風(fēng)力發(fā)電廠的制作方法
【專利摘要】一種風(fēng)力發(fā)電廠，該風(fēng)力發(fā)電廠包括布置在土地上的許多風(fēng)力渦輪機(jī)(17)，所述土地包括第一土地部分(16)和第二土地部分(15)，該第一土地部分具有第一土地表面(18)和外周邊(19)，該第二土地部分具有第二土地表面(22)并且圍繞所述第一土地部分。所述第一土地部分(16)覆蓋有第一反射人造覆蓋層(20)，從而給所述第一土地部分提供反射表面(21)，該反射表面具有比周圍的所述第二土地部分(15)的反照率高的反照率，由此在所述第一土地部分(16)中產(chǎn)生比在所述第二土地部分(15)中低的溫度和高的壓力，并且由于該低的溫度和高的壓力而產(chǎn)生具有在從所述第一土地部分(16)朝向所述第二土地部分(15)的方向上的風(fēng)速的風(fēng)(13)。所述風(fēng)力渦輪機(jī)(17)中的至少一些風(fēng)力渦輪機(jī)以距離所述第一土地部分(16)的所述周邊(19)這樣的距離布置在所述第二土地部分中，使得所述至少一些風(fēng)力渦輪機(jī)經(jīng)受來自所述第一土地部分的風(fēng)。
【專利說明】
風(fēng)力發(fā)電廠
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種包括布置在土地上的許多風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力發(fā)電廠。
【背景技術(shù)】
[0002] 在過去十年特別是在中國，由風(fēng)力發(fā)電廠產(chǎn)生的能量量已經(jīng)顯著增加，并且預(yù)期 這種增加在將來仍然會繼續(xù)。如今，風(fēng)力發(fā)電廠建立在海岸上風(fēng)速低到大約5m/s的區(qū)域中。 然而，在將來，可能會缺少由于低風(fēng)速而在經(jīng)濟(jì)上對建立風(fēng)力發(fā)電廠來說合理的區(qū)域。
[0003] 地球上的一些區(qū)域是土壤貧瘠的荒地，諸如沙漠或類似沙漠的區(qū)域和草場或類似 草場的區(qū)域，在這些地方，風(fēng)量如此之低以致于它們不適合于建立風(fēng)力發(fā)電廠，但是如果產(chǎn) 生風(fēng)力則它們將非常適合于建立風(fēng)力發(fā)電廠。
[0004] 本發(fā)明將要解決的問題是提供用于產(chǎn)生所謂人造風(fēng)的裝置，由此提供獨立于所謂 自然風(fēng)的風(fēng)力發(fā)電廠。
[0005] 術(shù)語"人造風(fēng)"應(yīng)被理解為在所討論的區(qū)域中布置風(fēng)力產(chǎn)生裝置之后才在該區(qū)域 中存在的風(fēng)。
[0006] "自然風(fēng)"應(yīng)被理解為由自然的自然現(xiàn)象引起的風(fēng)，例如在建立人造風(fēng)力產(chǎn)生裝置 之前在該區(qū)域中出現(xiàn)的自然風(fēng)以及在建立人造風(fēng)力產(chǎn)生裝置之后還會出現(xiàn)的自然風(fēng)。因 此，在下文中"自然風(fēng)"將還指代"背景風(fēng)"。
[0007] 已知在晴天，由于海洋和陸地的不均勻加熱，會形成海陸風(fēng)循環(huán)。在白天當(dāng)中，陸 地5比海洋6更多地變熱，由此陸地5上的空氣在低海拔將比海洋6上的空氣在低海拔更溫 暖，參見圖1。陸地5上的溫暖空氣上升1而在低海拔處導(dǎo)致低氣壓U。在海洋6之上，因為空 氣較冷而將在低海拔處形成高壓出，而在海洋6上空氣將從高處即高海拔處的低壓L h下降2。 在低海拔，風(fēng)將從海洋6處的較高壓力出吹送到陸地上的較低壓力U，從而導(dǎo)致海洋風(fēng)3。陸 地上的上升空氣1被冷卻，因而在高處形成高壓H h的區(qū)域。在該高度，空氣壓力和空氣密度 比海洋上的相同高度(在此處，如所述的那樣，壓力較低)處的高，由此在高處在與海洋風(fēng)3 的相反方向上形成回流4，并且完成海洋風(fēng)循環(huán)。
[0008] 如何引起海洋風(fēng)或湖風(fēng)的另一個略微不同的說明如下：
[0009] -太陽輻射加熱陸地5上方的空氣，并且海洋6上方的空氣被冷卻；
[0010] -海洋上方的空氣收縮，而陸地上方的空氣膨脹；
[0011]-在一定海拔處，陸地上方的壓力Hh高于海洋上方的壓力Lh。
[0012] -由于該水平壓力梯度，空氣從陸地上方流動到海洋上方。該流動被稱為回流4。
[0013] -陸地上方的空氣輻散導(dǎo)致陸地上的表面空氣壓力U下降，并且空氣匯聚到海洋 上方的區(qū)域內(nèi)導(dǎo)致海洋上的表面空氣壓力出增加；
[0014] -海洋表面和陸地表面處的壓力差引起海洋風(fēng)3。
