(57)【要約】【課題】可搬式電力システムおよびそのようなシステムを構成するための方法を提供する。【解決手段】様々な実施形態には、可搬式電力システムと、関連する輸送方法と、が含まれる。場合によっては、可搬式電力システムは、道路対応トレーラに適合するサイズのデュアルドライブガスターボ機械（ＧＴ）と、各々が等しい定格電力出力を有し、ＧＴ用の道路対応トレーラとは別個の一対の道路対応トレーラに適合するサイズの一対のダイナモ電気機械と、を含み、一対のダイナモ電気機械の各々は、デュアルドライブＧＴと結合して、ある場所に電力出力を提供するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可搬式電力システム（１０）であって、
道路対応トレーラ（４０）に適合するサイズのデュアルドライブガスターボ機械（ＧＴ）（２０）と、
各々が等しい定格電力出力を有し、前記ＧＴ（２０）用の前記道路対応トレーラ（４０）とは別個の一対の道路対応トレーラ（４０）に適合するサイズの一対のダイナモ電気機械（８０）と、を含み、前記一対のダイナモ電気機械（８０）の各々は、前記デュアルドライブＧＴと結合して、ある場所に電力出力を提供するように構成される、可搬式電力システム（１０）。
【請求項２】
前記一対の道路対応トレーラ（４０）は、各々が前記一対のダイナモ電気機械（８０）の一方を収容するサイズの２つの別個のトレーラ（４０）を含む、請求項１に記載の可搬式電力システム（１０）。
【請求項３】
前記一対のダイナモ電気機械（８０）の各々に対する前記電力出力定格は、約４０メガワット（ＭＷ）以下である、請求項１に記載の可搬式電力システム（１０）。
【請求項４】
前記一対のダイナモ電気機械（８０）の組み合わせた電力出力定格は、約５０ＭＷよりも大きい、請求項３に記載の可搬式電力システム（１０）。
【請求項５】
前記一対のダイナモ電気機械（８０）の各々は、前記デュアルドライブＧＴ（２０）の別個の端部に接続されて、前記場所で前記電力出力を提供するように構成される、請求項１に記載の可搬式電力システム（１０）。
【請求項６】
前記一対のダイナモ電気機械（８０）の各々は、約８０，０００キログラム以下の重量を有する、請求項１に記載の可搬式電力システム（１０）。
【請求項７】
前記一対の道路対応トレーラ（４０）に積み込まれた場合に、前記一対のダイナモ電気機械（８０）の各々は、隣接する地面（１１０）から約４メートルの最大高さを超えない、請求項１に記載の可搬式電力システム（１０）。
【請求項８】
前記一対の道路対応トレーラ（４０）の各々は、約３メートル幅以下の寸法を有する、請求項１に記載の可搬式電力システム（１０）。
【請求項９】
遠隔地への輸送のために３つの別個の道路対応トレーラ（４０）のセットに電力システム（１０）を積み込むステップであって、前記電力システム（１０）は、
デュアルドライブガスターボ機械（ＧＴ）（２０）と、
各々が等しい定格出力を有する一対のダイナモ電気機械（８０）と
を含む、ステップと、
前記遠隔地で前記電力システム（１０）を組み立てるステップと、を含み、前記組み立てるステップは、前記遠隔地で電力出力を提供するために前記一対のダイナモ電気機械（８０）の各々を前記デュアルドライブＧＴと結合するステップを含む方法。
【請求項１０】
前記結合するステップは、前記一対のダイナモ電気機械（８０）の各々を前記デュアルドライブＧＴ（２０）の別個の端部に結合するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記一対のダイナモ電気機械（８０）の各々に対する前記電力出力定格は、約４０メガワット（ＭＷ）以下である、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記一対のダイナモ電気機械（８０）の組み合わせた電力出力定格は、約５０ＭＷよりも大きい、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記一対のダイナモ電気機械（８０）の各々は、約８０，０００ｋｇ以下の重量を有し、前記積み込むステップは、クレーン（１００）を使用して前記電力システム（１０）を持ち上げるステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記３つの別個の道路適合トレーラ（４０）に前記電力システム（１０）を積み込む前記ステップは、隣接する地面（１１０）から約４メートル未満の最大高さの前記道路対応トレーラ（４０）の別個の１つに前記一対のダイナモ電気機械（８０）の各々を固定するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記電力システム（１０）を積み込む前記ステップは、
前記デュアルドライブＧＴ（２０）を第１の道路対応トレーラ（４０）に積み込むステップと、
