(57)【要約】【課題】洋上に配置された少なくとも１つの風力タービンが生成する電力の、陸上に配置された電力系統への送電を改善する。【解決手段】送電システムは、海底交流送電ケーブル（１２０）で生成された無効電力を少なくとも一部補償する補償ユニット（１４０）であって、洋上入力端と陸上出力端との間に位置する接続点において海底交流送電ケーブル（１２０）に電気的に結合されている補償ユニット（１４０）を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洋上に配置された少なくとも１つの風力タービン（１６０）が生成する電力を、陸上に配置された電力系統（１９０）に送電する送電システムであって、前記送電システム（１００）は、
前記少なくとも１つの風力タービン（１６０）に接続可能であり、前記少なくとも１つの風力タービン（１６０）が供給する第１の交流電圧レベルを第２の交流電圧レベルに変換する洋上トランス（１１０）と、
洋上入力端と陸上出力端を有し、前記入力端が前記洋上トランス（１１０）に接続されている海底交流送電ケーブル（１２０）と、
前記海底交流送電ケーブル（１２０）で生成された無効電力を少なくとも一部補償する補償ユニット（１４０）であって、前記洋上入力端と前記陸上出力端との間に位置する接続点において前記海底交流送電ケーブル（１２０）に電気的に結合されている補償ユニット（１４０）と、
を備えている、ことを特徴とする送電システム。
【請求項２】
前記海底交流送電ケーブル（１２０）の前記接続点は、前記海底交流送電ケーブル（１２０）の部分内に位置しており、該部分はケーブル中間点を含む、請求項１記載の送電システム。
【請求項３】
前記海底交流送電ケーブル（１２０）の前記部分は、前記海底交流送電ケーブル（１２０）の全長の４０％、特に２０％、さらに特に１０％の長さを有している、請求項２記載の送電システム。
【請求項４】
前記海底交流送電ケーブル（１２０）の前記部分の部分中間点は、前記ケーブルの中間点と位置的に一致している、請求項１から３のいずれか１項記載の送電システム。
【請求項５】
前記海底交流送電ケーブル（１２０）で生成された無効電力を少なくとも一部補償する別の補償ユニットをさらに備えており、
前記別の補償ユニットは、前記洋上入力端と前記陸上出力端との間に配置された別の接続点において前記海底交流送電ケーブル（１２０）に電気的に結合されており、
前記別の接続点および前記接続点は、互いに位置的に離間している、
請求項１記載の送電システム。
【請求項６】
前記海底交流送電ケーブル（１２０）は、３相ケーブルである、請求項１から５のいずれか１項記載の送電システム。
【請求項７】
前記補償ユニット（１４０）は、受動電気素子（１４２）を有している、請求項１から６のいずれか１項記載の送電システム。
【請求項８】
前記補償ユニット（１４０）は、少なくとも１つのリアクトル（１４２）を有しており、
前記少なくとも１つのリアクトル（１４２）のインダクタンスは、前記海底交流送電ケーブル（１２０）によって送電可能な交流電力の周波数に依存して選択される、請求項１から７のいずれか１項記載の送電システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのリアクトル（１４２）は、前記海底交流送電ケーブル（１２０）に対して接続および切断が可能である、請求項８記載の送電システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのリアクトル（１４２）は、能動フィルタおよび／または受動フィルタを有している、請求項６または７記載の送電システム。
【請求項１１】
前記補償ユニット（１４０）は、海水面の下に配置された海底ステーションとして実現されている、請求項１から８のいずれか１項記載の送電システム。
【請求項１２】
前記補償ユニット（１４０）は、海水面の上に配置されている、請求項１から８のいずれか１項記載の送電システム。
【請求項１３】
前記洋上トランス（１１０）は、前記風力タービン（１６０）の基礎に直接または間接的に取り付けられている、請求項１から１２のいずれか１項記載の送電システム。
【請求項１４】
前記陸上出力端に接続されており、前記電力系統（１９０）に接続可能な陸上トランス（１３０）をさらに備えており、
前記陸上トランス（１３０）は、前記第２の交流電圧レベルを、前記電力系統（１９０）の第３の交流電圧レベルに変えるよう構成されている、
