(57)【要約】【課題】  一般的電気ネットワークにエネルギを供給するために、技術的かつ商業的に競争力のある再生可能なエネルギ源から電気エネルギを発生させるためのシステムを提供する。【解決手段】  本発明は、再生可能なエネルギ源から電気エネルギを発生させるためのシステムに関する。システムは、海中に配置される複数の発電装置集合体（４ａ〜６ｃ）、および海中に配置される複数の開閉装置（１ａ〜１ｃ）を含む。各開閉装置（１ａ〜１ｃ）は複数の発電装置集合体（４ａ〜６ｃ）に接続される。本発明によると、システムは複数の１次中間ステーション（１７ａ〜１７ｃ）を含む。システムはまた、少なくとも１つの２次中間ステーション（１９）をも含む。各１次中間ステーション（１７ａ〜１７ｃ）は複数の開閉装置に接続され、各２次中間ステーション（１９）は複数の１次中間ステーション（１７ａ〜１７ｃ）に接続される。２次中間ステーションは陸上電気ネットワークにも接続される。開閉手段（１９２）は、電気ネットワーク内の種々の場所（１９３、１９４、１９５）への選択的接続を可能にするために存在する。本発明はまた、電気ネットワーク、および電気ネットワークにエネルギを供給するための方法にも関する。【選択図】  図１
2009532014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海中に配置された複数の発電装置集合体（４ａ〜６ｃ）および海中に配置された複数の開閉装置（１ａ〜１ｃ）を含み、各開閉装置（１ａ〜１ｃ）が複数の前記発電装置集合体（４ａ〜４ｃ）に接続されて成る、再生可能なエネルギ源から電気エネルギを発生させるためのシステムであって、前記システムは複数の１次中間ステーション（１７ａ〜１７ｃ）および少なくとも１つの２次中間ステーション（１９；１９ａ〜１９ｃ）を含み、各１次中間ステーション（１７ａ〜１７ｃ）は複数の前記開閉装置（１ａ〜１ｃ）に接続され、少なくとも１つの２次中間ステーション（１９；１９ａ〜１９ｃ）は複数の前記１次中間ステーション（１７ａ〜１７ｃ）および陸上電気ネットワークに接続され、前記システムは少なくとも１つの２次中間ステーション（１９；１９ａ〜１９ｃ）を電気ネットワーク内の種々の場所（１９３、１９４、１９５；２１３、２１４、２１５）に選択的に接続することを可能にする開閉手段（１９２、２１２）を含むことを特徴とする、システム。
【請求項２】
前記システムは複数の２次中間ステーション（１９ａ〜１９ｃ）を含み、各２次中間ステーション（１９ａ〜１９ｃ）が複数の前記１次中間ステーション（１７ａ〜１７ｃ）に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記システムは３次中間ステーション（２１）を含み、前記３次中間ステーション（２１）が複数の前記２次中間ステーション（１９ａ〜１９ｃ）に接続されることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記１次中間ステーション（１７ａ〜１７ｃ）の少なくとも一部が海中に配置されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記２次中間ステーション（１９；１９ａ〜１９ｃ）の少なくとも１つが海中に配置されることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
３次中間ステーション（２１）を含み、前記３次中間ステーション（２１）が海中に配置されることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
各開閉装置（１ａ〜１ｃ）は海底（Ｂ）に固定された水密コンテナ（１０２、１０３）を含み、前記コンテナ（１０２、１０３）は前記開閉装置構成要素の少なくとも一部を収容することを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記１次中間ステーション（１７ａ〜１７ｃ）の少なくとも一部および／または前記２次中間ステーション（１９；１９ａ〜１９ｃ）の少なくとも一部は、海底（Ｂ）に固定された水密コンテナ（１７１、１７２）を含み、前記コンテナはステーション構成要素（１７３〜１７９）の少なくとも一部を収容することを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記発電装置集合体（４ａ〜１１ａ）の少なくとも一部が波力手段（４ａ〜９ａ）を含むことを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
