括相对于彼此成角度的第一表面22和第二表面24。

条款9.根据条款4至8中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10附接至风力涡轮机40的塔架4。

条款10根据条款4至9中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，表面22相对于竖向成0至40的度的角度、优选地成10至30度的角度、比如成15至25度的角度。

条款11.根据条款4至10中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10包括相对于彼此成角度的多个单独的部段I、II、III、IV。

条款12.根据条款4至11中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风结构件10的高度(2/3h)对应于从地面G到转子的高度(h)的三分之二。

条款13.根据条款4至12中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风结构件10布置成能够相对于塔架4移动。

条款14.根据条款2至3中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10、44包括地面安装式的导风结构件10，所述导风结构件10包括帆式构件16，该帆式构件16附接至一个或更多个附接部分28，所述一个或更多个附接部分28布置在地面G上或布置在地面G上的一个或更多个锚固结构件26上，其中，该帆式构件包括引导表面30。

条款15.根据条款14所述的导风系统2，其中，导风系统2构造成在风力涡轮机40上方引导风20。

条款16.根据条款14至15中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10、44中的至少一部分布置在风力涡轮机40的上方。

条款17.根据条款14至16中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10、44中的至少一部分布置在风力涡轮机40的塔架4的后方。

条款18.根据条款14至17中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10包括相对于彼此成角度的第一表面22和第二表面24。

条款19.根据条款14至18中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风结构件10布置成能够相对于塔架4移动。

条款20.根据条款14至19中的任一项所述的导风系统2，其中，该导风系统包括拖曳构件，该拖曳构件构造成拖曳并提升该导风系统的引导表面，以用于将引导表面从非展开构型展开至展开构型，在该非展开构型中，引导表面布置在地面上，在该展开构型中，引导表面布置在风力涡轮机的转子上方。

条款21.根据条款14至20中的任一项所述的导风系统2，其中，引导表面布置在帆式构件16的顶部部分中。

条款22.根据条款14至21中的任一项所述的导风系统2，其中，引导表面包括布置在该引导表面的边缘处的加固元件。

条款23.根据条款22所述的导风系统2，其中，加固元件包括气室。

条款24.一种用于将风力涡轮机40前方的风20从第一方向引导至第二方向的导风系统2；

该风力涡轮机40包括塔架4和转子，该转子设置有多个转子叶片6，该转子叶片6限定转子扫掠区域；

该导风系统2包括导风件10、44，该导风件10、44被布置并构造成接收围绕转子扫掠区域的风20并使风20的方向改变，从而使离开导风件10、44的风20的方向为与导风件10、44所接收的风20的方向不同的另外的方向；

其特征在于，导风件10、44被布置并构造成将围绕转子扫掠区域的风20引导至转子扫掠区域、以及引导至转子扫掠区域后方的区域18，使得转子后方的区域中的风速既在转子扫掠区域中增大也在转子扫掠区域后方的区域中增大。

条款25.根据条款24所述的导风系统2，其特征在于，导风件10、44中的至少一部分布置在风力涡轮机40的前方。

条款26.根据条款25所述的导风系统2，其特征在于，所述导风件10、44包括相对于水平面成角度的表面22。

条款27.根据条款26所述的导风系统2，其特征在于，导风件10、44包括相对于水平面成角度的表面22，使得水平的风20将被会表面22沿竖向方向引导，从而使离开导风件10、44的风将被引导向上，使得离开导风件10、44的风的竖向速度分量不为零。

条款28.根据条款26至27中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10包括地面安装式导风结构件10，所述导风结构件10被布置在地面(G)上。

条款29.根据条款26至28中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10包括相对于彼此成角度的第一表面22和第二表面24。

条款30根据条款26至29中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，表面22相对于竖向成0至40的度的角度、优选地成10至30度的角度、比如成15至25度的角度。

条款31.根据条款26至30中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10包括相对于彼此成角度的多个单独的部段I、II、III、IV。

条款32.根据条款26至31中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风结构件10的高度(2/3h)对应于从地面G到转子的高度(h)的三分之二。

条款33.根据条款26至32中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风结构件10布置成能够相对于塔架4移动。