請求項１から１３のいずれか１項記載の送電システム。
【請求項１５】
洋上入力端と陸上出力端とを有する海底交流送電ケーブル（１２０）を介して、陸上に配置された電力系統（１９０）に、洋上に配置された少なくとも１つの風力タービン（１６０）が生成する電力を送電する方法であって、
前記少なくとも１つの風力タービン（１６０）が供給する第１の交流電圧レベルを、（ｉ）一次側で前記少なくとも１つの風力タービン（１６０）に接続され、かつ、（ｉｉ）二次側で前記海底交流送電ケーブル（１２０）の前記洋上入力端に接続されている、洋上トランス（１１０）によって第２の交流電圧レベルに変えるステップと、
前記洋上入力端と前記陸上出力端との間に位置する接続点で前記海底交流送電ケーブル（１２０）に電気的に結合されている補償ユニット（１４０）によって、前記海底交流送電ケーブル（１２０）で生成される無効電力を少なくとも一部補償するステップと、
を含む、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洋上に設けられた少なくとも１つの風力タービンを含むウインドファームを陸上に配置された電力系統に接続する技術分野に関する。詳細には、本発明は、少なくとも１つの風力タービンが生成した電力を陸上に配置された電力系統に送電する送電システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
洋上ウインドファームが生成した電力は、交流または直流の陸への送電線によって陸上の電力系統に送電される。比較的短い距離については典型的には交流送電が用いられるが、交流ケーブルは容量性帯電に影響され、現実的に使用可能な長さはおよそ約１００ｋｍに制限される。
【０００３】
非特許文献１には、ウインドファームの個別の風力タービンが複数の列で設けられ、各列が多数の直列接続された風力タービンからなることが記載されている。この列は、バスバー、トランスおよび回路遮断器を備えた洋上トランスサブステーションにおいて相互接続されている。洋上トランスサブステーションは別個の基礎上に配置されている。
【０００４】
個別の風力タービンからの電力は、ある特定の発電機電圧で生成され、非特許文献１によれば、この電圧は、生成された電力の洋上トランスサブステーションへの送電のため、各風力タービンにおいて中間交流電圧レベルに変換される。中間交流電圧レベルの送電線は、各列において対応する個別の風力タービンを相互接続し、これらの列を洋上トランスサブステーションに接続する。洋上トランスサブステーションの基本的な役割は、連結された風力タービンからの交流電力を、中間交流電圧レベルから高交流電圧レベルに変換することである。中間交流電圧レベルはたとえば２４ｋＶであり、高交流電圧レベルはたとえば１５０ｋＶである。
【０００５】
非特許文献１には、さらに、海底交流送電ケーブルにおける損失／無効電力生成のために、補償用のリアクトルを海底交流送電ケーブルの各端部に接続して設けることが記載されている。しかし、既知の送電システムに関連した１つの問題は、直流送電のコンセプトと比較して経済的に有利な構成は未だ維持されるものの、システム構成によって交流送電の長さが約１００ｋｍに未だ制限されることである。
【０００６】
特許文献１には、発電機と、タワーと、タワーが設けられた基礎と、生成された電力を電力系統に送電するために発電機に接続されたトランスとを備えた風力タービンが開示されている。タワー、発電機およびトランスの重量は、風力タービンの基礎によってのみ支えられる。トランスはタワーの外側に取り付けられたプラットホーム上に配置される。
【０００７】
特許文献２には洋上風力タービンが開示されており、これは、タワーと、ロータヘッドと、少なくとも１つのロータブレードと、スイッチング装置および／またはトランスなどの電気サブシステムとを備えており、これらは風力タービンのタワーの外側に交換可能に配置された少なくとも１つの容器内に収容されている。容器はタワーに適合された支持骨格構造から懸架されている。この支持骨格構造は、容器を降ろし、再配置するためのケーブルシステムを有している。
【０００８】
