(57)【要約】  本発明は、風力タービンコントローラー１１１とプラットフォームコントローラー１１０との間で浮体式風力タービン１０１の制御を協調する方法、装置、及びコンピュータープログラム製品に関する。上記浮体式風力タービン１０１の上記協調制御に基づき、１つ若しくは複数の風力タービン制御システム及び／又は１つ若しくは複数のプラットフォーム制御システムを変更してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとの間で浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、
前記浮体式風力タービンの前記協調制御に基づき、１つ又は複数の風力タービン制御システム及び／又は１つ又は複数のプラットフォーム制御システムを変更するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記制御を協調するステップは、
風力タービン及び／又は前記浮体式風力タービンのプラットフォームに関する１つ又は複数の因子を示すデータを前記風力タービンコントローラーと前記プラットフォームコントローラーとの間で受信及び／又は送信するステップを含む方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記協調制御に基づき風力タービン制御システム及び／又はプラットフォーム制御システムを変更するステップは、
少なくとも前記プラットフォームに関する１つ又は複数の因子を示すデータに基づき、前記風力タービン制御システムに対する前記変更を決定するステップ、及び／又は、
少なくとも前記風力タービンに関する１つ又は複数の因子を示すデータに基づき、前記プラットフォーム制御システムに対する前記変更を決定するステップ、
を更に含む方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法であって、
風速と風向との測定値に対応するデータを前記風力タービンコントローラーにおいて受信するステップと、
前記風速と前記風向とに対応する前記データを前記プラットフォームコントローラーに送信することによって、前記浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、
前記風速と前記風向とに対応する前記受信したデータに基づき、前記プラットフォームコントローラーによって前記プラットフォームのバラストシステムを変更するステップと、
を更に含む方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記風力タービンコントローラーによって、前記風力タービンが始動予定であることを特定するステップと、
前記風力タービンコントローラーによって、前記風速と前記風向との測定値に対応する前記データを要求するステップと、
を更に含む方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の方法であって、前記浮体式風力タービンに作用する前記風速と前記風向とによって生じる前記浮体式風力タービンの傾斜に逆らうように、前記プラットフォームコントローラーによってバラスト配分を決定するステップを更に含む方法。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか一項に記載の方法であって、
前記バラストシステムの前記変更が完了したか又は所定の完了閾値内であることを、前記プラットフォームコントローラーから前記風力タービンコントローラーに知らせるステップを更に含む方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法であって、
ヨー誤差値に対応するデータを前記風力タービンコントローラーにおいて受信するステップと、
前記ヨー誤差値に対応する前記データを前記プラットフォームコントローラーに送信することによって、前記浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、
前記ヨー誤差値に対応する前記受信したデータに基づき、前記プラットフォームコントローラーによって前記プラットフォームのバラストシステムを変更するステップと、
を更に含む方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記ヨー誤差値に基づき、前記風力タービンが自身のヨー位置を変更するところであることを特定するステップを含む方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の方法であって、
前記風力タービンが自身のヨー位置を変更することによって生じる前記浮体式風力タービンの傾斜に逆らうように、前記プラットフォームコントローラーによってバラスト配分を決定するステップを更に含む方法。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法であって、
前記バラストシステムの前記変更が完了したか又は所定の完了閾値内であることを、前記プラットフォームコントローラーから前記風力タービンコントローラーに知らせるステップを更に含む方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法であって、
