(57)【要約】【課題】風力発電機などを用いた流体力発電システムにおいて出力を効率よく取り出して利用することを可能にする。【解決手段】出力を直流に変換可能なフルコンバータを有し、少なくとも流体の卓越想定方向とは異なる方向に配列された２基以上の流体力発電機を有し、流体の卓越想定方向と異なる前記方向に配列された２基以上の前記流体力発電機から出力された各直流出力が一系統に取りまとめられ、前記系統に直流負荷設備が電力供給可能に接続されていることで、各々の発電機の出力が直流で引き出されるとともに、引き出した直流出力を取りまとめて直流負荷装置に電力供給することによって、送電損失を小さくすることができ、また負荷設備までの変換設備や、発電機ごとの電力変換機の負担を軽減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力を直流に変換可能なフルコンバータを有し、少なくとも流体の卓越想定方向とは異なる方向に配列された２基以上の流体力発電機を有し、流体の卓越想定方向と異なる前記方向に配列された２基以上の前記流体力発電機から出力された各直流出力が一系統に取りまとめられ、前記系統に直流負荷設備が電力供給可能に接続されていることを特徴とする流体力発電システム。
【請求項２】
前記流体力発電機から出力された各直流出力が、５００〜３０００Ｖの電圧を有していることを特徴とする請求項１記載の流体力発電システム。
【請求項３】
流体の卓越想定方向とは異なる前記方向に応じて二系統以上に取りまとめられ、前記各系統に前記直流負荷設備が接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体力発電システム。
【請求項４】
前記卓越想定方向とは異なる、複数の配列で前記流体発電機が設置されており、前記配列毎に前記出力が一または二以上の系統に取りまとめられ、各系統に前記直流負荷設備が接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体力発電システム。
【請求項５】
前記直流負荷設備が、水電解装置、二次電池およびキャパシタの１以上を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体力発電システム。
【請求項６】
前記直流負荷設備として充放電設備を有する場合、該充放電設備に対する充放電電力の制御により、他の直流負荷設備における装置の消費電力の変動を抑制することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体力発電システム。
【請求項７】
前記系統に取りまとめられた前記直流出力の一部を交流に変換して電力系統に供給するＤＣ／ＡＣ変換機を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の流体力発電システム。
【請求項８】
前記直流負荷設備への電力供給を制御することにより、系統連系する前記電力系統への電力供給の変動を抑制する制御部を備えることを特徴とする請求項７に記載の流体力発電システム。
【請求項９】
前記系統側の瞬時電圧低下事象に対し、前記直流負荷設備への直流出力を制御することで、流体力発電機の過回転を防止して運転継続させることを特徴とする請求項７または８に記載の流体力発電システム。
【請求項１０】
前記流体力発電機は、風力を流体力として用いることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の流体力電力システム。
【請求項１１】
前記流体力発電機は、潮力を流体力として用いることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の流体力電力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体力によって発電する複数の流体力発電機の出力を取り出して利用する流体力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体力によって発電する流体力発電機を用いた流体力発電システムの一つとして風力を利用したものが挙げられる。