特許文献３には、複数の洋上風力タービンが一領域にわたって分散されたウインドファームが開示されている。各洋上風力タービンは発電機と、発電機が生成した電力の電圧を上昇させるための第１の昇圧トランスとを備えている。各洋上風力タービンはケーブルによって別の第２の昇圧トランスに接続されており、このトランスは、当該領域に対して大きく離れて配置された電力系統にウインドファームが生成した全電力を送電するための、全ての洋上風力タービンに共通するメインケーブルに接続されている。洋上風力タービンはグループ内で相互接続されている。各グループは、該グループの範囲内に配置された個別の第２の昇圧トランスに接続されている。さらに、各第２の昇圧トランスは全ての洋上風力タービンに共通するメインケーブルに接続されている。各第２の昇圧トランスは各グループに属する１つの風力タービン内に設けられていてよい。第２の昇圧トランスは、各風力タービンの柱状構造上に配置されていてもよく、または、この柱状構造を支持する基礎上に配置されていてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＥＰ１０７１８８３Ｂ１
【特許文献２】ＥＰ１２４０４２６Ｂ１
【特許文献３】ＷＯ２００８／０３９１２１Ａ１
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】"Grid Connection and Remote Control for the Horns Rev 150 MW Offshore Wind Farm in Denmark" by Peter Christiansen et al.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
洋上に配置された少なくとも１つの風力タービンが生成する電力の、陸上に配置された電力系統への送電に対する改善の要求がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は独立請求項に記載の発明によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、洋上に配置された少なくとも１つの風力タービンが生成する電力を、陸上に配置された電力系統に送電する送電システムが提供される。上記送電システムは、（ａ）少なくとも１つの風力タービンに接続可能であり、少なくとも１つの風力タービンが供給する第１の交流電圧レベルを第２の交流電圧レベルに変換する洋上トランスと、（ｂ）洋上入力端と陸上出力端を有し、入力端が洋上トランスに接続されている海底交流送電ケーブルと、（ｃ）海底交流送電ケーブルで生成された無効電力を少なくとも一部補償する補償ユニットであって、洋上入力端と陸上出力端との間に位置する接続点において海底交流送電ケーブルに電気的に結合されている補償ユニットとを備えている。
【００１４】
本送電システムは、海底交流送電ケーブルの、洋上入力端および陸上出力端にそれぞれ対応する端部部分においてではなく、洋上入力端と陸上出力端との間に位置する接続点に対して無効電力補償を行い、全体の無効電力生成を信頼性のある有効なやり方で補償できる、という着想に基づいている。
【００１５】
本送電システムは、１つ以上の風力タービンを電力系統に接続するために用いてもよい。２つ以上の風力タービンを接続する場合、これらの２つの風力タービンは互いに直列または並列に接続されてもよい。３つ以上の風力タービンを接続する場合についても同じことが当てはまる。しかし、３つ以上の風力タービンを電力系統に接続する場合、風力タービンは直列および／または並列接続の任意の組み合わせで接続してもよい。
【００１６】
たとえば、ウインドファームは１つ以上の列で配置された複数の風力タービンを含み、各列において複数の風力タービンが直列接続されている。１つの列において「最後の風力タービン」または「最後の風力タービン」の施設に、中間電圧レベルから、電力を陸上に送電するために用いられるさらに高い電圧レベルに変換する昇圧トランスが設けられてもよい。
【００１７】
電気ケーブルにおける抵抗損失は電気ケーブルを通って流れる電力の（有効）電流の二乗に比例することが一般に知られている。したがって、洋上風力トランスは好ましくは、海底交流送電ケーブルにおける抵抗損失を低減するために、少なくとも１つの風力タービンが供給する電力の電圧レベルを上昇させるために用いられる。たとえば、洋上トランスは電圧レベル６６ｋＶから１３２ｋＶに上昇させる。しかし、これは一例に過ぎず、他の電圧への昇圧も用いることができる。
【００１８】