[0015] 引起海洋風(fēng)的兩種解釋之間的區(qū)別是:海洋風(fēng)是在表面高度處引起還是在高海拔 處引起的。無關(guān)這種解釋如何，結(jié)果都是由于陸地上方和海洋上方的空氣的不同加熱而形 成海洋風(fēng)。
[0016] 通過使用先提到的如何引起海洋風(fēng)或湖風(fēng)的解釋來說明本發(fā)明。然而，應(yīng)該理解， 與海洋風(fēng)或湖風(fēng)的形成無關(guān)，本發(fā)明的作用是產(chǎn)生與海洋風(fēng)或湖風(fēng)相當(dāng)并且還與在白天期 間基本不變熱的城市與在白天期間變熱的相鄰城市之間的城市風(fēng)相當(dāng)以及與兩個陸地區(qū) 域(一個區(qū)域不變熱，而另一個區(qū)域變熱)之間的風(fēng)相當(dāng)?shù)娜嗽祜L(fēng)。
[0017] 從US 2010/0260925,進(jìn)一步已知通過向地球表面施加反射顆粒材料增加地表反 照率。
[0018] 另外，US 2012/0175427公開了通過人造云冷卻陸地區(qū)域和通過其他人造云來加 熱另一個陸地區(qū)域，以便導(dǎo)致從冷卻區(qū)域到加熱區(qū)域強(qiáng)化的風(fēng)，在強(qiáng)化風(fēng)中布置風(fēng)力渦輪 機(jī)，參見第[0121]段。
[0019] 術(shù)語"反照率"或"反射系數(shù)"應(yīng)被理解為從表面反射的太陽輻射的能量和從太陽 輻射到該表面上的入射能量的比。對于完全黑色表面沒有反射來說，反照率為零，而對于白 色表面的全反射來說，反照率為1。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 根據(jù)本發(fā)明，以上問題通過一種風(fēng)力發(fā)電廠來解決，該風(fēng)力發(fā)電廠包括布置在土 地上的許多風(fēng)力渦輪機(jī)，所述土地包括第一土地部分和第二土地部分，該第一土地部分具 有第一土地表面和外周邊，該第二土地部分具有第二土地表面并且完全或部分圍繞所述第 一土地部分，所述第一土地部分覆蓋有第一反射人造覆蓋層，從而給所述第一土地部分提 供反射表面，該反射表面具有比周圍的所述第二土地部分的反照率高的反照率，由此在所 述第一土地部分中產(chǎn)生比在所述第二土地部分中低的溫度和高的壓力，由于該低的溫度和 高的壓力而產(chǎn)生具有在從所述第一土地部分朝向所述第二土地部分的方向上的風(fēng)速的風(fēng)， 并且所述風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一些風(fēng)力渦輪機(jī)以距離所述第一土地部分的所述周邊這樣 的距離布置在所述第二土地部分中，使得所述至少一些風(fēng)力渦輪機(jī)經(jīng)受來自所述第一土地 部分的風(fēng)。
[0021] 所有所述風(fēng)力渦輪機(jī)都可以以距離所述第一土地部分得所述周邊這樣的距離布 置，使得所有所述風(fēng)力渦輪機(jī)都經(jīng)受來自所述第一土地部分的風(fēng)。
[0022] 至少10個、20個或30個風(fēng)力渦輪機(jī)可以布置在所述第二土地部分中。
[0023]與從較冷海洋到較暖陸地的海洋風(fēng)循環(huán)和海洋風(fēng)的形成對應(yīng)，第一土地部分16的 第一人造覆蓋層的反射表面的反照率高于周圍的第二土地部分15的表面的反照率將致使 第一土地部分中的溫度比周圍的第二土地部分中的溫度低，由此致使在第一土地部分16的 反射表面上方低海拔的空氣的溫度/壓力比第二表面部分15的表面上方的低/高。結(jié)果，形 成了空氣循環(huán)，該空氣循環(huán)包括：
[0024]-在低高度，從較冷的第一土地部分16中的更稠密空氣的高壓帶Hi到較暖的第二 土地部分15中的不太稠密的低壓帶U的氣流13;
[0025]-在高高度，從低高度的上述低壓帶Li上方的高壓帶Hh到低高度的上述高壓帶上方 的低壓帶Lh的相反回流氣流14;
[0026]-在第二土地部分15中，從低高度的低壓帶Li到高高度的高壓帶Hh的上升氣流11; 以及
[0027]-在第一土地部分16中，從高高度的上述低壓帶Lh到低高度的高壓帶Hi的下降氣流 12。
[0028] 上述的氣流形成了與海洋風(fēng)或湖風(fēng)循環(huán)相當(dāng)?shù)臍饬餮h(huán)。布置在第二土地部分中 的風(fēng)力渦輪17經(jīng)受低海拔的從第一土地部分16到周圍的第二土地部分15的氣流或風(fēng)13。因 此，關(guān)于本發(fā)明，低海拔的風(fēng)13及其速度是氣流循環(huán)的最相關(guān)的氣流或風(fēng)。
[0029] 作為粗略近似，可以通過使用描述海洋風(fēng)循環(huán)的簡單公式來估算該氣流循環(huán)。用 于計算海洋風(fēng)循環(huán)的平均風(fēng)速的簡單公式為：