波力発電装置集合体（４ａ〜１１ａ）の少なくとも一部の発電装置は、永久磁石を含む往復回転子（４７）を有するリニア発電装置（４５）であることを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記発電装置集合体（４ａ〜１１ａ）の少なくとも一部（１０ａ）は、風によって動力を供給される発電装置であることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記発電装置集合体（４ａ〜１１ａ）の少なくとも一部（１１ａ）は、水流によって動力を供給される発電装置であることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
前記システムはＡＣ／ＤＣ整流器（３２；１７３）および／またはＤＣ／ＡＣインバータ（１７４）を含み、前記整流器／インバータ（３２、１７３、１７４）が前記開閉装置（１ａ〜１ｃ）内および／または前記中間ステーション（１７ａ〜２１）内に収容されることを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記整流器（３２：１７３）の少なくとも一部がダイオードまたはサイリスタブリッジを含むことを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記開閉装置（１ａ〜１ｃ）および／または前記中間ステーション（１７ａ〜２１）の少なくとも一部が変圧器（３４：１７６）を含むことを特徴とする、請求項１ないし１４のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
発電装置集合体（４ａ〜１１ａ）がＡＣケーブル（４２〜４８）によって前記開閉装置（１ａ〜１ｃ）に接続されることを特徴とする、請求項１ないし１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
前記開閉装置（１ａ〜１ｃ）と前記１次中間ステーション（１７ａ〜１７ｃ）との間の接続、および／または前記中間ステーション（１７ａ〜２１）間の接続がＡＣケーブルを含むことを特徴とする、請求項１ないし１６のいずれかに記載のシステム。
【請求項１８】
前記開閉装置（１ａ〜１ｃ）と前記１次中間ステーション（１７ａ〜１７ｃ）との間の接続、および／または前記中間ステーション（１７ａ〜２１）間の接続がＤＣケーブルを含むことを特徴とする、請求項１ないし１７のいずれかに記載のシステム。
【請求項１９】
前記１次中間ステーション（１７ａ〜１７ｃ）の少なくとも一部に、ＤＣ部品用の制御および統制システム（１７５）が設けられることを特徴とする、請求項１ないし１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２０】
前記２次（１９ａ〜１９ｃ）または３次（２１）中間ステーションの少なくとも１つが陸上ステーションであり、かつ前記電気エネルギを発生させるためのシステムを制御するように構成された優れた制御システムを含むことを特徴とする、請求項１ないし１９のいずれかに記載のシステム。
【請求項２１】
前記２次（１９ａ〜１９ｃ）または３次（２１）中間ステーションの少なくとも１つが陸上ステーションであり、かつ課金システム（２１７）を含むことを特徴とする、請求項１ないし２０のいずれかに記載のシステム。
【請求項２２】
前記開閉装置（１ａ〜１ｃ）および／または前記中間ステーション（１７ａ〜２１）の少なくとも一部がリレー保護装置（１７７）を含むことを特徴とする、請求項１ないし２１のいずれかに記載のシステム。
【請求項２３】
前記リレー保護装置（１７７）が差動保護またはサージ保護であることを特徴とする、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記開閉装置（１ａ〜１ｃ）および／または前記中間ステーション（１７ａ〜２１）の少なくとも一部が、電流関連パラメータを測定するように構成された測定システム（１７８）を含むことを特徴とする、請求項１ないし２３のいずれかに記載のシステム。
【請求項２５】