少なくとも２つの風力タービンを電力系統に接続する場合、洋上トランスは、互いに直列におよび／または並列に接続された全ての風力タービンに共通のトランスとして用いられてもよい。好ましくは、共通の洋上トランスは、風力タービンのうちの１つの基礎に設けられている。これには、洋上トランスのための別個の施設を構築する必要が無いという利点がある。
【００１９】
海底交流送電ケーブルは交流電力を洋上風力タービンから陸上トランスに搬送可能な任意の電気ケーブルであってよい。海底交流送電ケーブルは海水面の下を少なくとも部分的に延びる。
【００２０】
本発明の一実施形態では、海底交流送電ケーブルの接続点は、海底交流送電ケーブルの、ケーブル中間点を含む一部分に配置されている。
【００２１】
詳細には、海底交流送電ケーブルの特にキャパシタンスによって生じた無効電力をケーブル中間点を含む一部分において補償することにより、無効電力を許容可能な範囲に維持しながら、海底交流送電ケーブルの最大長さを長くすることができる。海底交流送電ケーブルのキャパシタンスに起因する無効電力損失のために約１００ｋｍを超えることができない既知の送電システムと比較して、本送電システムの海底交流送電ケーブルは１５０ｋｍひいては２００ｋｍの長さまで延長可能であり、海底交流送電ケーブルの中央に補償ユニットを取り付ける／結合することにより、ケーブルのキャパシタンスによって生じる無効電力量を許容可能な制限内に維持できる。
【００２２】
本発明の別の実施形態では、海底交流送電ケーブルの上記部分は、海底交流送電ケーブルの全長の４０％、特に２０％、さらに特に１０％の長さを有している。これには、補償ユニットが取り付けられる海底交流送電ケーブルの位置が海底交流送電ケーブルのおおむね中央部分であるという利点がある。結果的に、無効電力補償の効率を高めることができる。
【００２３】
本発明の別の実施形態では、海底交流送電ケーブルの上記部分の部分中間点は、ケーブルの中間点と位置的に一致している。これには、無効電力補償が、海底交流送電ケーブルのケーブル中間点に最も近い海底交流送電ケーブルのこの位置で実行可能であるという利点がある。これにより、無効電力補償の効率の改善が可能となる。
【００２４】
本発明の別の実施形態では、送電システムは、海底交流送電ケーブルで生成された無効電力を少なくとも一部補償する別の補償ユニットをさらに備えている。別の補償ユニットは、洋上入力端と陸上出力端との間に配置された別の接続点において海底交流送電ケーブルに電気的に結合されており、別の接続点および接続点は、互いに位置的に離間している。
【００２５】
洋上入力端と陸上出力端との間に少なくとも１つの別の補償ユニットを配置することにより、海底交流送電ケーブルの全長にわたって効率的な無効電力補償が実現されるという利点が得られる。洋上入力端と陸上出力端との間に、補償ユニット（すなわち、補償ユニットと少なくとも１つの別の補償ユニット）を少なくともおおよそ均一に分散させてもよい。この場合、海底交流送電ケーブルにわたって、特定数の補償ユニットを用いた無効電力補償が最適化される。
【００２６】
「均一に分散」とは、たとえば以下を意味する：
（Ａ）海底交流送電ケーブルがその全長にわたってほぼ同じ長さの所定数のケーブル部分に分割されている。
（Ｂ）この所定数は利用可能な補償ユニットの数と同じである。
（Ｃ）種々の補償ユニットの各１つが特定のケーブル部分に割り当てられている。
（Ｄ）種々の補償ユニットの各１つが各ケーブル部分の少なくともほぼ中間点に位置している。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、海底交流送電ケーブルは、３相ケーブルである。これには、電力が回転三相電流として海底交流送電ケーブルを通じて送られるという利点がある。
【００２８】
本発明の別の実施形態では、補償ユニットは、受動電気素子を有している。これには、能動電気素子が必要とされないという利点がある。したがって、補償ユニットは受動電気素子のみで実現できる。結果的に、補償ユニットは外部電源無しで動作できる。これにより、補償ユニットを洋上入力端と陸上出力端とのとくにほぼ中間に比較的簡単に実現できる。
【００２９】
本発明の別の実施形態では、補償ユニットは、少なくとも１つのリアクトルを有しており、少なくとも１つのリアクトルのインダクタンスは、海底交流送電ケーブルによって送電可能な交流電力の周波数に依存して選択される。
【００３０】