[0030]
[0031] 其中：
[0032] / d為海洋風(fēng)循環(huán)中的平均風(fēng)速(沒有任何干擾的背景風(fēng)即自然風(fēng)）；
[0033] R = 287J/kg K(干燥空氣的氣體常數(shù)）；
[0034] f [Α1為第一土地部分中向下吹送即下降的空氣的平均空氣溫度；
[0035] ^ [Ζ]為第二土地部分中的向上吹送即上升的空氣的平均空氣溫度；
[0036] K[s4]為戈德堡-莫恩摩擦(Guldberg-Mohn)系數(shù)。該系數(shù)從海岸附近或海洋上的 0.02s-1 到大陸的 0.08s-S
[0037] p〇[Pa]為土地表面處的空氣壓力；
[0038] Pl[Pa]為回流中的空氣壓力；
[0039] L[m]為向上吹送的最大風(fēng)速和向下吹送的最大風(fēng)速之間的水平距離。
[0040]如下面將出現(xiàn)的，用于以提供根據(jù)本發(fā)明的有關(guān)的風(fēng)力發(fā)電廠的足夠速度產(chǎn)生從 第一土地部分到第二土地部分的風(fēng)的潛能是高的。
[00411出于理論上的考慮，可以將從第一土地部分到第二土地部分的風(fēng)看作是基本水平 風(fēng)，并且在下文中使用術(shù)語"水平風(fēng)"或"基本水平風(fēng)"。然而，在實踐中，風(fēng)可以與表面形成 可能高達(dá)30度的角。
[0042]舉例來說，如果選擇在沙漠中的炎熱夏天，并且第一土地部分的覆蓋層的高反射 光滑表面為lkm2,則：
[0043] 7'=10C (283K)：
[0044] 7^=35 C (30810；
[0045] 1^ = 0.02(1(如果高反射表面和沙漠非常光滑則選擇用于海洋的值）；
[0046] p〇= 100，000Pa(風(fēng)力發(fā)電廠位于海平面略上方）；
[0047] P1 = 90，OOOPa(代表高度為近似700m的循環(huán)）；
[0048] L = 2km( lkm2的反射鏡的半徑為564m，并且在渦輪機(jī)后面將有與較冷空氣的混合 區(qū)域），則反射鏡上方的平均垂直風(fēng)速^ =9.45m/$。
[0049] 風(fēng)力渦輪機(jī)位置的水平風(fēng)速可能高于反射鏡上方的垂直風(fēng)速。在絕對最佳的案例 情景下，假定所有水平風(fēng)都將位于渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑(該直徑在土地上方1〇〇米）內(nèi)，則渦輪 機(jī)的風(fēng)速將比垂直風(fēng)速高2.8倍，因此，理論上基本水平風(fēng)速將最大為26m/s。在實踐中，該 風(fēng)速將略低，但是對于風(fēng)力發(fā)電廠來說仍然處于所感興趣的水平。
[0050] 根據(jù)簡化公式，循環(huán)中的平均風(fēng)速與向下和向上吹送風(fēng)的空氣溫度差成正比，這 就是為什么晴天很多的地區(qū)是用于風(fēng)力發(fā)電廠的優(yōu)選場地的原因。
[0051]另一方面，平均風(fēng)速與向下和向上吹送風(fēng)之間的水平距離L以及摩擦系數(shù)k成反 比，這就是為什么第一土地部分的反射表面和第二土地部分的表面的光滑表面是用于風(fēng)力 發(fā)電廠的優(yōu)選場地的原因。另選地，場地的表面可以被整平以提供用于風(fēng)力發(fā)電廠的期望 表面。
[0052]在一個實施方式中，所述第一覆蓋層由施加至所述第一土地部分從而提供具有高 反照率的所述反射表面的液體或顆粒涂層形成。
[0053]優(yōu)選地，所述液體或顆粒涂層為淺色天然礦物或基于淺色天然礦物。
[0054]在本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的實施方式中，所述第一覆蓋層由布置在所述第一土地部分 中的多個柔性或剛性的反射鏡或類似反射鏡的片材元件形成。有利地，由此獲得高反照率， 并由此獲得太陽能的高反射。
[0055] 所述反射鏡或類似反射鏡的剛性片材可以包括剛性的高度透明的上層(如玻璃層 或聚合物層）、底下的金屬層(如金屬片材或金屬箱)或金屬化層以及下層(如聚合物片材）。 作為金屬層和金屬化層，可以使用已知的或適合于反射光的層，合適的材料為鋁。
[0056] 所述柔性反射鏡或類似反射鏡的柔性片材可以包括與以上所述相同的層，但是除 了用于上層的玻璃層以外。
[0057] 所述反射鏡或類似反射鏡的剛性片材可以沿著其邊緣相互連接，并且形成為能夠 在用于發(fā)電廠的場地上展開的卷。對應(yīng)地，柔性片材可以是卷起來并在能夠在用于風(fēng)力發(fā) 電廠的場地上展開的長片材。
[0058]第一反射覆蓋層可以直接布置在第一土地表面上。然而，該第一反射覆蓋層還可 以錨固在第一土地部分上中防止其被移除。