前記システムは、前記開閉装置（１ａ〜１ｃ）および中間ステーション（１７ａ〜２１）の少なくとも一部の間で情報信号を伝送するように構成された信号システム（１７９）を含むことを特徴とする、請求項１ないし２４のいずれかに記載のシステム。
【請求項２６】
前記信号システムが、光ファイバ、ケーブル、音響信号手段、無線信号手段、および浮体から成る群から選択される信号手段（１８０）を含むことを特徴とする、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
少なくとも一部の前記発電装置集合体（４ａ〜１１ａ）の固定子巻線は固体絶縁体を有するケーブル（１００）を含み、前記固体絶縁体は内部半導体層（１０２）、外部半導体層、および中間絶縁層（１０４）を含むことを特徴とする、請求項１ないし２６のいずれかに記載のシステム。
【請求項２８】
請求項１ないし２７のいずれかに記載のシステムを電気ネットワークに接続することを特徴とする、電気ネットワークに電気エネルギを供給するための方法。
【請求項２９】
請求項１ないし２７のいずれかに記載のシステムに接続されることを特徴とする、電気ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生可能なエネルギ源から電気エネルギを発生させるためのシステムであって、複数の発電装置集合体を含むシステムに関する。
【０００２】
本発明はまた、電気ネットワークおよび電気ネットワークにエネルギを供給するための方法にも関する。
【０００３】
本願における海という表現は、大型内陸湖でもあると理解される。
【背景技術】
【０００４】
海および大型内陸湖における波の運動は、これまでほとんど利用されてこなかった潜在的なエネルギ源を構成する。それは、海の水面下の流れおよび海上の風にも関する。発電装置に電力を供給するためにこれらの再生可能なエネルギ源を利用する発電装置集合体について多種多様な提案がなされてきたが、この仕方で生産されるエネルギの量はごくわずかであろう。その主な理由は経済性である。経済的に競争力のあるこの種の集合体を達成することは難しい。通常、これらの集合体からの電力出力は非常に小さい。したがって、水力電力、原子力、および化石燃料によって電力を供給される集合体のような従来のエネルギ源と競争することができる有意の電力を得るには、非常に多数のそのような集合体が必要である。
【０００５】
これらの再生可能なエネルギ源に基づき経済的に競争力のあるエネルギ発生システムを達成するための課題は、一方では効率的な発電装置集合体を低コストで提供することであり、他方では多数のそのような発電装置集合体を含むことのできる最適化されたシステムを提供することである。後者の側面は、電気エネルギを電気ネットワークに供給するためにエネルギを大型商業規模で生産し供給するのに必要不可欠な側面である。本発明はこの側面に重点を置く。
【０００６】
WO 03/058055は、リニア発電装置を含む波力ユニットを開示する。ユニットは、電気エネルギを比較的低コストで効果的に発生するような設計である。この参考文献はまた、複数のユニットをいかにして複数の開閉装置に接続することができるかをも開示しており、各開閉装置は陸上受電ステーションにエネルギを供給する中間ステーションに接続される。したがって該参考文献は、多くの発電装置集合体を含み、そこからの出力が中間ステーションと陸上受電ステーションとの間のケーブルに集められるようにしたシステムを開示している。開示されたシステムはしたがって、単一の発電装置集合体からの出力より何倍も高い出力で電気エネルギを提供することができる。一般的に、単一の集合体は１０ｋＷの出力レベルで伝送し、システム全体ではおよそ３００ｋＷの出力でエネルギを供給する。
【特許文献１】WO 03/058055
【０００７】
しかし、これは多くの場合、競争力のあるエネルギ供給システムを達成するにはほど遠い。さらに、開示されたシステムは、電気ネットワークに接続することのできる陸上の特定の場所への供給に限定される。
【０００８】
本発明の目的は、一般的電気ネットワークにエネルギを供給するために、技術的かつ商業的に競争力のある再生可能なエネルギ源から電気エネルギを発生させるためのシステムを提供することである。
【０００９】
別の目的は、ネットワークへの供給に関する高度の柔軟性を可能にするシステムを提供することである。
【発明の開示】
【００１０】