前記浮体式風力タービンに影響する海象状態に関するデータを前記プラットフォームコントローラーにおいて受信するステップと、
前記海象状態に対応する前記データを前記風力タービンコントローラーに送信することによって、前記浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、
少なくとも前記海象状態に対応する前記受信したデータに基づき、前記風力タービンコントローラーによって推力下限を設定するステップと、
を更に含む方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法であって、
前記浮体式風力タービンのチルト角とロール角とに関するデータを前記プラットフォームコントローラーにおいて受信するステップと、
前記チルト角と前記ロール角とに対応する前記データを前記風力タービンコントローラーに送信することによって、前記浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、
少なくとも前記チルト角と前記ロール角とに対応する前記受信したデータに基づき、前記風力タービンコントローラーによって推力下限を設定するステップと、
を更に含む方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法であって、前記タービンコントローラーと前記プラットフォームコントローラーとは同じコントローラーである方法。
【請求項１５】
風力タービンコントローラー及びプラットフォームコントローラーであって、前記風力タービンコントローラーと前記プラットフォームコントローラーとの間で制御が協調される風力タービンコントローラー及びプラットフォームコントローラーと、
前記協調制御に基づき、１つ若しくは複数の風力タービン制御システム及び／又は１つ若しくは複数のプラットフォーム制御システムを変更するように構成される手段と、
を備える浮体式風力タービン。
【請求項１６】
請求項１５に記載の浮体式風力タービンであって、
前記風力タービンコントローラーと前記プラットフォームコントローラーとは、前記風力タービンコントローラーと前記プラットフォームコントローラーとの間でデータを受信及び／又は送信するように構成され、前記データは、風力タービン及び／又は前記浮体式風力タービンのプラットフォームに関する１つ又は複数の因子を示す浮体式風力タービン。
【請求項１７】
請求項１６に記載の浮体式風力タービンであって、前記協調制御に基づき、前記風力タービン制御システム及び／又は前記プラットフォーム制御システムを変更するように構成される前記手段は、
少なくとも前記プラットフォームに関する１つ又は複数の因子を示すデータに基づき、前記風力タービン制御システムに対する前記変更を決定する、及び／又は、
少なくとも前記風力タービンに関する１つ又は複数の因子を示すデータに基づき、前記プラットフォーム制御システムに対する前記変更を決定する、
ように更に構成される浮体式風力タービン。
【請求項１８】
請求項１５から１７のいずれか一項に記載の浮体式風力タービンであって、
前記風力タービンコントローラーは、風速と風向との測定値に対応するデータを受信するように構成され、
前記風力タービンコントローラーは、前記風速と前記風向とに対応する前記データを前記プラットフォームコントローラーに送信することによって、前記浮体式風力タービンの制御を協調するように更に構成され、
前記プラットフォームコントローラーは、前記風速と前記風向とに対応する前記受信したデータに基づき、前記プラットフォームのバラストシステムを変更するように構成される浮体式風力タービン。
【請求項１９】
請求項１８に記載の浮体式風力タービンであって、
前記風力タービンコントローラーは、前記風力タービンが始動予定であることを特定するように更に構成され、
前記風力タービンコントローラーは、風速と風向との測定値に対応する前記データを要求するように更に構成される浮体式風力タービン。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の浮体式風力タービンであって、
前記プラットフォームコントローラーは、前記浮体式風力タービンに作用する前記風速と前記風向とによって生じる前記浮体式風力タービンの傾斜に逆らうように、バラスト配分を決定するよう更に構成される浮体式風力タービン。
【請求項２１】
請求項１８から２０のいずれか一項に記載の浮体式風力タービンであって、
前記プラットフォームコントローラーは、前記バラストシステムの前記変更が完了したか又は所定の完了閾値内であることを、前記風力タービンコントローラーに知らせるように更に構成される浮体式風力タービン。
【請求項２２】
請求項１５から２１のいずれか一項に記載の浮体式風力タービンであって、
前記風力タービンコントローラーは、ヨー誤差値に対応するデータを受信するように更に構成され、
前記風力タービンコントローラーは、前記ヨー誤差値に対応する前記データを前記プラットフォームコントローラーに送信することによって、前記浮体式風力タービンの制御を協調するように更に構成され、
前記プラットフォームコントローラーは、前記ヨー誤差値に対応する前記受信したデータに基づき、前記プラットフォームのバラストシステムを変更するように更に構成される浮体式風力タービン。
【請求項２３】
請求項２２に記載の浮体式風力タービンであって、