詳細には、海底交流送電ケーブルの異なる相の間に接続可能な少なくとも１つのリアクトルは、海底交流送電ケーブルのキャパシタ効果により生成される無効電力を少なくとも一部補償するインダクタンスを有してよい。この目的のため、リアクトルのインダクタンスは適宜選択可能である。この選択は、下記式を解くことにより海底交流送電ケーブルの全体または一部を補償するインダクタのサイズで開始することにより行うことができる：
ｗ＊Ｌ＝１／（ｗ＊Ｃ）
式中、ｗは角周波数［ｒａｄ／ｓｅｃ］であり、Ｌはリアクトルのインダクタンスであり、Ｃは海底交流送電ケーブルの全体または一部のキャパシタンスである。
【００３１】
少なくとも１つのリアクトルは一端において海底交流送電ケーブルに接続されており、他端において接地電位に接続されている。補償ユニットの位置に依存して、接地電位は海底のコネクタ装置により提供されてよく、または、海水面の上のコネクタによって提供されてもよい。
【００３２】
海底交流送電ケーブルにおける電力の周波数は、たとえば１６．７Ｈｚまたは５０Ｈｚである。しかし、特定の用途に依存して、海底交流送電ケーブルは他の周波数で電力を搬送してもよい。
【００３３】
本発明の別の実施形態では、少なくとも１つのリアクトルは、海底交流送電ケーブルに対して接続および切断が可能である。構成に依存して（特に海底交流送電ケーブルを通じた電力送電の量および／または強さに依存して）、少なくとも１つのリアクトルは、海底交流送電ケーブルに生じた無効電力の補償を向上するため、海底交流送電ケーブルに接続されてもよい。詳細には、補償ユニットが少なくとも２つのリアクトルを備える場合、最適な無効電力補償を実現するために、海底交流送電ケーブルを通じた電力送電に依存して選択的に、１つ以上のリアクトルを海底交流送電ケーブルに接続してもよい。
【００３４】
特定のリアクトルを海底交流送電ケーブルに対して接続するかまたは切断するかを決定するために計算またはシミュレーションを行ってもよい。このような計算またはシミュレーションは特に、電力負荷のサイズ（すなわち、海底交流送電ケーブルを通じて送電される電力の量）、海底交流送電ケーブルの種類、および／または、電力負荷の周波数に依存してもよい。
【００３５】
本発明の別の実施形態では、少なくとも１つのリアクトルは、能動フィルタおよび／または受動フィルタを有している。
【００３６】
能動フィルタはたとえばアナログフィルタまたはデジタルフィルタである。特に、アナログフィルタはフィルタ帯域が調整可能なように適合可能である。受動フィルタはたとえばインダクタンスを有する。これにより、特に、海底交流送電ケーブルにおける共振ピークを低減することにより、交流電力の送電を改善可能である。
【００３７】
本発明の別の実施形態では、補償ユニットは、海水面の下に配置された海底ステーションとして実現されている。これには、補償ユニットを接続するために、海底交流送電ケーブルの一部を海水面の上に持ち上げる必要が無いという利点がある。補償ユニットは、むしろ、海水面の下に位置する部分において海底交流送電ケーブルに接続可能である。
【００３８】
補償ユニットが何らの能動電気素子も有しない場合には、海底ステーション全体を、外部から供給される電源を何ら必要としない受動海底ステーションとして実現できることが指摘される。
【００３９】
本発明の別の実施形態では、補償ユニットは、海水面の上に配置されている。これは、たとえば、補償ユニットが海底交流送電ケーブルに、海水面の上に位置するまたは持ち上げられた海底交流送電ケーブルの一部分において、接続されることを意味する。これにより、補償ユニットは、適当な施設に取り付けることができる。施設は天然の施設（たとえば小島）および／または人造の（人工の）施設である。
【００４０】
本発明の別の実施形態では、洋上トランスは、風力タービンの基礎に直接または間接的に取り付けられている。これには、洋上トランスのための別個の基礎を構築する必要が無いという利点がある。
【００４１】
洋上トランスが風力タービンの施設基礎に直接取り付けられる場合、安定で信頼性ある機械的支持を確実にするため、適切なプラットホームを用いてもよい。洋上トランスが施設に間接的に取り付けられる場合、適当な取り付けを可能とするいくつかの異なる可能性が存在する。たとえば、洋上トランスは洋上トランスの保持に適したいくつかの保持手段によって担持されてもよい。保持手段は風力タービンのタワーに、または、風力タービンのタワーと基礎とを機械的に接続する連結部品に設けられていてもよい。
【００４２】
これに関して、洋上トランスとは別に、何らかの電気スイッチギアたとえば電気コンバータを適当な保持手段などの上に設けても良い。