前記一対のダイナモ電気機械（８０）のうちの第１のものを第２の道路対応トレーラ（４０）に積み込むステップと、
前記一対のダイナモ電気機械（８０）のうちの第２のものを第３の道路対応トレーラ（４０）に積み込むステップと
を含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、電力システムに関する。より詳細には、本明細書で開示される主題は、可搬式電力システムおよびそのようなシステムを構成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可搬式電力システムは、様々な用途で有益であり得る。例えば、一時的な動作中に、１つまたは複数のシステムに給電するために大型電源を使用することが有用な場合がある。さらに、従来の大規模な電力システムが実用的でない遠隔地では、可搬式システムが有益であり得る。しかしながら、従来の可搬式電力システムは、その輸送手段によって制限されている。これらの従来のシステムは、エンドユーザのニーズを満たすことができない可能性がある。
【発明の概要】
【０００３】
様々な実施形態には、可搬式電力システムと、関連する輸送方法と、が含まれる。第１の態様は可搬式電力システムを含み、可搬式電力システムは、道路対応トレーラに適合するサイズのデュアルドライブガスターボ機械（ＧＴ）と、各々が等しい定格電力出力を有し、デュアルドライブＧＴを有する道路対応トレーラに適合するサイズの一対のダイナモ電気機械と、を含み、一対のダイナモ電気機械の各々は、デュアルドライブＧＴと結合して、ある場所に電力出力を提供するように構成される。
【０００４】
第２の態様は、方法を含み、本方法は、遠隔地への輸送のために３つの別個の道路対応トレーラのセットに電力システムを積み込むステップであって、電力システムは、デュアルドライブガスターボ機械（ＧＴ）と、各々が等しい定格出力を有する一対のダイナモ電気機械と、を含む、ステップと、遠隔地で電力システムを組み立てるステップと、を含み、組み立てるステップは、遠隔地で電力出力を提供するために一対のダイナモ電気機械の各々をデュアルドライブＧＴと結合するステップを含む。
【０００５】
本開示のこれらのおよび他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付の図面と併せて、本開示の様々な態様の以下の詳細な説明から、より容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示の様々な実施形態による可搬式電力システムの概略図である。
【図２】本開示の様々な特定の実施形態による、図１の可搬式電力システムを輸送するためのトレーラの斜視図である。
【図３】本開示の様々な実施形態によるプロセスを示す流れ図である。
【図４】本開示の様々な特定の実施形態による、図３の流れ図のプロセスの概略図である。
【０００７】
本開示の様々な態様の図面は必ずしも一定の比率ではないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様だけを示すことを目的としており、したがって、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面においては、図面間で類似する符号は類似する要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書に示すように、開示される主題は、電力システムに関する。より詳細には、本明細書に開示する主題は、道路の移動制限を満たし、動的電力需要に適応するように構成された可搬式電力システムに関する。
【０００９】
以下の記載において、その一部を形成する添付の図面が参照されるが、これは本教示を実施することができる特定の例示的な実施形態の例証として示されるものである。これらの実施形態は、当業者が本教示を実施できるように十分に詳細に記載されており、本教示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を使用してもよく、また変更が行われてもよいことを理解されたい。したがって、以下の説明は、単なる例示である。
【００１０】
本明細書で述べるように、従来の可搬式電力システムは、その輸送手段によって制限される。これらの従来のシステムは、エンドユーザのニーズを満たすことができない可能性がある。例えば、従来の電力システムは、ある場所で電力を出力するためのダイナモ電気機械（例えば、発電機）と結合されたタービン（例えば、ガスタービン）を含む。このシステムの電力出力は、ダイナモ電気機械のサイズによって制限される。可搬式電力システムは道路を使用して輸送されるので、これらのシステムの電力出力（および適合性）は、それらの道路の輸送制限によって本質的に制限される。
【００１１】