設定された目的は、当該種類のシステムが特定の特徴を含み、該システムが複数の１次中間ステーションおよび少なくとも１つの２次中間ステーションを含み、各１次中間ステーションが複数の前記開閉装置に接続され、少なくとも１つの２次中間ステーションが複数の前記１次中間ステーションおよび陸上電気ネットワークに接続され、かつ該システムが、少なくとも１つの２次中間ステーションを電気ネットワークの種々の場所に選択的に接続することを可能にする、開閉手段を含むことから、達成される。
【００１１】
本発明に従って縦続接続した少なくとも２つのレベルの中間ステーションを設けることにより、システムの共通出力が、一般ネットワークに供給するときにも競争力を持つのに充分なレベルになるように、非常に多数の発電装置集合体を持つシステムを形成することが可能になる。２次中間ステーションを約１０台の１次中間ステーションに接続し、各１次中間ステーションを約５台の開閉装置に接続し、かつ各開閉装置を約１０台の発電装置集合体に接続することによって、各発電装置集合体が１０ｋＷの電力を有するならば、システムの出力は５ＭＷのレベルになる。
【００１２】
複数の発電装置集合体を開閉装置に収集し、複数のそのような開閉装置を１次中間ステーションに接続し、かつ複数のそのような１次中間ステーションを２次中間ステーションに接続する原理に基づく縦続接続は多くの利点を有する。
‐システムの監視を容易にすると共に維持を簡素化する縦続パターンゆえに、非常に多数の発電装置集合体のシステムが非常に論理的になり、構造化される。
‐システムの一部に障害が発生した場合、システムの残部は影響を受けずに動作することができる。
‐全ての開閉装置が、同じく全ての１次中間ステーションと事実上同一とすることができ、それによりこれらの構成要素の費用効果の高い製造が可能になる。
‐これらの構成要素の各々が、よく定義されたタスク、よく定義された出力レベル用に設計することができ、よく定義された構成要素を含み、合理的な製造および維持が可能になる。
‐ケーブルおよび電流の電気的パラメータはシステムの各レベルに最適に適応させることができるので、構造パターンは損失を最小化する。
【００１３】
電気ネットワークの異なる部分に接続することができるようにシステムを設計することにより、システムは高度の柔軟性を提供する。
【００１４】
本発明のシステムはしたがって、高電力でかつ商業的競争規模でこれらの再生可能な電力源から電力を発生させることを可能にし、結果的に高い柔軟性をもたらす。
【００１５】
好適な実施形態では、システムは、複数の１次中間ステーションに接続される複数の２次中間ステーションを含む。
【００１６】
それにより、システムは、さらに多くの発電装置集合体を含むように適応される。
【００１７】
さらなる好適な実施形態では、システムは３次中間ステーションを含み、３次中間ステーションは複数の２次中間ステーションに接続される３次中間ステーションを含む。
【００１８】
これは、縦続パターンにおけるさらなるレベルへのステップが完成するシステムを表わす。３次中間ステーションが８台の２次中間ステーションに接続される場合、３次中間ステーションからの電力は４０ＭＷのレベルになる。この実施形態はしたがって、対応する多数の発電装置集合体を使用することができる場合、上述の縦続接続パターンの利点を増強させる。
【００１９】
さらなる好適な実施形態では、１次中間ステーションの少なくとも一部が海中に配置される。
【００２０】
さらなる好適な実施形態では、少なくとも１つの２次中間ステーションが海中に配置される。
【００２１】
さらなる好適な実施形態では、３次中間ステーションも海中に配置される。
【００２２】
１次中間ステーションおよび場合によっては２次中間ステーションも、かつ３次中間ステーションさえも海中に設けることにより、沿岸から遠く離れた位置にある発電装置集合体に該システムを使用し、できるだけ少数のケーブルで陸に電力を供給することも可能になる。これにより、システムの効率が高くなる。通常、波および風から利用可能なエネルギは、沿岸から遠ければ遠いほど高くなる。
【００２３】
ステーションを海中に配置することにより、１次中間ステーションを開閉装置の近くに配置し、かつ第２中間ステーションを１次中間ステーションの近くに配置することなどができる。そのような配置は損失を最小化する。
【００２４】
さらなる好適な実施形態では、各開閉装置は海底に固定された水密コンテナを含み、該コンテナは開閉装置構成要素の少なくとも一部を収容する。