従来の風力発電を用いた発電システムの例を図５に基づいて説明する。
風力発電機１００には、風力エネルギーを回転エネルギーに変換するロータ１０１と、ロータ１０１の回転を電気エネルギーに変換する同期型発電機１０２が搭載されている。同期型発電機１０２から出力される交流電力はロータ回転数に比例した周波数を持っており、このままでは電力系統に連系できないため、コンバータ１０３を介して直流電力に変換し、さらにインバータ１０４を通すことで電力系統の周波数と同期した交流出力を得ている。この後、トランス１０５で高圧化した上で、風力発電機１００から交流電力を引き出している。
複数の風力発電機１００を有するウインドファーム内の各風力発電機１００から引き出された交流線の各相をリンクさせ、最終的に一系統１１０に合流させる。続いて、交流出力は電力系統に送電する電力系統ライン１１１と水電解装置２０２に電力供給する直流負荷設備ライン１１２とに分岐される。電力系統ライン１１１では、必要に応じてトランス２００を介して昇圧し、電力系統に電力供給を行う。一方、直流負荷設備ライン１１２では、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）２０１を用いて任意電圧の直流出力に変換して水電解装置２０２に供給し、水電解装置２０２で補助燃料（水素）を生成する。
【０００３】
また、流体力発電システムとして、例えば特許文献１〜４に提案されている技術が提案されている。特許文献１では、風力又は流水利用によって得られた余剰電力で水電解し、水素と酸素の形で補助燃料などに活用する技術が提案されている。特許文献２では、風力発電機の変動出力成分を水電解装置にて消費し、安定電力を電力系統に供給するシステムが提案されている。また、特許文献３では、ＡＣ／ＤＣ変換装置とＤＣ／ＡＣ変換装置の間の直流リンク部の電力を利用した水電解装置が提案されている。さらに特許文献４では、水電解装置の寿命低下防止を目的として、風車のトルク変動を発電機の回転エネルギーとして吸収することで、安定電力を水電解装置に入力するシステムが提案されている。特許文献５では、複数基の風力発電機からなる直流リンクシステムについて提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２０８８９
【特許文献２】特開２００６−１６１１２３
【特許文献３】特開２００６−３４５６４９
【特許文献４】特開２００４−２６９９４５
【特許文献５】特開２００３−１８９６９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の風力発電では、直流負荷設備までの交直変換回数が多く、効率低下を招くとともに、流体力発電機が増えるほど電力変換機も増加し、設備コストや故障頻度も悪化するデメリットがある。さらに定格以下の風速領域では、風力発電機出力は風速の３乗に比例し、風速変動の激しい時間帯では、一秒あたりの出力変動幅が定格出力の半分に達することもある。そのため、水電解装置が併設されている場合、水電解装置の反応時定数は比較的長いことから、風車の発電機出力変動に機敏に対応することは困難である。また、水電解装置に無理に変動出力を供給した場合、セル電圧が許容範囲を超え、装置の故障や寿命低下を招くおそれがある。しかし、特許文献１〜３では、このような出力変動に対し、なんらの対策も講じられていない。
また、特許文献４では、トルク変動分を風車と発電機の回転エネルギーとして吸収することで発電出力を安定化させる技術を述べているが、強制的な風車回転数変動により、風車ブレードに過大な荷重が作用する。その結果、ブレードの疲労寿命の悪化を招く恐れがあり、推奨できる制御法ではない。
【０００６】
さらには、風力発電機一基ごとに水電解装置を設置した場合、対応しなければならない出力変動が大きい上、風車の故障やメンテナンス時は水電解装置の稼働ができなくなるため、設備を効率的に運用できない。したがって、複数の風車発電機出力を一基の水電解装置で利用するのが合理的といえる。複数基の風車出力を合成することで、定格出力で規格化した短周期の出力変動幅が低減でき、回転数変動によるブレードの疲労寿命悪化を緩和する対策も容易となる。