従来の電力システムとは対照的に、様々な実施形態によれば、道路によって輸送され、動的電力出力を提供することができる可搬式電力システムが開示される。いくつかの特定の場合には、可搬式電力システムは、ガスターボ機械と、対応する道路対応トレーラ上を移動するようにサイズが決めされた一対の等しいサイズのダイナモ電気機械と、を含む。ガスターボ機械（ＧＴ）は、２つのダイナモ電気機械で同時に出力を提供するように構成されたデュアルドライブＧＴであってもよい。これらの場合には、等しいサイズのダイナモ電気機械は、一組の道路対応トレーラ上の電力システム全体の出荷を可能にし、そのようなシステムが配送され、組み立てられる効率をさらに高める。場合によっては、各ダイナモ電気機械は、約４０ＭＷ未満の定格メガワット（ＭＷ）電力出力を有する。特定の場合には、一対のダイナモ電気機械の組み合わせた電力出力定格は、約５０ＭＷよりも大きい。
【００１２】
いくつかの特定の実施形態では、方法は、道路対応トレーラにガスターボ機械を積み込むステップと、道路対応トレーラに第１のダイナモ電気機械を積み込むステップと、道路対応トレーラに第２のダイナモ電気機械を積み込むステップと、積載した道路対応トレーラを使用場所まで配送するステップと、を含む。場合によっては、本方法は、使用場所で道路対応トレーラを荷下ろしおよび／または組み立てるステップをさらに含む。荷下ろし／組み立てのプロセスは、ガスタービンターボ機械を、第１のダイナモ電気機械および第２のダイナモ電気機械に結合するステップを含むことができ、ダイナモ電気機械の各々は、ガスターボ機械の別個の端部で結合される。
【００１３】
図１は、特定の実施形態による可搬式電力システム１０の概略図である。様々な実施形態では、可搬式電力システム１０は、デュアルドライブガスタービンなどのデュアルドライブガスターボ機械（ＧＴ）２０を含むことができる。デュアルドライブＧＴ２０は、２つの出力シャフト３０を介してガス流の熱エネルギーを回転エネルギーに変換するための圧縮機部、燃焼器部およびタービン部などの従来のＧＴ構成要素を含むことができる。様々な実施形態では、これらの出力シャフト３０は、本明細書で説明するように、１つまたは複数のダイナモ電気機械と結合して電力出力を提供するように構成することができる。デュアルドライブＧＴ２０は、遠隔地への輸送のために道路対応トレーラ４０に適合するようなサイズにすることができる（図２）。本明細書で使用される場合、「遠隔地」という用語は、道路によって到達することができ、可搬式電力システム１０の現在の位置とは異なる任意の位置を指す。道路対応トレーラ４０は、道路上で押されたり、引っ張られたり、他の方法で移動されたりすることができる輸送車両を含むことができる。本明細書で説明するように、道路を使用する物理的に大きなシステムの輸送は、特に難しい場合がある。様々な国、州、地方自治体などは、例えば、道路の摩耗や近くの構造物との隙間（陸橋または橋梁）などに起因して、道路上で運ばれる荷重の大きさと重さに制限がある。これらの制限は場所によって異なる場合があるが、既存の道路を使用して輸送するのが困難な場合がある。
【００１４】
図２は、構成要素（例えば、本明細書に記載されているようなデュアルドライブＧＴ２０またはダイナモ電気機械）を支持するためのプラットフォーム５０を有する例示的な道路対応トレーラ（または単にトレーラ）４０を示す。プラットフォーム５０は、プラットフォーム５０を道路に沿って輸送するための一組のホイール６０と結合することができる。トレーラ４０は、トラックに接続するためのカプラー７０（例えば、１つまたは複数のヒッチなど）、ならびにステアリング制御、駆動アクセルなどの従来のトレーラ構成要素をさらに含むことができることが理解される。場合によっては、道路対応トレーラの高さは約４メートル以下、幅は約３メートル以下、車軸あたりの重量は約１０，０００キログラム（ｋｇ）以下である。これらの寸法は、欧州連合（ＥＵ）などの１つまたは複数の管轄区域での道路交通制限に準拠することができる。
【００１５】
図１に戻って、様々な実施形態では、電力システム１０は、発電機またはポンプなどの一対のダイナモ電気機械（「ダイナモ」）８０をさらに含むことができる。特定の場合には、ダイナモ電気機械８０は発電機を含む。これらのダイナモ電気機械８０は、等しく定格の電力出力を有することができるので、ある荷重（または荷重の範囲）で動作するときにほぼ等しい電力量を出力するように定格される。ダイナモ電気機械８０は、等しく荷重がかかると、デュアルドライブＧＴ２０よりも高い定格出力能力を有することができ、その結果、電力システム１０の定格出力は、デュアルドライブＧＴ２０の性能（これは入口気温、高度、燃料タイプなどに依存する）に基づく。一実施例では、各ダイナモ電気機械８０は、華氏６０度（約１５℃）で約４０メガワット（ＭＷ）の定格出力能力を有することができ、その結果、対になるとダイナモ電気機械８０の組み合わせた能力は約８０ＭＷになる。しかし、デュアルドライブＧＴ２０は、その周囲温度（この例では）では５０ＭＷの電力しか供給できない可能性がある。これらの場合、デュアルドライブＧＴ２０の性能は、電力システム１０の最大出力を制御する。