【００２５】
これは、開閉装置を、標準構成要素を使用して、標準モジュールとして構成することができる包括的な解決策を提供する。コンテナは周囲の水に対する保護を提供する。
【００２６】
さらなる好適な実施形態では、１次中間ステーションの少なくとも一部および／または２次中間ステーションの少なくとも一部は、海底に固定された水密コンテナを含み、該コンテナはステーション構成要素の少なくとも一部を収容する。
【００２７】
この実施形態は結果的に、開閉装置を同様の仕方で配列することによって得られる、上述した利点に相応する種類の利点をもたらす。
【００２８】
さらなる好適な実施形態では、発電装置集合体の少なくとも一部は波力手段を含む。
【００２９】
波力発電装置集合体は他の代替物以上に、集合体の数が大きく、各集合体の電力が低いという状況を表わす。本発明に係るシステムはそのような用途向けに特に設計されるので、波力発電装置集合体に適用された場合、その利点は特に有益である。
【００３０】
さらなる好適な実施形態では、波力発電装置集合体の少なくとも一部の発電装置は、永久磁石を含む往復回転子を有するリニア発電装置である。
【００３１】
発電装置が波力発電装置である場合、リニア発電装置の使用は、運動を回転運動に変換することなく、海面上の浮体の運動を直接利用することができるので有利である。
【００３２】
さらなる好適な実施形態では、発電装置集合体の少なくとも一部は、波または水の流れによって電力を供給される発電装置である。
【００３３】
多くの場合、該システムをこれらの種類のエネルギ源に、これらの種類の一方だけ、もしくは両方とも、または代替的に波力発電装置と組み合わせて適用することは有利である。
【００３４】
さらなる好適な実施形態では、該システムはＡＣ／ＤＣ整流器および／またはＤＣ／ＡＣインバータを含み、整流器／インバータは開閉装置内および／または中間ステーション内に収容される。
【００３５】
これらの装置を用いて、システムの様々なレベルのケーブル接続のために適切な種類の電流を選択することができるように、電力の伝送に関してシステムを最適化することができる。
【００３６】
さらなる好適な実施形態では、整流器の少なくとも一部はダイオードまたはサイリスタブリッジを含む。
【００３７】
それにより、単純かつ確実な整流を実行することができる。
【００３８】
さらなる好適な実施形態では、開閉装置および／または中間ステーションの少なくとも一部は変圧器を含む。
【００３９】
変圧器を開閉装置／中間ステーションに含めることにより、システムの様々なレベルのケーブル状態に最適化されたレベルまで電流を変圧することができる。
【００４０】
さらなる好適な実施形態では、発電装置集合体はＡＣケーブルによって開閉装置に接続される。
【００４１】
集合体から開閉装置までの伝送には、通常、ＡＣが最も適切な代替物である。
【００４２】
さらなる好適な実施形態では、開閉装置と１次中間ステーションとの間の接続および／または中間ステーションとの間の接続は、ＡＣケーブルまたはＤＣケーブルをそれぞれ含む。
【００４３】
これらの接続に対し、一部の用途ではＡＣの方が優れ、他の用途ではＤＣの方が優れており、どの程度かつどのレベルでＡＣまたはＤＣを使用するかの最適化は、システムが動作する実際の状態によって異なる。
【００４４】
さらなる好適な実施形態では、１次中間ステーションの少なくとも一部は、ＤＣ部品のための制御および統制システムを備える。
【００４５】
そのような制御および統制システムは、システムに支配的な種々の状態への対応を確実にするのに役立つ。
【００４６】
さらなる好適な実施形態では、２次または３次中間ステーションの少なくとも１つが陸上ステーションであり、エネルギを発生させるためのシステムを制御するように構成された優れた制御システムを含む。
【００４７】
これは、エネルギが供給される電気ネットワークにシステムを適応させるため、かつ動作条件にシステムを一般的に適応させるために有利である。
【００４８】
さらなる好適な実施形態では、２次または３次中間ステーションの少なくとも１つが陸上ステーションであり、課金システムを含む。
【００４９】
このシステムの規模が限定される場合、陸上の立地により、ステーションの建設は技術的により容易になる。課金システムは、供給されるエネルギの適切な課金を得る可能性をもたらす。
【００５０】