[0059]根據(jù)一個實施方式，在所述第一反射覆蓋層和所述第一土地表面之間布置有隔熱 層，由此幫助將所述第一土地表面保持在期望的低溫。該隔熱層可以是與所述反射覆蓋層 分離的部分或形成為該反射覆蓋層的一部分，即作為底層附裝至下層。該隔熱層可以是泡 沫聚合物、玻璃絲或巖棉的片材。
[0060]為了在第一和第二土地部分上方的空氣之間獲得適當(dāng)?shù)臏囟炔?，所述第一反射?蓋層的反照率可以為至少50 %，另選地為60 %，另選地為70 %，另選地為80 %，另選地為 90% 〇
[0061]根據(jù)一個實施方式，所述反射表面被選擇成使得所述第一土地部分和所述第二土 地部分的反照率之間的差為至少30%、40%、50%、60%、70%或80%。
[0062]另外，所述反射表面的反照率可以被選擇成使得在夏季晴天期間在所述第一土地 部分和所述第二土地部分的溫度之間產(chǎn)生至少1、2.5、5、10、15、20、25、30或35攝氏度的溫 度差。
[0063]如從之前的實施例呈現(xiàn)的，理論上，當(dāng)所述第一土地部分和所述第二土地部分上 方的空氣之間的溫度差相對較高時，可以以所述第一反射覆蓋層的相對較低面積獲得可用 風(fēng)速。以上溫度差較低時，預(yù)期反射覆蓋層的面積需要更大以便獲得合適的風(fēng)速。
[0064] 因此，所述反射表面的面積可以為至少0·3、0·5、1·0、1·5、2·0、2·5、3·0、4·0、5·0、 10、20、30、40或501〇112。
[0065]另外，具有所述反射表面的所述第一土地部分的面積以及所述第一土地部分和所 述第二土地部分之間的反照率的差可以被選擇成使得在晴天期間在所述第一土地部分和 所述第二土地部分的溫度之間產(chǎn)生至少1、2.5、5、10、15、20、25、30或35攝氏度的溫度差。 [0066]另外，根據(jù)本發(fā)明，具有高反射表面的所述第一土地部分的面積以及所述第一土 地部分和所述第二土地部分之間的反照率的差被選擇成使得在夏季晴天期間在所述第一 土地部分和所述第二土地部分的溫度之間產(chǎn)生至少1、2.5、5、10、15、20、25、30或35攝氏度 的溫度差并且所述風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一個風(fēng)力渦輪機(jī)經(jīng)受至少2m/ S、3m/S、4m/S、5m/sS 6m/s的風(fēng)速。
[0067]如前所述，根據(jù)簡化公式，風(fēng)循環(huán)中的平均風(fēng)速與第一土地部分以及還與第二土 地部分的表面與風(fēng)之間的摩擦系數(shù)成反比。因此，期望該摩擦系數(shù)在上述土地部分中提供 光滑表面。因此，根據(jù)一個實施方式，所述第一土地部分的所述覆蓋層具有這樣的表面，該 表面提供了所述表面與風(fēng)之間的小于0.1、0.08、0.05、0.04或0.03『 1的戈德堡-莫恩摩擦系 數(shù)k。
[0068]為了增加所述第一土地部分和第二土地部分的反照率之間的差，所述第二土地部 分可以覆蓋有具有低反照率的第二人造覆蓋層，如深色覆蓋層，例如黑色覆蓋層。
[0069]所述第二覆蓋層可以由施加至所述第二土地部分從而提供所述低反照率的顆粒 或液體涂層形成。
[0070] 有利地，所述涂層可以為天然礦物或基于天然礦物。
[0071] 然而，所述第二覆蓋層也可以由布置在所述第二土地部分上的多個柔性或剛性的 片材元件形成。
[0072]所述第二覆蓋層可以錨固在所述第二土地部分中。
[0073]為了獲得光滑的反射表面，所述第一覆蓋層可以布置和/或支撐在平整的表面上。 [0074]對應(yīng)地，所述第二土地表面可以具有平整的光滑土地表面，以便提供低摩擦系數(shù)。
[0075] 為了進(jìn)一步增強(qiáng)風(fēng)循環(huán)的強(qiáng)度，所述第一反射覆蓋層的表面可以包括具有高紅外 發(fā)射系數(shù)(例如具有自然白顏色）的材料，從而在夜間發(fā)射紅外光，另選地，覆蓋有所述第一 反射覆蓋層的所述第一土地部分可以覆蓋有在夜間具有高發(fā)射系數(shù)的覆蓋層，諸如黑色覆 蓋層。也可以在高反射性和高發(fā)射性之間折衷地選擇第一覆蓋層，但是高反射性是最重要 的特性。
[0076] 對應(yīng)地，具有低反射系數(shù)的第二土地部分的優(yōu)選覆蓋層可以包括具有低紅外發(fā)射 的材料，從而在夜間發(fā)生較少的紅外光。同樣，也可以在低反射系數(shù)和低紅外光發(fā)射之間折 衷地選擇用于第二覆蓋層的材料。然而，低反射系數(shù)是最重要的特性。
[0077]在當(dāng)前優(yōu)選的實施方式中，所述第二土地部分中的所述風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一些 風(fēng)力渦輪機(jī)布置在與所述第一土地部分的所述周邊基本平行的線上，從而基本以距離所述 周邊相同的距離布置。