【００１６】
一対の各ダイナモ電気機械８０は、コイルのセットと共に、ロータおよびステータなどの従来のダイナモ電気機械の構成要素を含むことができる。各ダイナモ電気機械８０は、ＧＴ２０の出力シャフト３０の１つと結合し、出力シャフト３０の回転運動を電気エネルギーに変換するように構成された（例えば、サイズが決められた）入力シャフト９０を含む。図１に示すシャフト結合は、単に概略的なものであり、実際の結合構成を示すことを意図するものではない。任意の従来のシャフト結合を使用して、ＧＴ２０および各ダイナモ電気機械８０を結合することができることが理解される。特定の場合には、各ダイナモ電気機械８０は、約４０ＭＷ以下の電力定格出力を有する。いくつかのより特定の場合では、各ダイナモ電気機械８０は、約３５ＭＷ以下の出力定格を有し、場合によっては、約３０ＭＷ以下の出力定格を有してもよい。様々な実施形態では、一対のダイナモ電気機械８０の組み合わせた電力出力定格は、約５０ＭＷより大きい。特定の場合では、各ダイナモ電気機械８０は、８車軸トレーラでは約８０，０００ｋｇ未満（すなわち、車軸あたり約１０，０００ｋｇ）の重量を有する。
【００１７】
各ダイナモ電気機械８０は、デュアルドライブＧＴ２０を輸送するために使用される道路対応トレーラ４０とは異なることができる一対の別個の道路対応トレーラ４０（図２）に適合するようにサイズが決められている。換言すれば、道路対応トレーラ４０の各々は、一対のダイナモ電気機械８０のうちの一方、またはデュアルドライブＧＴ２０に適応するようなサイズである。各ダイナモ電気機械８０のサイズがその最大定格出力に関連するので、電力システム１０は、種々のサイズ／出力のダイナモ電気機械８０を収容するように構成される。
【００１８】
図３は、図４を参照してさらに説明する、様々な実施形態による遠隔地に電力システム（例えば、電力システム１０）を構成する方法におけるプロセスを示す流れ図を示す。図示するように、プロセスは、以下を含むことができる。
【００１９】
プロセスＰ１：遠隔地に輸送するための３つの別個の道路対応トレーラ４０のセットに電力システム１０を積み込む（図４）。様々な実施形態では、このプロセスは、一対のダイナモ電気機械８０Ａ、８０Ｂのそれぞれを道路対応トレーラ４０Ａ、４０Ｂに積み込み、デュアルドライブＧＴ２０を別個の道路対応トレーラ４０Ｃ（図４）に積み込むステップを含むことができる。この積込みプロセスは、任意の順序で実行することができ、例えば最初にＧＴ２０を、次にダイナモ電気機械８０Ａ、８０Ｂを、またはその逆に、または最初に１つのダイナモ電気機械８０Ａを、次にＧＴ２０を、次に第２のダイナモ電気機械８０Ｂを積み込んでもよい。いくつかの実施態様によれば、積込みプロセスは、クレーン１００（バックグラウンドで示す）を使用して電力システム１０（ダイナモ電気機械８０およびデュアルドライブＧＴ２０などの別個の構成要素を含む）を持ち上げるステップを含む。場合によっては、積込みプロセスは、隣接する地面１１０から約４メートル以下の最大高さ（ｈｍ）で一対のダイナモ電気機械８０を道路対応トレーラ４０Ａ、４０Ｂの別個のものに固定するステップをさらに含むことができる。すなわち、ダイナモ電気機械８０は、各トレーラ４０のプラットフォーム５０にクランプされ、縛られ、ボルト止めされるか、さもなければ結合され、プラットフォーム５０に結合された後に、道路にも適合する高さを有することができる。
【００２０】
プロセスＰ１Ａ（オプション）：別個の積載した道路対応トレーラ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを遠隔地に輸送する。いくつかの実施形態では、このプロセスは、道路上で道路対応トレーラ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを運転するか、または他の方法で移動させるステップを含む。このプロセスは、道路対応トレーラ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃをトラックまたは他のホイールベースの輸送機械などの１つまたは複数の輸送装置に結合するステップ、および道路対応輸送装置を遠隔地まで運転するステップをさらに含むことができる。
【００２１】