さらなる好適な実施形態では、開閉装置および中間ステーションの少なくとも一部はリレー保護装置を含む。
【００５１】
そのような装置は、システムの障害を回避するための便利な手段を代表する。
【００５２】
さらなる好適な実施形態では、開閉装置および中間ステーションの少なくとも一部は、電流関連パラメータを測定するように構成された測定システムを含む。
【００５３】
これらのパラメータの測定は、システムの制御および統制に重要な役割を果たし、それを最適化するのを助ける。
【００５４】
さらなる好適な実施形態では、システムは、開閉装置および／または中間ステーションの少なくとも一部の間で情報信号および／または作動信号を伝送するように構成された信号システムを含む。
【００５５】
このようにしてシステムの様々な部分から情報を提供することは、制御のための別の重要なリンクである。作動信号は同様に、統制のために重要である。
【００５６】
さらなる好適な実施形態では、信号システムは、光ファイバ、ケーブル、音響信号手段、無線信号手段、および浮体から構成される群から選択される信号手段を含む。
【００５７】
これらの全ての信号手段を同じ１つのシステムで使用することができる。しかし、多くの場合、それらのうちの１つまたは少数だけが存在する。どの種類の信号手段を使用するかの最適選択は、外部条件、システムの規模、システムの精巧度等のような種々の態様によって異なる。
【００５８】
さらなる好適な実施形態では、発電装置集合体の少なくとも一部の固定子巻線は、固体絶縁を有するケーブルを含み、固体絶縁は内部半導体層および外部半導体層および中間絶縁体層を含む。
【００５９】
この種の固定子巻線はそれ自体公知であり、円形の形状の結果均質な電界が得られるので、有利な電気的性質を有する。そのような巻線により電圧を高く維持することができるので、発電装置集合体に関連して昇圧器を除去することができる。この種の巻線の利点は、本発明に係るシステムの発電装置集合体に使用されたときに特に増強される。
【００６０】
上述の本発明のシステムの好適な実施形態については、請求項１に従属する請求項に記載する。
【００６１】
本発明の方法によると、本発明またはその好適な実施形態のいずれかに係るシステムを電気ネットワークに接続することによって、電気エネルギが電気ネットワークに供給される。
【００６２】
本発明の電気ネットワークによると、それは本発明またはその好適な実施形態のいずれかに係るシステムに接続される。
【００６３】
本発明の方法および本発明のネットワークは、本発明のシステムおよびその好適な実施形態によって得られ、上で説明した相応する利点を提供する。
【００６４】
本発明の有利な実施例についての以下の記載により、添付の図面を参照しながら、本発明をより明瞭に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６５】
図１は、本発明に係るシステムの第１実施例を概略的に示す。
【００６６】
複数の発電装置集合体４ａ、５ａ、６ａ等は海中に配置され、海中の共通開閉装置１ａに接続される。複数のそのような開閉装置１ａ、１ｂ、１ｃ等は、ケーブル１６ａ、１６ｂ、１６ｃによって海中の１次中間ステーション１７ａに接続される。開閉装置１ａ、１ｂ、１ｃ等の各々は、複数の発電装置集合体に接続される。図では、各開閉装置は１０台の発電装置集合体に接続されるが、台数は変動することができ、５台から１５台の集合体が適切な範囲である。図示する実施形態で１次中間ステーション１７ａに接続される開閉装置１ａ、１ｂ、１ｃ等の台数は５であるが、２から１０の範囲内の任意の台数が適切であろう。
【００６７】
１次中間ステーション１７ａは、ケーブル１８によって２次中間ステーション１９に接続される。２次中間ステーション１９は、１０台の１次中間ステーション１７ａ、１７ｂ、１７ｃに接続される。
【００６８】
２次中間ステーション１９は、ケーブル１９１によって電気ネットワークに接続される。開閉器１９２によって、２次中間ステーション１９はネットワーク内の別の場所１９３、１９４、１９５等に接続することができる。
【００６９】
２次中間ステーション１９は、海中または陸上に配置することができる。図２は、システムの代替実施例を示す。図２のシステムは、より多数の発電装置集合体４ａ、５ａ、６ａ等を含み、かつシステムのさらなるレベルを含み、より大規模であるという点で、図１のそれとは異なる。
【００７０】