複数基の風車発電機出力を連系するにあたっては、図５に示すように現状では交流でリンクするのが一般的である。これに対し、フルコンバータを搭載している風車であれば、特許文献５のように風車同士を直流でリンクすることも可能である。交流リンク方式から直流リンク方式の変更により、各風車に設置されていたＤＣ／ＡＣインバータが不要になるため、設備コストおよびメンテナンス上のメリットが期待できる。
【０００７】
しかし、ゼロクロスのタイミングで安全に電路を遮断できる交流とは異なり、直流の遮断時にはアーク放電が起きやすく、設計に特別な配慮が求められる。特に、数ｋＶ以上の高電圧直流（ＨＶＤＣ）では遮断器は高価かつ大規模になることから、風力発電所への適用は現状困難である。特許文献５では、風力発電機で昇圧することを記載しているが、昇圧のための設備が多大になり経済的に見合うものではない。一方、直流電圧を低くすれば、太陽光発電所や鉄道などに既に実用化されており、遮断器も容易に入手可能である。
したがって、比較的低い電圧（例えば１０００〜１５００Ｖ）で風車同士の直流出力をリンクすることが有望な案であるが、ここでも以下に述べるような問題が生じる。
【０００８】
風力発電機同士の離隔距離は、後流に生じる乱流の影響を避けるため、長い場合は８００ｍ以上離す必要がある。このような風車群の電路距離は数ｋｍ以上に及ぶことも珍しくない。一方で、送電損失は、電圧の２乗に反比例する。このため、従来の交流方式では、損失を少なくするために各風車のトランスで高電圧（６．６ｋＶや２２ｋＶなど）に昇圧したうえで他風車とリンクしている。このようなＡＣ２２ｋＶの送電線と、ＤＣ１５００Ｖの送電線を比較すると、ＤＣ１５００Ｖの方が単純計算で２００倍以上の送電損失となる。例えば、断面積１００ｍｍ２の電線で２ＭＷの電力を１ｋｍ送電する際の送電効率は、ＡＣ２２ｋＶが９９．９９％に対し、ＤＣ１５００Ｖでは９６．８％にまで低下する。直流リンクによって機器構成を簡素化したとしても、送電だけで３％もの電力を失うのは大きなデメリットである。ひとつの対策案として、直流電線の断面積を４００倍程度に太くすることで同等の送電効率にできるが、今度は電線のコストが課題となる。
なお、上記では、流体力の代表として風力について記述したが、潮力等他の流体力についても同様の議論を適用することができる。
【０００９】
この発明は、上記の課題を解決するために発明されたものであり、直流リンクによって構成機器を簡素化するとともに、実用的な電圧の直流送電によっても送電損失を抑えられることができる流体力発電システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の流体力発電システムのうち第１の本発明は、出力を直流に変換可能なフルコンバータを有し、少なくとも流体の卓越想定方向とは異なる方向に配列された２基以上の流体力発電機を有し、流体の卓越想定方向と異なる前記方向に配列された２基以上の前記流体力発電機から出力された各直流出力が一系統に取りまとめられ、前記系統に直流負荷設備が電力供給可能に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
第２の本発明の流体力発電システムは、前記第１の本発明において、前記流体力発電機から出力された各直流出力が、５００〜３０００Ｖの電圧を有していることを特徴とする。
【００１２】
第３の本発明の流体力発電システムは、前記第１または第２の本発明において、流体の卓越想定方向とは異なる前記方向に応じて二系統以上に取りまとめられ、前記各系統に前記直流負荷設備が接続されていることを特徴とする。
【００１３】
第４の本発明の流体力発電システムは、前記第１〜第３の本発明のいずれかにおいて、前記卓越想定方向とは異なる、複数の配列で前記流体発電機が設置されており、前記配列毎に前記出力が一または二以上の系統に取りまとめられ、各系統に前記直流負荷設備が接続されていることを特徴とする。
【００１４】
第５の本発明の流体力発電システムは、前記第１〜第４の本発明のいずれかにおいて、前記直流負荷設備が、水電解装置、二次電池およびキャパシタの１以上を有することを特徴とする。