プロセスＰ２：遠隔地で電力システム１０を組み立てる。図１は、本明細書で説明するように組み立てられた電力システム１０を示す。様々な実施形態では、電力システム１０を組み立てるプロセスは、ダイナモ電気機械８０の各々をデュアルドライブＧＴ２０に結合するステップを含む。場合によっては、ダイナモ電気機械８０は、（例えば、ＧＴ２０の出力シャフト３０および各ダイナモ電気機械８０の入力シャフト９０における従来のシャフト結合により）デュアルドライブＧＴ２０の別個の端部１２０（図１）に結合される。
【００２２】
組み立てられた電力システム１０は、遠隔地に柔軟な電力出力を提供するように構成される。すなわち、組み立てられた電力システム１０は、第２の定格レベル（例えば、２ＸＭＷ出力）までの第１の定格レベル（例えば、ＸＭＷ出力）で電力出力を提供することができる。組み立てられた電力システム１０は、単一のダイナモ電気機械を使用する従来の可搬式システムより大きな出力を提供することができるが、それはそのような単一のダイナモ電気機械構成の電力出力は、そのサイズ（したがって、道路を移動する能力）によって制限されるからである。さらに、組み立てられた電力システム１０は、（従来の大規模なダイナモ電気機械に比べて）ダイナモ電気機械のより小さいサイズのために、道路を経由して容易に輸送し、短期間に組み立てることができる。さらに、場合によっては電力システム１０は両方のダイナモ電気機械８０を利用することができるが、それ以外の場合には、ダイナモ電気機械８０の一方を待機モードに保持し、バックアップまたは補助ダイナモ電気機械として動作させることができる。場合によっては、デュアルダイナモ電気機械８０の構成は、電力供給用途に柔軟性を提供するのに有益であり得る。例えば、特定の実施形態では、ダイナモ電気機械８０の一方で電力を生成し、他方のダイナモ電気機械８０を電力網を安定化するために（例えば、同期進相機として）使用することができる。さらに他の特定の場合では、待機モードで１つのダイナモ電気機械８０を使用することにより、動的需要シナリオにおいてより効率的な電力出力を提供することができる。
【００２３】
様々な実施形態では、本明細書に記載されたプロセスは、遠隔地に可搬式電力を提供することを、例えば電力システム１０を１つまたは複数の遠隔地に提供することを助けるために、周期的に（例えば、ｙ期間当たりｘ回のスケジュールに従って、および／または連続して）反復する（繰り返す）ことができる。
【００２４】
本明細書に記載したプロセスでは、明示的に記載していないが他のプロセスを実行することができ、プロセスの順序は様々な実施形態に従って並べ替えることができることを理解されたい。加えて、１つまたは複数の記載のプロセスの間に中間のプロセスを実行してもよい。本明細書に記載したプロセスの流れは、様々な実施形態を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００２５】
様々な実施形態では、互いに「結合される」ものとして記載された構成要素は、１つまたは複数のインターフェースに沿って接合されてもよい。いくつかの実施形態では、これらのインターフェースは、別個の構成要素間の接合部を含むことができ、他の場合には、これらのインターフェースは、強固におよび／または一体的に形成された相互接続を含むことができる。すなわち、場合によっては、互いに「結合された」構成要素を同時に形成して、単一の連続的な部材を画定することができる。しかしながら、他の実施形態では、これらの結合された構成要素は、別個の部材として形成され、その後に、既知のプロセス（例えば、はんだ付け、締結、超音波溶接、接着）によって接合することができる。様々な実施形態では、「結合された」として説明される電子構成要素を、これらの電子構成要素が互いにデータを通信できるように、従来の有線および／または無線手段を介してリンクすることができる。
【００２６】
本明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意の装置またはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。
【符号の説明】
【００２７】
１０  可搬式電力システム
２０  デュアルドライブガスターボ機械（ＧＴ）、デュアルドライブＧＴ
３０  出力シャフト
４０  道路対応トレーラ
４０Ａ  道路対応トレーラ
４０Ｂ  道路対応トレーラ
４０Ｃ  道路対応トレーラ
５０  プラットフォーム
６０  ホイール
７０  カプラー
８０  デュアルダイナモ電気機械、ダイナモ電気機械
８０Ａ  ダイナモ電気機械
８０Ｂ  ダイナモ電気機械
９０  入力シャフト
１００  クレーン
１１０  地面
１２０  端部
Ｐ１  プロセス
Ｐ１Ａ  プロセス
Ｐ２  プロセス
【図１】
2019085101.tif 000003
【図２】
2019085101.tif 000004
【図３】
2019085101.tif 000005
【図４】
2019085101.tif 000006
【外国語明細書】
2019085101000001.pdf