[0078]在另外的實施方式中，所述第二土地部分中的所述風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一些風(fēng)力 渦輪機(jī)布置在與所述第一土地部分的所述周邊基本平行的閉合曲線上，從而以距離所述周 邊基本相同的距離布置。
[0079]在另一個當(dāng)前優(yōu)選的實施方式中，所述風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一些風(fēng)力渦輪機(jī)為包 括塔架和位于所述塔架頂部的機(jī)艙的所謂的丹麥型水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)(HAWT)，所述機(jī)艙具 有轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置有三個葉片，另選地，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置有一個或兩個葉片。
[0080] 所述風(fēng)力渦輪機(jī)可以為逆風(fēng)型或順風(fēng)型。當(dāng)前，優(yōu)選逆風(fēng)型。
[0081] 所述風(fēng)力渦輪機(jī)可以設(shè)置有橫擺系統(tǒng)，從而能夠旋轉(zhuǎn)所述機(jī)艙，使得所述轉(zhuǎn)子面 向風(fēng)。
[0082] 所述風(fēng)力渦輪機(jī)可以還設(shè)置有能夠俯仰的葉片。如果所述葉片能夠俯仰180度或 更大，諸如大約210度，則所述風(fēng)力渦輪機(jī)既能夠作為逆風(fēng)型運(yùn)行又能夠作為順風(fēng)型運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0083] 認(rèn)為，向下朝向所述第一土地部分流動的風(fēng)可以逐漸變成基本水平的風(fēng)。因此，有 利的是，所述風(fēng)力渦輪機(jī)的所述轉(zhuǎn)子軸并且還優(yōu)選所述機(jī)艙向上傾斜，從而其與來自所述 第一土地部分的風(fēng)基本平行。
[0084] 對于接近所述第一土地部分的周邊的風(fēng)力渦輪機(jī)來說，該軸的傾斜可以最大，并 且隨著距離所述第一土地部分的周邊的距離增加而減小。該傾斜可以高達(dá)25、30或35度。通 常，該傾斜可以為至少5、10、15、20、25或30度。
[0085] 所述風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一些風(fēng)力渦輪機(jī)為垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)(VAWT)，諸如達(dá)里 厄（Darrieus)風(fēng)力禍輪機(jī)、Η桿（H-bar)型禍輪機(jī)、Giromill風(fēng)力禍輪機(jī)或薩伏紐斯 (Savonius)風(fēng)力禍輪機(jī)。
[0086]不同類型的VAWT也可以被安裝為軸水平布置。
[0087]為了提高風(fēng)力發(fā)電廠的產(chǎn)出量，可以在相鄰的風(fēng)力渦輪機(jī)之間設(shè)置有屏障或風(fēng)引 導(dǎo)件，所述風(fēng)屏障或風(fēng)導(dǎo)向件被布置成減少離開所述第一土地部分而沒有經(jīng)過被所述轉(zhuǎn)子 占據(jù)的區(qū)域的風(fēng)量。
[0088]具有所述反射表面的所述第一土地部分可以具有高面積周長比的形狀，諸如圓 形、橢圓形或正方形形狀。
[0089]然而，應(yīng)該注意，所述第一土地部分也可以具有細(xì)長或長方形形狀。
[0090] 為具有所述反射表面的所述第一土地部分所選擇的形狀可以取決于可能的背景 風(fēng)及其速度。如果沒有背景風(fēng)或背景風(fēng)非常小，則可以優(yōu)選基本圓形或橢圓形形狀。如果在 風(fēng)力發(fā)電廠的場地存在具有背景風(fēng)的時期，則可以優(yōu)選長方形或細(xì)長形狀。
[0091] 最后，應(yīng)該注意，所述第一和第二土地部分還可以具有線性帶的形狀。另外，所述 風(fēng)力發(fā)電廠可以包括交替的第一和第二土地部分，諸如線性帶形狀的部分，所述風(fēng)力渦輪 機(jī)布置在所述第二土地部分中。
【附圖說明】
[0092] 下面參照附圖描述本發(fā)明的實施方式，其中：
[0093] 圖1示出了海洋風(fēng)循環(huán)和海洋風(fēng)的形成；