条款34.根据条款26至27中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风件10、44包括地面安装式的导风结构件10，所述导风结构件10包括帆式构件16，该帆式构件16附接至一个或更多个附接部分28，所述一个或更多个附接部分28布置在地面G上或布置在地面G上的一个或更多个锚固结构件26上，其中，该帆式构件包括第一引导表面30。

条款35.根据条款34所述的导风系统2，其中，导风系统2还构造成在风力涡轮机40上方引导风20。

条款36.根据条款34至35中的任一项所述的风引导系统2，其中，所述帆式构件包括第二引导表面，其中，第一引导表面构造成将风流引向转子扫掠区域后方的区域，并且第二引导表面构造成将风引向转子扫掠区域。

条款37.根据条款34至36中的任一项所述的导风系统2，其中，第一引导表面布置在帆式构件16的顶部部分中。

条款38.根据条款34至37中的任一项所述的导风系统2，其特征在于，导风结构件10布置成能够相对于塔架4移动。

条款39.根据条款34至38中的任一项所述的导风系统2，其中，该导风系统包括拖曳构件，该拖曳构件构造成拖曳并提升该导风系统的第一引导表面和/或第二引导表面，以用于将第一引导表面和/或第二引导表面从非展开构型展开至展开构型，在该非展开构型中，第一引导表面和/或第二引导表面布置在地面上，在该展开构型中，第一引导表面和/或第二引导表面布置在风力涡轮机的转子前方。

条款40.根据条款34至39中的任一项所述的导风系统2，其中，第一引导表面和/或第二引导表面包括布置在该引导表面的边缘处的加固元件。

条款41.根据条款40所述的导风系统2，其中，加固元件包括气室。

条款42.一种用于引导风的导风系统2，包括：

导风件10，该导风件10布置成相对于竖向轴线成0°至30°的角度，该导风件10包括：

用于引导风的表面22；

结构件80，该结构件80构造成锚固至地面，该结构件包括两个外部支承杆和用于支承该表面的一个或更多个内部支承杆；

其中，该表面包括凹形形状，并通过一个或更多个内部支承杆从一个外部支承杆延伸至另一外部支承杆。

条款43.根据条款42所述的导风系统，其中，表面由挠性材料制成。

条款44.根据条款42至43中的任一项所述的导风系统，其中，导风件布置在风力涡轮机40的前方，该风力涡轮机包括塔架4和转子，该转子设置有限定转子扫掠区域的多个转子叶片6。

条款45.根据条款44所述的导风系统，其中，导风件构造成将围绕转子扫掠区域的风引导至转子扫掠区域以及引导至转子扫掠区域后方的区域。

条款46.根据条款42至43中的任一项所述的导风系统，其中，导风件布置在风力涡轮机40的后方，该风力涡轮机包括塔架4和转子，该转子设置有限定转子扫掠区域的多个转子叶片6。

条款47.根据条款46所述的导风系统，其中，导风件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。

条款48.根据条款42至47中的任一项所述的导风系统，外部支承杆之间的导风件的长度大于转子扫掠区域的直径。

条款49.根据条款42至48中的任一项所述的导风系统，其中，外部支承杆比一个或更多个内部支承杆更高。

条款50.根据条款42至49中的任一项所述的导风系统，其中，表面构造成连接至支承杆中的至少一个支承杆的顶部部分。

条款51.根据条款50所述的导风系统，其中，表面构造成连接至支承杆中的至少一个支承杆的顶部部分的下方的位置。

条款52.根据条款42至51中的任一项所述的导风系统，其中，表面的中央部分中的高度低于表面的外部部分中的高度。

条款53.根据条款42至52中的任一项所述的导风系统，其中，表面的高度从外部部分中的一个外部部分到外部部分中的另一外部部分是减小的。

尽管在本文中仅公开了一些示例，但是其他替代、改型、用途和/或等同方案也是可能的。此外，本文还覆盖了所述示例的所有可能组合。因此，本公开的范围不应由特定示例限制，而应仅由通过公正阅读以下条款来确定。

Claims (14)