【００１５】
第６の本発明の流体力発電システムは、前記第１〜第５の本発明のいずれかにおいて、前記直流負荷設備として充放電設備を有する場合、該充放電設備に対する充放電電力の制御により、他の直流負荷設備における装置の消費電力の変動を抑制することを特徴とする。
【００１６】
第７の本発明の流体力発電システムは、前記第１〜第６の本発明のいずれかにおいて、前記系統に取りまとめられた前記直流出力の一部を交流に変換して電力系統に供給するＤＣ／ＡＣ変換機を有することを特徴とする。
【００１７】
第８の本発明の流体力発電システムは、前記第７の本発明において、前記直流負荷設備への電力供給を制御することにより、系統連系する前記電力系統への電力供給の変動を抑制する制御部を備えることを特徴とする。
【００１８】
第９の本発明の流体力発電システムは、前記第７または第８の本発明において、前記系統側の瞬時電圧低下事象に対し、前記直流負荷設備への直流出力を制御することで、流体力発電機の過回転を防止して運転継続させることを特徴とする。
【００１９】
第１０の本発明の流体力発電システムは、前記第１〜第９の本発明のいずれかにおいて、前記流体力発電機は、風力を流体力として用いることを特徴とする。
【００２０】
第１１の本発明の流体力発電システムは、前記第１〜第１０の本発明のいずれかにおいて、前記流体力発電機は、潮力を流体力として用いることを特徴とする。
【００２１】
本発明の各々の流体力発電機には、発電機の交流出力を直流に整流するフルコンバータが搭載されるものであってもよい。この整流素子に使用するデバイスとしては特に限定するものでは無いが、好ましくはダイオード、サイリスタ、トランジスタ、ＩＧＢＴ等が使用できる。
流体力発電機としては、水平軸風力発電機、垂直軸風力発電機、潮力発電機などが例示される。また水平軸風力発電機や出力変動抑制が可能な風力発電機と潮力発電機との組合せによりシステムを構成することも可能である。また、本発明の流体力発電機から出力される直流電圧の範囲は、本発明としては特定の範囲に限定されるものではないが、インバータや昇圧トランス等の設置を減らすためや、対応した遮断機が容易に入手できる等の理由から、５００〜３０００Ｖの範囲が望ましく、さらに下限を１０００Ｖ、上限を１５００Ｖとするのが一層望ましい。
また、複数の流体力発電機の直流出力をリンクさせる方法として、直列接続と並列接続が挙げられるが、本願発明としては特に限定するものではない。直列接続では地絡事故に対応するため、機器に高い耐電圧が求められることから、対地電圧を一定に維持できる並列接続がより好ましい。
【００２２】
直流負荷設備としては、固体高分子水電解装置、アルカリ水電解装置などの水電解装置、鉛電池、ニッケル水素電池、ナトリウム−硫黄（ＮａＳ）電池、リチウムイオン電池、レドックスフロー電池などの二次電池、電解コンデンサ、フィルムコンデンサ、電気二重層コンデンサなどのキャパシタの１以上の組合せ等が例示される。直流リンク電圧は一定に維持されているため、直流負荷設備の上流にＤＣ／ＤＣコンバータを設置し、二次電圧を調整することで、直流負荷設備の消費電力を調整可能とすることが好ましい。さらに、二次電池やキャパシタを直流負荷設備に用いている場合、系統供給電力の安定化や、故障復帰機能の強化に役立てるために、ＤＣ／ＤＣコンバータに双方向性を持たせることがより好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、各々の発電機の出力が直流で引き出されるとともに、引き出した直流出力を取りまとめて直流負荷装置に電力供給することによって、変換損失を小さくすることができ、また負荷設備までの変換設備や、発電機ごとの電力変換機の負担を軽減することができる。また、複数基の発電機からの出力を合成することで、定格出力で規格化した短周期の出力変動幅が低減でき、回転数変動によるブレードの疲労寿命悪化を緩和する対策も容易となる。さらに、直流リンクによって従来方式よりも構成機器を簡素化でき、設備コストおよびメンテナンス上のメリットが期待できるとともに、実用的な電圧の直流送電においても送電損失を大きく抑えられる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態の流体力発電システムにおける風力発電機の配置図を示す図である。