[0094]圖2示出了從根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電廠的第一土地部分到第二土地部分的基本水 平的風(fēng)和氣流循環(huán)的形成，如在圖3的豎直剖視圖中所見的；
[0095]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電廠的立體俯視圖；
[0096]圖4示出了反射鏡的剖視圖，多個反射鏡布置在第一土地部分上從而形成第一土 地部分的反射覆蓋層；
[0097]圖5示出了布置在第二土地部分上的丹麥(Danish)型的風(fēng)力渦輪機(jī)的側(cè)視圖；以 及
[0098]圖6示出了經(jīng)過修改的風(fēng)力渦輪機(jī)的側(cè)視圖，該風(fēng)力渦輪機(jī)具有向上傾斜的機(jī)艙， 由此具有向上傾斜的轉(zhuǎn)子軸。
【具體實施方式】
[0099] 如圖1中所示并如之前所述，在晴天期間可以形成海洋風(fēng)循環(huán)，由此形成從海洋到 陸地的海洋風(fēng)。
[0100] 現(xiàn)在參照圖2至圖6描述根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電廠的實施方式。
[0101]如圖2和圖3所示，該風(fēng)力發(fā)電廠包括土地，該土地包括第一土地部分16和圍繞該 第一土地部分16的第二土地部分15。第一土地部分16具有第一土地表面18和周邊19,并且 覆蓋有第一反射人造覆蓋層20,從而給第一土地部分16提供反照率高于具有第二土地表面 22的周圍的第二土地部分15的反照率的反射表面。由此并如之前所述，晴天時第一土地部 分16中的溫度將低于第二土地部分15中的溫度，并且所述的兩個土地部分之間的溫度差將 隨著時間增加，這是因為第一土地部分并沒有由于陽光而變得一樣熱。因此，如之前所述， 結(jié)果是在低海拔處形成包括風(fēng)13的空氣循環(huán)，該風(fēng)13具有在從較冷的第一土地部分16到較 暖的第二土地部分15的方向上的風(fēng)速。
[0102] 根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電廠進(jìn)一步包括布置在第二土地部分上的多個風(fēng)力渦輪機(jī) 17。它們布置在距第一土地的周邊這樣的距離處，使得它們經(jīng)受來自第一土地部分的風(fēng)13， 如圖2和圖3所示。
[0103] 在所示的實施方式中，第一反射覆蓋層20由布置在第一土地表面18上的多個反射 鏡23形成。如果必要的話，第一土地表面已經(jīng)被整平，以便提供光滑表面。
[0104] 如圖4所示，每個反射鏡23包括上高度透明的上層14(優(yōu)選地，玻璃層或聚合物 層）、底下的高反射層25(如采取鋁箱或鋁片材形式的鋁層或金屬化層）以及下保護(hù)層26(如 聚合物片材）。最后，采取隔熱層形式的底層27(如發(fā)泡聚合物片材)被附接至下層的下表 面。舉例來說，反射鏡的尺寸可以為lmX2m，以便于操縱。
[0105]在所示的實施方式中，風(fēng)力渦輪機(jī)17為所謂的丹麥型，包括塔架28和位于該塔架 頂部的具有轉(zhuǎn)子30的機(jī)艙29,轉(zhuǎn)子30設(shè)置有三個葉片31并由轉(zhuǎn)子軸32支撐，如圖5所示。
[0106] 當(dāng)風(fēng)力發(fā)電廠的場地為沙漠時，第一土地部分16的由反射鏡23形成的第一反射人 造覆蓋層在晴天時將高達(dá)86%-95%的能量反射回到空間，而周圍的第二土地部分15的表 面將大約26 %至29 %的能量返回到空間。
[0107] 反照率的巨大差異將隨著時間導(dǎo)致第一和第二土地部分上方的空氣溫度產(chǎn)生巨 大差異。假定第一土地部分16上方的溫度為15度，第二土地部分15上方的溫度為35度，并且 第一土地部分15(即反射表面21)的面積為lkm 2,則如從之前的實施例出現(xiàn)的那樣，從第一 土地部分到第二土地部分的且風(fēng)力渦輪機(jī)17經(jīng)受的風(fēng)的風(fēng)速可以估計為最大26m/s。即使 在實踐中風(fēng)速將低于26m/s，也預(yù)期該風(fēng)速將處于使風(fēng)力渦輪機(jī)有效工作的水平。另外，應(yīng) 該指出，目前預(yù)期風(fēng)速隨著第一土地部分的反射表面的面積增加而增加。
[0108] 在與之前實施例中的假設(shè)相同的情況下，如果第一土地部分的反射表面的面積為 5km2，則從第一土地部分到第二土地部分的理論最大風(fēng)速將為59.5m/s。然而，如上所述，在 實踐中，該風(fēng)速將略低。
[0109] 來自第一土地部分16的風(fēng)可能不平行于土地表面。認(rèn)為，向下朝向第一土地部分 16流動的風(fēng)12可以逐漸改變?yōu)榛舅降娘L(fēng)。因此，可能有利的是，風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子軸并 且優(yōu)選機(jī)艙向上傾斜，從而其與來自第一土地部分的風(fēng)基本平行，如圖6所示。