【００４３】
洋上トランスが（および妥当であれば本送電システムの洋上に配置された他の電気装置も）、既存の風力タービンの施設、タワーまたは連結部品に設けられる場合、本送電システムは、既知の送電システムよりも廉価でコスト効率的な解決手段として実現可能である。
【００４４】
本発明の別の実施形態では、送電システムは、陸上出力端に接続されており、電力系統に接続可能な陸上トランスをさらに備えており、陸上トランスは、第２の交流電圧レベルを、電力系統の第３の交流電圧レベルに変えるよう構成されている。
【００４５】
本陸上トランスは、海底交流送電ケーブルの電圧レベルを電力系統の特定のレベルに変換するために用いることができる。海底交流送電ケーブルの電圧レベルおよび電力系統の電圧レベルに依存して、陸上トランスは、昇圧トランスまたは高圧トランスであってよい。たとえば、陸上トランスは（海底交流送電ケーブルの）１３２ｋＶの電圧レベルを（電力系統の）４００ｋＶの電圧レベルに変換する。繰り返すが、これらの電圧レベルも例示に過ぎず、他の電圧上昇または電圧降下も用いることができる。
【００４６】
本発明の別の実施形態では、洋上入力端と陸上出力端とを有する海底交流送電ケーブルを介して、陸上に配置された電力系統に、洋上に配置された少なくとも１つの風力タービンが生成する電力を送電する方法が提供される。該方法は、（ａ）少なくとも１つの風力タービンが供給する第１の交流電圧レベルを、（ｉ）一次側で少なくとも１つの風力タービンに接続され、かつ、（ｉｉ）二次側で海底交流送電ケーブルの洋上入力端に接続されている、洋上トランスによって第２の交流電圧レベルに変えるステップと、（ｂ）洋上入力端と陸上出力端との間に位置する接続点で海底交流送電ケーブルに電気的に結合されている補償ユニットによって、海底交流送電ケーブルで生成される無効電力を少なくとも一部補償するステップと、を含む。
【００４７】
また、本方法は、無効電力の補償を、海底交流送電ケーブルの洋上入力端と陸上出力端との間に位置する接続点に対して供給することにより、特に海底交流送電ケーブルのキャパシタンスにより生成された全ての無効電力を効果的に補償可能である、という着想に基づいている。海底交流送電ケーブルの最大長さは、許容可能な制限内に全体の無効電力を維持しつつ、長くすることができる。
【００４８】
本発明の実施形態について異なる対象について記載したことに留意すべきである。特に、いくつかの実施形態は方法カテゴリの請求項に関連して記載し、他の実施形態は装置カテゴリの請求項に関連して記載した。しかし、当業者は、上記および下記の記載から、他に言及しない限り、あるカテゴリの対象に属する特徴同士の任意の組み合わせの他に、異なる対象に関連する特徴同士、特に、方法カテゴリの請求項の特徴と装置カテゴリの請求項との間の任意の組み合わせが、本願書類に開示されるものとして見なされる。
【００４９】
本発明の上述の態様および別の態様は以下に記載の実施形態の例から明らかであり、実施形態の例を参照して説明される。本発明について、実施形態の例を参照して以下でより詳細に記載するが、本発明はこれに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に関連する、洋上に配置された風力タービンの群が生成する電力を陸上に配置された電力系統に送電するための送電システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１は、複数の洋上風力タービン１６０を備えた洋上ウインドファーム１５０を電力系統１９０に接続する送電システム１００を示す。
【００５２】
ここに記載される実施形態では、洋上ウインドファームは８４基の洋上風力タービン１６０を備えている。洋上風力タービン１６０の各２４基が１つのグループ１５５に分けられている。図１に示されるように、各グループ１５５は、１４基の洋上風力タービン１６０をそれぞれ含む、２つの並列接続されたサブグループ１５７を含む。各サブグループ１５７内で、洋上風力タービン１６０は直列接続されている。
【００５３】
記載された洋上ウインドファーム１５０の構成は、例に過ぎないことを述べておく。本願書類に記載される発明の範囲を逸脱すること無く、並列接続および直列接続された洋上風力タービン１６０の任意の組み合わせによって実現可能な他の構成も用いることができる。
【００５４】