図２のシステムでは、発電装置集合体、開閉装置、および１次中間ステーションの配置は図１のそれと同様である。図２では、２次中間ステーション１９ａは、複数の２次中間ステーション１９ａ、１９ｂ、１９ｃ等の１つである。これらの２次中間ステーションの各々は、２次中間ステーション１９ａのそれと同様の、発電装置集合体、開閉装置、および１次中間ステーションのパターンに接続される。
【００７１】
２次中間ステーション１９ａは、ケーブル２０によって３次中間ステーション２１に接続される。３次中間ステーション２１には、同様の仕方で８台の２次中間ステーション１９ａ、１９ｂ、１９ｃ等が接続される。３次中間ステーション２１は、ケーブル２１１によって電気ネットワークに接続される。図１の実施例の場合と同様に、開閉器２１２があり、それを介して３次中間ステーションは別の場所２１３、２１４、２１５等に接続することができる。
【００７２】
３次中間ステーション２１には、電気エネルギ発生システムを制御するように構成された、優れた制御システム２１６を確立する機器が設けられる。ステーションにはまた、供給されるエネルギの課金に備えて課金システム２１７を確立する機器も設けられる。
【００７３】
図２に開示するシステムでは、各開閉装置に１０台の発電装置集合体が接続される。各発電装置集合体の典型的な電力レベルは約１０ｋＷであり、つまり各開閉装置からの出力は１００ｋＷである。各１次中間ステーションは５台の開閉装置に接続され、その結果５００ｋＷの出力が得られる。各２次中間ステーションは１０台の１次中間ステーションに接続され、結果的に５ＭＷの出力が得られる。３次中間ステーションは８台の２次中間ステーションに接続され、結果的に４０ＭＷの出力が電気ネットワークに供給される。
【００７４】
いうまでもなく、各開閉装置に接続される発電装置集合体の台数、各１次中間ステーションに接続される開閉装置の台数、各２次中間ステーションに接続される１次中間ステーションの台数、および３次中間ステーションに接続される２次中間ステーションの台数は変えることができる。そのような接続の典型的な数は、各レベルで２〜１５の範囲内とすることができる。システム内の接続数はいうまでもなく、異なるレベルおよび同一レベル内で変えることができる。システムはまた、複数の３次中間ステーション等を使用して、さらなるレベルに延長することもできる。
【００７５】
図３は、発電装置集合体に接続された開閉装置１ａを示す基本的配置概略図である。開閉装置１ａは海底Ｂに載置するように配置される。開閉装置１ａは、例えばコンクリート製とすることのできる底板１０３およびハウジング１０２によって形成される水密コンテナから構成される。開閉装置１ａは海底Ｂに固設される。複数の波力ユニットの発電装置４ａ〜９ａは、開閉装置ステーションに接続される。
【００７６】
各発電装置ユニット４ａ〜９ａは、ケーブル４２〜４６によって開閉装置ステーション１ａと電気的に接続され、ケーブル４２〜４６は、ハウジング１０２を貫通する引込線を介して、開閉装置ステーション内部の構成要素に接続される。電圧は、各ユニットから低電圧直流または交流電圧として供給される。
【００７７】
開閉装置ステーション１ａ内の構成要素は従来型のものであり、図には示されていない。これらの構成要素は半導体、変換器、遮断器、測定装置、リレー保護、サージダイバータ、および他の過電圧保護装置、接地手段、負荷結合器または切断器のみならず、変圧器も含む。
【００７８】
開閉装置ステーションは、引出しケーブル１６ａを介して送出直流または交流電圧、好ましくは高電圧を供給する。交流電圧は低い周波数を有し、３相または多相とすることができる。５０または６０Ｈｚのような標準周波数を使用することもできる。
【００７９】
受電低電圧は、開閉装置ステーション内の変圧器によって送出し高電圧に変換される。開閉装置ステーション内の変換器またはインバータは、ＤＣ‐ＡＣまたは逆の変換に必要なときに使用される。開閉装置１ａからの電圧は、図１に示すように１次中間ステーション１７ａに供給される。
【００８０】