[0110] 對于最接近第一土地部分的周邊的風(fēng)力渦輪機(jī)來說，軸的傾斜可以最大，而隨著 距離第一土地部分的周邊的距離增加，軸的傾斜減小。該傾斜可以至少為5、10、15、20、25或 30度。
[0111] 附圖標(biāo)記列表
[0112] 1 上升空氣
[0113] 2 下降空氣
[0114] 3 海洋風(fēng)
[0115] 4 回流
[0116] 5 陸地
[0117] 6 海洋
[0118] 11上升氣流
[0119] 12下降氣流
[0120] 13 "水平"風(fēng)
[0121] 14返回氣流
[0122] 15第二土地部分
[0123] 16第一土地部分
[0124] 17風(fēng)力渦輪機(jī)
[0125] 18第一土地表面
[0126] 19 周邊
[0127] 20第一反射覆蓋層
[0128] 21反射表面
[0129] 22第二土地表面
[0130] 23反射鏡
[0131] 24 上層
[0132] 25底下層
[0133] 26 下層
[0134] 27 底層
[0135] 28 塔架
[0136] 29 機(jī)艙
[0137] 30 轉(zhuǎn)子
[0138] 31 葉片
[0139] 32 轉(zhuǎn)子軸
[0140] Hi低海拔處的高壓
[0141] Hh低海拔處的高壓
[0142] Li低海拔處的低壓
[0143] Lh高海拔處的高壓
[0144] a 距離
【主權(quán)項】
1. 一種風(fēng)力發(fā)電廠，該風(fēng)力發(fā)電廠包括布置在土地上的許多風(fēng)力渦輪機(jī)，所述土地包 括第一土地部分和第二土地部分，該第一土地部分具有第一土地表面和外周邊，該第二土 地部分具有第二土地表面并且完全或部分圍繞所述第一土地部分，所述第一土地部分覆蓋 有第一反射人造覆蓋層，從而給所述第一土地部分提供反射表面，該反射表面具有比周圍 的所述第二土地部分的反照率高的反照率，由此在所述第一土地部分中產(chǎn)生比在所述第二 土地部分中低的溫度和高的壓力，并且由于該低的溫度和高的壓力而產(chǎn)生具有在從所述第 一土地部分朝向所述第二土地部分的方向上的風(fēng)速的風(fēng)，并且所述風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一 些風(fēng)力渦輪機(jī)以距離所述第一土地部分的所述周邊這樣的距離布置在所述第二土地部分 中，使得所述至少一些風(fēng)力渦輪機(jī)經(jīng)受來自所述第一土地部分的風(fēng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述第一覆蓋層由施加至所述第一土地部 分從而提供所述反射表面的液體或顆粒涂層形成。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述第一覆蓋層由布置在所述第一土地部 分中的多個柔性或剛性的反射鏡或類似反射鏡的片材元件形成。4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述第一反射覆蓋層的反照 率為至少50%，另選地為60%，另選地為70%，另選地為80%，另選地為90%。5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述反射表面的反照率被選 擇成使得所述第一土地部分和所述第二土地部分的反照率之間的差為至少30%、40%、 50%、60%、70% 或 80%。6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述反射表面的反照率被選 擇成使得在夏季晴天期間在所述第一土地部分和所述第二土地部分的溫度之間產(chǎn)生至少 1、2.5、5、10、15、20、25、30 或 35 攝氏度的溫度差。7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述反射表面的面積為至少 0·3、0·5、1·0、1·5、2·0、2·5、3·0、4·0、5·0、10、20、30、40或50km 2。8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，具有所述反射表面的所述第 一土地部分的面積以及所述第一土地部分和所述第二土地部分之間的反照率的差被選擇 成使得在晴天期間在所述第一土地部分和所述第二土地部分的溫度之間產(chǎn)生至少1、2.5、 5、10、15、20、25、30或35攝氏度的溫度差。