ここに記載される送電システム１００は、３つの洋上トランス１１０を備えており、各洋上トランス１１０は各グループ１５５に割り当てられている。各洋上トランス１１０は、各グループ１５５の風力タービン１６０の１つの施設に直接または間接的に設けられている。
【００５５】
洋上トランス１１０が各風力タービン１６０の施設に直接取り付けられている場合、洋上トランス１１０の安定かつ信頼性ある機械的支持を確実にするため、記載されていない適当なプラットホームを用いてもよい。洋上トランス１１０が施設に間接的に取り付けられる場合、洋上トランス１１０を適切に取り付け可能とするいくつかの異なる可能性がある。たとえば、洋上トランスは洋上トランスの保持に適したいくつかの保持手段によって担持されてもよい。保持手段は風力タービン１６０のタワーに、または、風力タービン１６０のタワーと基礎とを機械的に接続する連結部品に設けられてもよい。
【００５６】
洋上トランス１１０の各出力は３相の海底交流送電ケーブル１２０に接続されている。３相の海底交流送電ケーブル１２０は、洋上ウインドファーム１５０が生成した電力を陸上トランス１３０に送る。陸上トランス１３０を介して、海底交流送電ケーブル１２０は電力系統１９０に接続されている。
【００５７】
特に、周波数、海底交流送電ケーブル１２０の形状および海底交流送電ケーブル１２０を通じて送られる電力の電圧に依存して、海底交流送電ケーブル１２０に無効電力が生じる。当業者に知られるように、無効電力生成は海底交流送電ケーブル１２０の寄生キャパシタンスに起因する。
【００５８】
ここに記載される実施形態によれば、生成された無効電力は、洋上トランス１１０が配置された洋上入力端と、陸上トランス１３０が配置された陸上出力端との間に敷設された海底交流送電ケーブルの中間点近くにおいて海底交流送電ケーブル１２０に結合された補償ユニット１４０によって少なくとも一部補償される。
【００５９】
図１に見られるように、補償ユニット１４０は、３つのリアクトル１４２を有している。各リアクトルは、３相海底交流送電ケーブル１２０の１つの相に割り当てられている。
【００６０】
ここに記載される実施形態によれば、直列接続された風力タービン１６０の１つのサブグループ１５７の出力電圧は約６６ｋＶである。洋上トランス１１０はこの電圧を１３２ｋＶの電圧レベルに上げる。これは、海底交流送電ケーブル１２０の電圧レベルである。最後に、陸上トランス１３０は、さらに、この電圧を４００ｋＶの電圧レベルに上昇させ、これは電力系統１９０の電圧レベルである。これに関して、図中の電圧レベルは例に過ぎないことを言及しておく。勿論、具体的構成に依存して、他の電圧レベルも対応する送電システムの種々の接続点に存在してもよい。
【００６１】
陸上トランス１３０は任意選択的なものであっても良いことをさらに言及しておく。これは、本発明のいくつかの実施形態では、電力系統の少なくとも一部は１３２ｋＶの電圧レベルを有し、したがって、洋上から到達する電力の電圧を変える必要が無いことを意味している。
【００６２】
図示したウインドファーム１５０とは別に、別の図示しないウインドファームがさらに、図示しない洋上トランスと別の陸上トランス１３０との間に延びる別の海底交流送電ケーブル１２０によって電力系統１９０に接続されてもよい。この別の海底交流送電ケーブルは、図１の左側に省略して示されている。
【００６３】
異なるウインドファームが異なる海底交流送電ケーブルを介して電力系統１９０に接続されている場合、海底交流送電ケーブルの陸上の出力端を互いに接続するバスバー１８０を設けてもよい。
【００６４】
「含む」、「有する」、「備える」の語は、他の要素またはステップを除くものではなく、「１つの」の語が用いられていない限り、複数を除くものではない。また、異なる実施形態と関連して記載された要素は、組み合わされてもよい。請求項中の参照符号は、特許請求の範囲を限定する者と理解されるべきでは無いことにも留意すべきである。
【符号の説明】
【００６５】
１００  送電システム
１１０  洋上トランス
１２０  海底交流送電ケーブル
１３０  陸上トランス
１４０  補償ユニット
１４２  リアクトル
１５０  ウインドファーム
１６０  風力タービン
１８０  バスバー
１９０  電力系統
【図１】
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【外国語明細書】
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