【図２】同じく、風力発電機の直流リンクを示す図である。
【図３】同じく、異なる配列の風力発電機の直流リンクを示す図である。
【図４】同じく、中間設備の詳細を説明する図である。
【図５】従来の交流リンクを用いた風力発電システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明の流体力発電システムにおける風力発電機の設置例について、図１に基づいて説明する。
各風力発電機１は、風力が卓越していると想定される卓越想定風向（卓越想定方向）と異なる方向（例えば直交方向）に沿って設置されている。この際に、卓越想定風向と直交する方向の風車配置は、ロータ径Ｄの３倍以上離せばよい。一方、卓越想定風向で前後に配列が異なる風力発電機１Ａでは、風力の上流にある風力発電機１がもたらす乱流の悪影響を避けるため、卓越想定方向に沿って風車ロータ径Ｄの１０倍以上離隔することが推奨される。なお、各風力発電機でロータ径がことなる場合、前後位置では、前方のロータ系径を基準にすればよく、卓越想定方向と異なる方向では隣接するロータ径のそれぞれで上記条件を満たしていればよい。
【００２６】
ところで、近年の大型風力発電機では、ロータ径が７０ｍを超えるものが多く、大きいものではロータ径が１４０ｍに達するものがある。ロータ径１００ｍの風力発電機を例にとると、卓越想定風向に並んだ風力発電機を直流リンクで接続する場合、直線距離で１ｋｍの送電距離となり、送電損失が無視できない。これに対し、卓越想定風向と直角方向に並んだ風力発電機を直流リンクで接続すれば、約１／３の距離で済むことになり、送電損失を低減できる。潮流においても同様の結論が得られる。
本願発明では、直流送電の送電損失の観点から、図２に示すように流体の卓越想定風向とは異なる方向に配列された複数の風力発電機の直流出力を結合し、一系統に取りまとめる。
【００２７】
以下に、流体力発電システムの概要を図２に基づいて説明する。
各風力発電機１は、風力エネルギーを回転エネルギーに変換するロータ２と、ロータ２の回転を電気エネルギーに変換する発電機３が搭載されている。発電機３から出力される交流電力はＡＣ／ＤＣコンバータ４により、５００〜３０００Ｖの直流に変換される。なお、本願発明としては、昇圧トランスを備えることも可能である。対応した電気機器が容易に入手できる等の理由から、本発明の実施形態で取り扱う直流リンク電圧は比較的低い値である１０００〜１５００Ｖ程度に設定するのが望ましい。
風力発電機１の直流電力は外部に引き出され、卓越想定風向と直交する方向に配置された複数の風力発電機１を有するウインドファーム内で互いに出力を並列にしてリンクさせ、一系統１０に合流させる。一系統１０は、中間設備２０内で電力系統ライン１１と直流負荷設備ライン１２に分岐する。
中間設備２０の設置場所は、リンクした発電機の配置から、直流送電線長さの合計ができるだけ短くなる位置を選定するのが好ましい。例えば、発電機が直線上に等間隔に３基並んだ配置では、中央の発電機近傍にこれらの設備を設置するのが最も適切である。
【００２８】
電力系統ライン１１では、ＤＣ／ＡＣコンバータ１３を経て電力系統周波数と同期した交流とし、昇圧トランス１４で昇圧し、電力系統に電力供給を行う。このように、直流負荷設備に電力供給する出力の一部を電力系統に供給する場合、直流から交流に変換する変換機や系統電圧まで昇圧するトランスなどを設置する。また、直流送電損失を小さくするためにも、変換器は直流負荷設備に近接して設置するのが好ましい。
また、直流負荷設備ライン１２では、降圧チョッパとなるＤＣ／ＤＣコンバータ１５に接続されて任意の電圧に降圧され、直流負荷設備として、水電解装置１６と二次電池やキャパシタなどからなる充放電装置１７に接続されている。水電解装置１６で生成された水素は、外部に供給することができる。直流リンク電圧は一定に維持されているため、直流負荷設備の上流に上記のようにＤＣ／ＤＣコンバータ１５を設置し、二次電圧を調整することで、直流負荷設備の消費電力を調整可能とすることが好ましい。さらに、二次電池やキャパシタを直流負荷設備に用いている場合、系統供給電力の安定化や、故障復帰機能の強化に役立てるために、ＤＣ／ＤＣコンバータに双方向性を持たせることがより好ましい。
