(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潮水運動から電力を発生させるシステムであって、前記システムは、
水中に配置されて潮水運動によって駆動され、回転速度に応じた周波数のＡＣ電力を生成する複数の電気タービンと、
陸上にかつ各々の前記タービンから遠隔に配置され、各々の前記タービンが生成するＡＣ電力をＤＣ電力へと変換するＡＣ／ＤＣコンバータ手段を有し、各々の前記タービンの回転速度を制御する駆動装置手段と、
前記ＤＣ電力を入力し、該ＤＣ電力をＡＣ電力に変換して、各々の前記タービンによって発生した電力を送電網に供給するＤＣ／ＡＣコンバータ手段と、
を備え、
前記駆動装置手段は、前記潮水運動の速度に応じて、複数の前記電気タービンに、複数の前記電気タービンの各々の運転効率を調整する制御信号を出力し、複数の前記電気タービンの回転速度及び／又は出力周波数を揃え、
前記ＤＣ／ＡＣコンバータ手段の出力周波数を前記送電網と適合させる制御が行われる
ことを特徴とする前記システム。
【請求項２】
前記駆動装置手段は、少なくとも１基の前記タービンを静止状態（ｓｔａｎｄｓｔｉｌｌ、停止）から回転させるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
潮水運動を電力エネルギーに変換し送電網に供給する方法であって、前記方法は、
水中に複数の電気タービンを配置し、潮水運動によって駆動させ、該電気タービンが回転速度に応じた周波数のＡＣ電力を生成し、
駆動装置手段により、前記潮水運動の速度に応じて、複数の前記電気タービンの各々の運転効率を調整する制御信号を出力し、複数の前記電気タービンの回転速度及び／又は出力周波数を揃え、
陸上にかつ各々の前記タービンから遠隔に配置された前記駆動装置手段により、各々の前記電気タービンの出力をＡＣ／ＤＣコンバータで直流電力に変換し、
変換された直流電力をＤＣ／ＡＣコンバータで送電網周波数に適合させて変換する
ことを特徴とする前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潮水運動（ｔｉｄａｌ  ｗａｔｅｒ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ、潮汐水の動き）から電力を発生させる装置に関するものであり、以下に限らないが特に、個別の発電機によって出力された電力のものと異なる周波数の送電網に固定周波数の電力を供給する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一連のタービンがそれぞれ風力によって駆動されて電気出力を生成する、いわゆるウィンドファーム（ｗｉｎｄ  ｆａｒｍｓ；風力発電基地、風力発電地帯）によって電力を発生させることが知られている。そのようなウィンドファームのいずれかの特定のタービンの運転効率は、タービンを駆動する流体のタービンブレードとの迎え角（ｔｈｅ  ａｎｇｌｅ  ｏｆ  ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ、入射角）によって決定され、タービンのいずれかの所定の回転速度について最大値を有する。
【０００３】
タービンブレードのピッチを調整することにより迎え角を制御することによって、または各タービンの固定子に対するタービンブレードの回転速度を調整することによって、ウィンドファームのタービンの効率を制御することが知られている。
【０００４】
現在、英国のような比較的長い海岸線を有する国において特に、潮水運動から電力を発生させることに相当の関心が存在する。潮汐駆動タービン（ｔｉｄａｌｌｙ  ｄｒｉｖｅｎ  ｔｕｒｂｉｎｅｓ）は一般に、沖合に浸漬されて、例えばプレゼンテーション“タイダル・タービン・テクノロジー（Ｔｉｄａｌ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）”（ピーター・フランケル（Ｐｅｔｅｒ  Ｆｒａｅｎｋｅｌ），クリエーティング・アン・オール・エナジー・フューチャー，アバディーン，２００１年２月２７〜２８日）に添付の文書に示されたように、各タービン上に延出する沖合塔に配置された制御装置によって制御される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この形式の既知の潮汐駆動タービンは、沖合塔に配置される電気制御装置の保守および修理の両方が難しく高額であり、また制御装置への海水の進入を防ぐために必要な電気的絶縁も装置のコストを増大させるという欠点を抱えている。さらに、ウィンドファームにおいて使用される既知の技法を潮汐駆動タービンに適用することに関係する相当の困難がある。詳細には、可変ピッチのブレードを有するタービンは、製造するのに複雑かつ高額であり、電気制御装置が各発電機に設置されるウィンドファームにおいて使用される装置は、制御装置が沖合に配置され海洋環境から保護されなければならない潮汐駆動タービンに適用するには極めて高額である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の好ましい実施形態は、上記の従来技術の不利益を克服しようとしている。