9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，具有高反射表面的所述第一 土地部分的面積以及所述第一土地部分和所述第二土地部分之間的反照率的差被選擇成 使得在夏季晴天期間在所述第一土地部分和所述第二土地部分的溫度之間產(chǎn)生至少1、 2.5、5、10、15、20、25、30或35攝氏度的溫度差并且所述風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一個風(fēng)力渦輪 機(jī)經(jīng)受至少2m/s、3m/s、4m/s、5m/s或6m/s的風(fēng)速。10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述第一土地部分的所述覆 蓋層具有這樣的表面，該表面提供了所述表面與風(fēng)之間的小于0.1、0.08、0.05、0.04或 0.03 S4的戈德堡-莫恩摩擦系數(shù)k。11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述第二土地部分覆蓋有具 有低反照率的第二人造覆蓋層，如深色覆蓋層，例如黑色覆蓋層。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述第二覆蓋層由施加至所述第二土地 部分從而提供所述低反照率的顆?；蛞后w涂層形成。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述第二覆蓋層由布置在所述第二土地 部分上的多個柔性或剛性的片材元件形成。14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述第一覆蓋層布置和/或 支撐在平整的土地表面上。15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述第二土地表面具有平整 的土地表面。16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述第二土地部分中的所述 風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一些風(fēng)力渦輪機(jī)布置在與所述第一土地部分的所述周邊基本平行的 線上，從而基本以距離所述周邊相同的距離布置。17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述第二土地部分中的所述 風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一些風(fēng)力渦輪機(jī)布置在與所述第一土地部分的所述周邊基本平行的 閉合曲線上，從而以距離所述周邊基本相同的距離布置。18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一 些風(fēng)力渦輪機(jī)為包括塔架和位于所述塔架的頂部的機(jī)艙的所謂的丹麥型水平軸風(fēng)力渦輪 機(jī)(HAWT)，所述機(jī)艙具有轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置有三個葉片，另選地，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置有一個或 兩個葉片。19. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，所述風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一 些風(fēng)力渦輪機(jī)為垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)（VAWT)，諸如達(dá)里厄風(fēng)力渦輪機(jī)、Η桿型渦輪機(jī)、 Giromill風(fēng)力渦輪機(jī)或薩伏紐斯風(fēng)力渦輪機(jī)。20. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，在相鄰的風(fēng)力渦輪機(jī)之間設(shè) 置有風(fēng)屏障，所述風(fēng)屏障被布置成減少離開所述第一土地部分而不經(jīng)過被所述轉(zhuǎn)子占據(jù)的 區(qū)域的風(fēng)量。21. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電廠，其中，具有所述反射表面的所述第 一土地部分具有高面積周長比的形狀，諸如圓形、橢圓形或正方形形狀。
【文檔編號】F03D80/00GK105874197SQ201480062570
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年11月20日
【發(fā)明人】P·格拉鮑
【申請人】遠(yuǎn)景能源（江蘇）有限公司