1.一种导风系统(2)，所述导风系统(2)用于将风力涡轮机(40)前方和/或上方的风(20)从第一方向引导至第二方向；

所述风力涡轮机(40)包括塔架(4)和转子，所述转子设置有多个转子叶片(6)，所述多个转子叶片(6)限定转子扫掠区域；

所述导风系统(2)包括导风件(10、44)，所述导风件(10、44)被布置并构造成接收围绕所述转子扫掠区域的风(20)并使所述风(20)的方向改变，从而使离开所述导风件(10、44)的风(20)的方向为与所述导风件(10、44)所接收的风(20)的方向不同的另外的方向；

其特征在于，所述导风件(10、44)被布置并构造成将围绕所述转子扫掠区域的所述风(20)引导至所述转子扫掠区域后方的区域(18)，使得在所述转子后方的区域中，风速增大并且风压降低。

2.根据权利要求1所述的导风系统(2)，其特征在于，所述导风件(10、44)包括相对于水平面成角度的表面(22)。

3.根据权利要求2所述的导风系统(2)，其特征在于，所述导风件(10、44)包括相对于水平面成角度的所述表面(22)使得：水平的风(20)将由所述表面(22)引导成沿竖向方向，从而使离开所述导风件(10、44)的风将被向下或向上引导，使得所述离开所述导风件(10、44)的风的竖向速度分量不为零。

4.根据权利要求3中所述的导风系统(2)，其特征在于，所述导风件(10)包括地面安装式导风结构件(10)，所述导风结构件(10)被布置在地面(G)上。

5.根据权利要求3或4所述的导风系统(2)，其特征在于，所述导风件(10、44)包括地面安装式的导风结构件(10)，所述导风结构件(10)包括帆式构件(16)，所述帆式构件(16)附接至一个或更多个附接部分(28)，所述一个或更多个附接部分(28)布置在所述地面(G)上或布置在所述地面(G)上的一个或更多个锚固结构件(26)上。

6.根据权利要求3至5中的一项所述的导风系统(2)，其特征在于，所述导风件(10、44)中的至少一部分布置在所述风力涡轮机(40)的所述塔架(4)的前方。

7.根据权利要求3至6中的一项所述的导风系统(2)，其特征在于，所述导风件(10、44)中的至少一部分布置在所述风力涡轮机(40)的所述塔架(4)的后方。

8.根据权利要求3至7中的一项所述的导风系统(2)，其特征在于，所述导风件(10)包括相对于彼此成角度的第一表面(22)和第二表面(24)。

9.根据权利要求3至8中的一项所述的导风系统(2)，其特征在于，所述导风件(10)附接至所述风力涡轮机(40)的所述塔架(4)。

10.根据权利要求3至9中的一项所述的导风系统(2)，其特征在于，所述表面(22)相对于竖向成0度至40度的角度、优选地成10度至30度的角度、比如成15度至25度的角度。

11.根据权利要求3至10中的任一项所述的导风系统(2)，其特征在于，所述导风件10包括相对于彼此成角度的多个单独的部段(I、II、III、IV)。

12.根据权利要求3至11中的一项所述的导风系统(2)，其特征在于，所述导风结构件(10)的高度(2/3h)对应于从所述地面(G)到所述转子的高度(h)的三分之二。

13.根据权利要求3至12中的一项所述的导风系统(2)，其特征在于，所述导风结构件(10)布置成能够相对于所述塔架(4)移动。

14.一种用于将风力涡轮机(40)前方和/或上方的风(20)从第一方向引导至第二方向的方法；

所述风力涡轮机(40)包括塔架(4)和转子，所述转子设置有多个转子叶片(6)，所述多个转子叶片(6)限定转子扫掠区域；

其中，所述方法应用导风系统(2)，所述导风系统包括导风件(10、44)，所述导风件被布置并构造成接收围绕所述转子扫掠区域的所述风(20)并使所述风(20)的方向改变，从而使离开所述导风件(10、44)的风(20)的方向为与所述导风件(10、44)所接收的风(20)的方向不同的另外的方向，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

-将所述导风件(10、44)布置成处于下述位置和取向：在所述位置和取向中，所述导风件(10、44)被布置并构造成将围绕所述转子扫掠区域的风(20)引导至所述转子扫掠区域后方的区域(18)，使得在所述转子后方的区域中，风速增大并且风压降低。

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