本発明のひとつの特徴によると、潮水運動から電力を発生させる装置であって、前記装置は、
それぞれの第１の電気信号を生成するために潮水運動によって駆動されるように適応された少なくとも１基の電気（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ、発電）タービンと、
当該または各々の前記タービンから遠隔に配置され、当該または各々の前記第１の電気信号を受信し、その効率を調整するために当該または各々の前記タービンの回転速度を制御し、当該または各々の前記タービンによって発生した電力を供給するために少なくとも１つの第２の電気信号を出力する、駆動装置手段と
を備えた前記装置が提供される。
【０００７】
当該または各々のタービンから遠隔に配置された制御手段を設けることによって、これは、沖合に配置される潮汐駆動タービンの場合、電気制御構成要素が陸上（ｏｎｓｈｏｒｅ、岸に沿って）に配置され得るという利益を提供する。これは、装置を保守および修理するうえでのコストおよび困難を著しく低減し、また、制御構成要素を保護するために必要な電気的絶縁の程度も著しく低減させる。さらに、本発明は、潮水流の速度が経時的には相当異なるが、所定の時間にその速度は、いくつかのタービンの設置によって占められた領域上では著しく変化しないという驚くべき発見に基づいている。これは、いくつかのタービンが、陸上に配置され、単一のケーブルによってタービンと接続された単一の制御装置によって制御されることを可能にする。これは転じて本発明を従来技術よりも著しく費用対効果が高いものにする。
【０００８】
本発明の装置はまた、それが、可変ピッチのタービンブレードを有する従来の装置よりも著しく単純な構成および保守のものであり、そのことはそうした従来技術の装置と比較して本発明の装置のコストを著しく低減するという利益を有する。さらに、駆動装置手段をタービンから遠隔に配置させることによって、装置に冗長性を付加するために付加的な駆動装置を設けることが可能であり、また各タービンに付加的な駆動装置を設けることに対して、付加的な駆動装置をタービンの１基以上に選択的に接続することによって、これは冗長性がより高い費用対効果で付加されることを可能にする。
前記装置は、さらにその効率を調整するために前記駆動装置によって当該または各々の前記タービンの回転速度を制御する際に使用するために少なくとも１つの第１の制御信号を供給するフィードバック手段をさらに含んでもよい。
好ましい実施の形態において、前記装置は、さらに、当該または各々の前記第２の電気信号を受信し、当該または各々の前記タービンによって発生した電力を供給するために少なくとも１つの第３の電気信号を出力する制御手段をさらに含み、前記制御手段は当該または各々の前記第３の電気信号の周波数を制御するように適応されている（ａｄａｐｔｅｄ）。
【０００９】
これは、当該または各々の前記タービンの効率を最大限にするのを可能にすると同時に、当該または各々の前記タービンによって発生する電力が固定周波数の供給送電網に効率的に伝送されることを可能にするという利益を提供する。
【００１０】
フィードバック手段は、少なくとも１つの前記第３の電気信号の周波数に応答して少なくとも１つの前記第１の制御信号を適用するように適応され得る。
【００１１】
フィードバック手段は、前記潮水運動の速度に応答して少なくとも１つの前記制御信号を前記制御手段に適用するように適応され得る。
これは、潮水運動の速度が時間とともに変化すると、当該または各々の前記タービンの効率が制御されることを可能にするという利益を提供する。
【００１２】
前記装置は、さらに、当該または各々の前記第１の電気信号を受信し、それに応答してＤＣ信号を前記駆動装置手段に出力するＡＣ／ＤＣコンバータ手段をさらに含んでもよい。
前記装置は、さらに、当該または各々の前記第２の電気信号を受信し、それに応答して前記第３の電気信号を出力する、ＤＣ／ＡＣコンバータをさらに含んでもよい。
前記駆動装置手段は、その効率を制限するために少なくとも１基の前記タービンの回転速度を制御するように適応されてもよい。
【００１３】
これは、１基以上のタービンによる過剰なエネルギー出力の場合に装置を損傷から保護するという利益を提供する。
前記駆動装置手段は、少なくとも１基の前記タービンの回転をその静止状態（ｓｔａｎｄｓｔｉｌｌ、停止）から生じさせるように適応されてもよい。
これは、タービンがその始動の間に摩擦力に打ち勝つのを助成するという利益を提供する。
【００１４】
本発明の他の特徴によると、潮水運動から電力を発生させる方法であって、前記方法は、
少なくとも１基の電気（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ、発電）タービンをそれぞれの第１の電気信号を生成させるために潮水運動によって駆動させることと、
当該または各々の前記タービンの回転速度を、その効率を制御するために当該または各々の前記タービンから遠隔に配置された駆動装置手段によって制御することと、
当該または各々の前記タービンによって発生した電力を供給するために前記駆動装置手段から少なくとも１つの第２の電気信号を出力することと
を含む前記方法が提供される。