【００２９】
さらに、中間設備２０における出力は制御器１８で検知されており、充放電装置１７に対する充放電電力の制御により、水電解装置１６の消費電力の変動を抑制することができる。水電解装置は大きな電圧変動を受けると、故障や寿命低下に至る恐れがあるため、水電解装置と並列にキャパシタや応答速度の速い二次電池を配置し、電圧変動を平滑化させることが好ましい。
また、制御器１８では、取りまとめられた出力変動がある場合、直流負荷設備への電力供給を制御することにより、電力系統への電力供給の変動を抑制することができる。
【００３０】
流体力発電機の稼働中に系統電圧が低下すると、発電機の負荷が急減するために、回転数が急増し、過回転に陥る恐れがある。過回転による損傷を避けるため、系統電圧低下を検知すると、従来のシステムでは回転体にブレーキをかけ、稼働を停止するようにしている。このため、系統が復旧したとしても、発電機の再稼働に時間を要するため、売電量の損失が避けられない。
これに対し、本発明の実施形態では、系統電圧低下時でも、システム内の直流負荷設備を発電負荷とすることで、発電機の過回転を防止することができる。 また、直流負荷設備が電力を受け入れられる限り、発電機の稼働を継続することができる。このため、系統復旧時に速やかに系統へ電力供給を再開することが可能である。
【００３１】
本発明の実施形態では、交直変換回数が従来発電システムよりも少なくすることができ、高効率が期待できる。また、電力変換機器も集約化でき、設備コスト低減やメンテナンス性の改善が見込まれる。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、従来発電システムで用いられるＰＣＳよりも部分負荷における電力ロスが少ないため、変動電力を水電解装置で消費する場合は従来発電システムよりも有利である。
また、上記構成では、定格電力、直流電圧、送電距離、送電線抵抗から計算される各発電機から中間設備へ電力の送電損失は、１％以下が望ましい。
このように、本実施形態では、交直変換回数が従来技術よりも少なくすることができ、高効率が期待できる。また、電力変換機器も集約化でき、設備コスト低減やメンテナンス性の改善が見込まれる。さらに、降圧チョッパはＰＣＳよりも部分負荷における電力ロスが少ないため、変動電力を水電解装置で消費する場合は従来技術よりも有利である。
【００３２】
なお、上記では、卓越想定方向と直交する方向に配列された風力発電機で一つの系統に取りまとめるものについて説明したが、複数の風力発電群においてそれぞれ一つの群に取りまとめて直流負荷設備に接続するようにしてもよい。卓越想定方向と直交する方向においても、長く風力発電装置が配列されている場合に、リンク長さの延長を抑えて損失を小さくすることができる。
【００３３】
例えば、風力発電機からなるファームにおいて、卓越想定風向に直交する配列で全ての風力発電機を同じ直流系統にリンクするのは経済的に非効率である場合がある。この場合は、互いに近接した風力発電機群のグループに分け、グループ単位で直流リンクすることができる。この場合、グループ間は高圧の交流線で接続した上で、系統へ電力供給する。
上記本発明によれば、発電機から直流負荷設備近傍までの送電距離が長い場合など複数の直流負荷設備近傍から電力をまとめて出力することで、直流リンクの送電ロスを低減することができる。
なお、卓越想定風向と異なる方向に配列された風力発電機では、ロータ径Ｄの２０倍以下の範囲で一つの直流リンクに取りまとめるのが望ましい。
【００３４】
一方、卓越想定方向で位置を変えて複数列のファームの風力発電機群が設置されている場合、複数列間の風力発電機の出力をリンクして取り出すと、リンク長さが長くなってしまう。この問題を解決するために、複数列の風力発電機から出力を取り出す電力システムについて図３、４に基づいて説明する。
【００３５】