１次中間ステーション１７ａは海底Ｂに固設され、ハウジング１７１および底板１７２によって形成される水密コンテナから構成される。１次中間ステーション１７ａは、図に単に象徴的に示した種々の構成要素、例えば整流器１７３、インバータ１７４、制御および統制システム１７５用の機器、変圧器１７６、リレー保護装置１７７、測定システム１７８用の機器、ならびに信号システム１７９用の機器を含むことができる。そのような構成要素は、代替的または相補的に、より高いレベルの開閉装置および中間ステーションに存在することができる。光ケーブル１８０が信号システム１７９用の機器に接続され、それを通してケーブル情報信号が１次中間ステーション１７ａとの間で送信することができる。いうまでもなく他の型の信号手段を代替的または相補的に使用することができる。
【００８１】
図２の発電装置集合体４ａ〜９ａは、波力発電装置として示されている。しかし該システムは、集合体１０ａおよび１１ａによってそれぞれ示すような、風によってまたは水の流れによって電力を供給される発電装置に適用される。
【００８２】
１０ａおよび１１ａによって表わされる型の集合体の場合、通常、回転発電装置が存在するが、４ａから９ａによって表わされる型の集合体の場合、リニア発電装置が適切である。
【００８３】
そのような集合体を図４に示す。
【００８４】
浮体４３は、海洋の表面Ａに浮遊するように構成される。波は浮体４３に往復上下動をもたらす。リニア発電装置４５は、底部に固着された底板４８を介して、海底に固設される。板はコンクリート製とすることができる。リニア発電装置の固定子４６ａ、４６ｃは底版４８に固着される。固定子は４つの垂直柱状積層スタックから構成され、図ではその２つだけが見える。発電装置の往復回転子４７は積層スタック間に配置され、ワイヤ２４によって浮体４３に接続される。回転子４７は永久磁性材体である。
【００８５】
底板４８は中心に配置された穴５０を有し、これと同軸的に、底部凹所４９が海底に形成される。凹所４９は適切に内張りすることができる。引張りばね５１が凹所４９の下端に固定され、ばねの他端は回転子４７の下端５２に取り付けられる。底板４８の穴５０および凹所４９の直径は、回転子４７がその中を自在に運動できるような大きさである。
【００８６】
海洋の表面Ａの波の運動のため、浮体４３が上下運動すると、この運動はワイヤ４４を介して回転子４７に伝達され、こうして回転子４７は積層スタック間で等価の往復運動を獲得する。こうして電流が固定子巻線に発生する。凹所４９は、回転子がその下降運動中に固定子全体を通過することを可能にする。引張りばね５１は、ワイヤ４４が常時ぴんと張った状態に維持されるように、下降運動に付加力を付与する。
【００８７】
図５は、開閉装置１ａの内部の可能な配置を示す。図示する実施例では、開閉装置１ａは３つの集合体４ａ、５ａ、６ａに接続される。各集合体は、図によるとバイポーラ接続で、遮断器または接触器３１および整流器３２を介してインバータ３３に接続される。回路図は、集合体４ａについてだけ描かれている。他の集合体５ａ、６ａは相応する仕方で接続されることは理解されるであろう。インバータ３３は、おそらく変圧器３４および／またはフィルタを介して、電気ケーブル１６ａに３相電流を供給する。整流器は、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、またはサイリスタ型の制御することのできるダイオードとすることができ、制御または非制御バイポーラコンポーネントを含む。ＤＣ側の電圧は並列もしくは直列に、または両方を組み合わせて、接続することができる。
【００８８】
図６は、発電装置集合体４ａ、５ａ、５ｂ等内の固定子巻線を形成するケーブル１００の断面図である。ケーブルの導電部１０１の外側に、内部半導体層１０２、外部半導体層１０４、および中間絶縁層１０３を含む固体絶縁体が存在する。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は、本発明の第１実施例に係るシステムを示す略図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施例に係るシステムを示す略図である。
【図３】図３は、図１および２のシステムの特定の構成要素の図である。
【図４】図４は、本発明に係るシステム内の発電装置集合体４の事例の側面図である。
【図５】図５は、本発明に係るシステム内の開閉装置の重要な構成要素の事例を示す略図である。
【図６】図６は、本発明に係るシステム内の発電装置集合体のケーブルおよび固定子巻線の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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