前記方法は、さらに、前記駆動装置手段によって出力された少なくとも１つの電気信号の周波数に応答して当該または各々の前記タービン回転速度を制御する工程をさらに含んでもよい。
前記方法は、さらに、前記潮水運動の速度に応答して当該または各々の前記タービンの回転速度を制御する工程をさらに含んでもよい。
前記方法は、さらに、その効率を制限するために少なくとも１基の前記タービンの回転速度を制御する工程をさらに含んでもよい。
前記方法は、さらに、少なくとも１基の前記タービンの回転をその静止状態（ｓｔａｎｄｓｔｉｌｌ、停止）から生じさせるために前記駆動装置手段を使用する工程をさらに含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
ここで、本発明の好ましい実施形態を添付図面に関連して、単に例示にすぎずいかなる限定的意味ではなく説明する。
【００１６】
図１は、本発明を具体化している潮汐運転電気発生装置の概略図である。
図１に言及すれば、潮汐駆動電気発生装置１は一連のタービン２を備えており、タービンの各々は、当業者には周知のはずである方法を用いて、例えば浮遊ブイ（ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｂｕｏｙｓ；フローティングブイ、浮きブイ、浮標）から吊下されるか、または海底にケーブルによって固定されるなど、沖合場所の水面下に設置されている。各タービン２は、それぞれの発電機４に動力を供給するために水の潮汐流によって回転するブレード３を有しており、発電機はそれぞれの変圧器５を介してケーブル６および適切な開閉装置（ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）７にＡＣ電力を出力する。
【００１７】
ケーブル６は陸上に配置された別の変圧器８に接続されており、変圧器８はＡＣ／ＤＣコンバータを含んでいる駆動装置（ｄｒｉｖｅ）９の２つのＡＣ入力に接続されており、そのうちの一方の入力１０はケーブルによって制御フィードバック装置１１に接続されている。制御フィードバック装置１１は、潮汐流の速度を決定する流量計とすることもできるし、またはいずれかの特定の時間の潮汐流の速度に関する情報を含むルックアップテーブルを含んでもよい。
【００１８】
駆動装置９は、ＤＣ電気信号をケーブル１３でＤＣ／ＡＣコンバータ１４に出力し、後者は変圧器１５を介して固定周波数局地供給送電網（ｌｏｃａｌ  ｓｕｐｐｌｙ  ｇｒｉｄ；局所供給送電網、地域供給送電網）１６にＡＣ電力を出力する。駆動装置９はまた、当業者には周知のはずである方式で、駆動装置９から開閉装置７を経てタービンへ出力される信号の周波数の調整によって、各タービン２の回転速度を制御する。
【００１９】
図１に図示された装置の動作を以下に説明する。
【００２０】
個別のタービン２を通る潮水流の速度は任意の時間に個別のタービン間で著しく変わらないが、この速度が経時的には相当異なり得ることは当業者には理解されるはずである。各タービンの運転効率は各タービンの回転速度を制御することによって制御され、それは転じてタービンを駆動する流体とタービンのブレード３との間の迎え角（ｔｈｅ  ａｎｇｌｅ  ｏｆ  ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ、入射角）を制御する。
【００２１】
各タービン２の回転速度が、駆動装置９のコントローラによって、所定の効率で動作するように設定された場合、各発電機４によって出力される電気の周波数は、その回転速度に依存し、一般にタービンの全部について同じになるはずである。その後、電気出力信号は、駆動装置９に入力され、ＤＣ／ＡＣコンバータ１４および変圧器１５を経て局地送電網１６に出力される。しかし、タービン２によって出力される電気信号の周波数が送電網１６のそれと異なり得るので、駆動装置１９のコントローラはケーブル１３で出力された電気信号の周波数を変えることができる。その結果、変圧器１５によって局地供給送電網１６に供給されるＡＣ電力の周波数は、最適な電力伝送のために送電網１６のそれに適合され得る。駆動装置９は、ＤＣ／ＡＣコンバータ１４の出力周波数を送電網１６に適合させるフィードバックループ（図示せず）によって制御され得る。
【００２２】
通常運転の間にそれらが最大効率で動作するようにタービン２の回転速度を制御することに加えて、駆動装置９はまた、摩擦力に打ち勝つのを助成するために発電機の始動の間にタービン２を駆動するために使用され得る。さらに、過剰な電力出力に起因する発電機への損傷を防ぐために、駆動装置９はまた、タービンの運転効率を制限するために各タービンの回転速度を調整することもできる。
【００２３】
上記の実施形態が単に例示にすぎずいかなる限定的意味ではなく説明されており、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更および修正が可能であることが当業者には理解されるはずである。例えば、本発明が固定ピッチだけでなく可変ピッチのブレードを備えるタービンにより使用され得ることが理解されるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を具体化している潮汐運転電気発生装置の概略図である。
【図１】
0004698224.tif 000002