この実施形態では、卓越想定方向と直交する方向に、複数の風力発電機１…１が配列されており、各風力発電機１では、互いにロータの径の３倍以上の間隔を有している。
また、卓越想定方向と直交する方向において、前記複数の風力発電機１とは異なる配列で複数の風力発電機１Ａ…１Ａが配列されており、各風力発電機１Ａでは、回転中心間隔で、ロータの径の３倍以上の間隔を有している。
また、複数の風力発電機１の配列と、複数の風力発電機１Ａの配列とは、回転面においてロータの径の１０倍以上の間隔を有している。
【００３６】
この実施形態では、複数の風力発電機１…１においてＤＣ１ｋＶが出力されて、各風力発電機１…１の中央に位置する風力発電機１の基部付近で、各出力が並列にして一系統１０に取りまとめられて直流中間設備２０に接続されている。直流負荷設備や系統連系設備などの設置場所は、リンクした流体発電機の幾何学的配置から、直流送電線長さの合計ができるだけ短くなる位置を選定するのが好ましい。
一方、複数の風力発電機１ＡにおいてＤＣ１ｋＶが出力されて、各風力発電機１Ａ…１Ａの中央に位置する風力発電機１Ａの基部付近で、各出力が並列にして一系統１０Ａに取りまとめられて直流中間設備２０Ａに接続されている。
なお、ここでは、中間設備２０と中間設備２０Ａとが同一の構成を有するものとして、中間設備２０について説明する。
【００３７】
中間設備２０では、一系統１０にまとめられ、さらに、電力系統ライン１１と直流負荷設備ライン１２とに分岐している。電力系統ライン１１ではＤＣ／ＡＣインバータ１３に接続され、直流１ｋＶから交流６６０Ｖに変換され、昇圧トランス１４によってＡＣ２２ｋＶに昇圧されて電力系統に接続されている。
直流負荷設備ライン１２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５に接続されて任意の電圧に降圧され、直流負荷設備として、水電解装置１６と充放電装置１７とに接続されている。水電解装置１６で生成された水素は、外部に供給することができる。
中間設備２０における出力は制御器１８で検知されており、充放電装置１７に対する充放電電力の制御により、水電解装置１６の消費電力の変動を抑制することができる。また、制御器１８では、取りまとめられた出力変動がある場合、直流負荷設備への電力供給を制御することにより、電力系統への電力供給の変動を抑制することができる。
【００３８】
中間設備２０および中間設備２０Ａで得られた交流電力や水素は、配列が異なるグループ間で連係して電力系統に交流出力を供給したり、水素をシステム内部または外部に供給することができる。すなわち、グループ間で高圧の交流線で接続した上で、系統へ電力供給する。また、水電解装置がある場合は、水素パイプラインをグループ間で共有することが望ましい構成である。
なお、交流出力は高電圧に昇圧されており、距離が離れた電力系統にも少ない損失で供給することができる。また、中間設備２０または中間設備２０Ａに至る損失を少なくできるように、ＤＣ／ＡＣインバータ１３や昇圧トランス１４は、中間設備２０、２０Ａ内やこれに近い位置に設置するのが望ましい。
【００３９】
上記実施形態では、卓越した風の想定方向とは異なる方向に隣接した風力発電機群をそれぞれグループ化し、各発電機の直流出力をリンクすることで、送電ロスが大きい直流送電距離を極力短くしつつ、設備コストの低減や高効率化が可能となる。
【００４０】
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１、１Ａ  風力発電機
２  ロータ
３  発電機
４  ＡＣ／ＤＣコンバータ
１０  一系統
１１  電力系統ライン
１２  直流負荷設備ライン
１３  ＤＣ／ＡＣインバータ
１４  昇圧トランス
１５  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１６  水電解装置
１８  制御部
２０、２０Ａ  中間設備
【図１】
2015040551.tif 000003
【図２】
2015040551.tif 000004
【図３】
2015040551.tif 000005
【図４】
2015040551.tif 000006
【図５】
2015040551.tif 000007