前記風力タービンコントローラーは、前記風力タービンが、前記ヨー誤差値に基づき、自身のヨー位置を変更するところであることを特定するように更に構成される浮体式風力タービン。
【請求項２４】
請求項２２又は２３に記載の浮体式風力タービンであって、
前記プラットフォームコントローラーは、前記風力タービンが自身のヨー位置を変更することによって生じる前記浮体式風力タービンの傾斜に逆らうように、バラスト配分を決定するよう更に構成される浮体式風力タービン。
【請求項２５】
請求項２２から２４のいずれか一項に記載の浮体式風力タービンであって、
前記プラットフォームコントローラーは、前記バラストシステムの前記変更が完了したか又は所定の完了閾値内であることを、前記風力タービンコントローラーに知らせるように更に構成される浮体式風力タービン。
【請求項２６】
請求項１５から２５のいずれか一項に記載の浮体式風力タービンであって、
前記プラットフォームコントローラーは、前記浮体式風力タービンに影響する海象状態に関するデータを受信するように更に構成され、
前記プラットフォームコントローラーは、前記海象状態に対応する前記データを前記風力タービンコントローラーに送信することによって、前記浮体式風力タービンの制御を協調するように更に構成され、
前記風力タービンコントローラーは、少なくとも前記海象状態に対応する前記受信したデータに基づき、推力下限を設定するように更に構成される浮体式風力タービン。
【請求項２７】
請求項１５から２６のいずれか一項に記載の浮体式風力タービンであって、
前記プラットフォームコントローラーは、前記浮体式風力タービンのチルト角とロール角とに関するデータを受信するように更に構成され、
前記プラットフォームコントローラーは、前記チルト角と前記ロール角とに対応する前記データを前記風力タービンコントローラーに送信することによって、前記浮体式風力タービンの制御を協調するように更に構成され、
前記風力タービンコントローラーは、少なくとも前記チルト角と前記ロール角とに対応する前記受信したデータに基づき、推力下限を設定するように更に構成される浮体式風力タービン。
【請求項２８】
請求項１５から２７のいずれか一項に記載の浮体式風力タービンであって、前記タービンコントローラー及び前記プラットフォームコントローラーは同じコントローラーである浮体式風力タービン。
【請求項２９】
風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとの間で浮体式風力タービンの制御を協調し、
前記浮体式風力タービンの前記協調制御に基づき、１つ若しくは複数の風力タービン制御システム及び／又は１つ若しくは複数のプラットフォーム制御システムを変更する、
ためのコンピューター可読実行可能コードを含むコンピュータープログラム製品。
【請求項３０】
風速と風向との測定値に対応するデータを風力タービンコントローラーにおいて受信するステップと、
前記風速と前記風向とに対応する前記データをプラットフォームコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、
前記プラットフォームコントローラーによって、前記風速と前記風向とに対応する前記受信したデータに基づき、前記浮体式風力タービンのプラットフォームのバラストシステムを変更するステップと、
を含む方法。
【請求項３１】
ヨー誤差値に対応するデータを風力タービンコントローラーにおいて受信するステップと、
前記ヨー誤差値に対応する前記データをプラットフォームコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、
前記プラットフォームコントローラーによって、前記ヨー誤差値に対応する前記受信したデータに基づき、前記浮体式風力タービンのプラットフォームのバラストシステムを変更するステップと、
を含む方法。
【請求項３２】
浮体式風力タービンに影響する海象状態に関するデータをプラットフォームコントローラーにおいて受信するステップと、
前記海象状態に対応する前記データを風力タービンコントローラーに送信することによって、前記浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、
前記風力タービンコントローラーによって、少なくとも前記海象状態に対応する前記受信したデータに基づき、推力下限を設定するステップと、
を含む方法。
【請求項３３】
浮体式風力タービンのチルト角とロール角とに関するデータをプラットフォームコントローラーにおいて受信するステップと、
前記チルト角と前記ロール角とに対応する前記データを風力タービンコントローラーに送信することによって、前記浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、
前記風力タービンコントローラーによって、少なくとも前記チルト角と前記ロール角とに対応する前記受信したデータに基づき、推力下限を設定するステップと、
を含む方法。
【請求項３４】
プラットフォームコントローラーとともに浮体式風力タービンの制御を協調するように構成される入出力と、
前記浮体式風力タービンの前記協調制御に基づき、１つ又は複数の風力タービン制御システムを変更するように構成されるプロセッサと、
を備える風力タービンコントローラー。
【請求項３５】
風力タービンコントローラーとともに浮体式風力タービンの制御を協調するように構成される入出力と、
前記浮体式風力タービンの前記協調制御に基づき、１つ又は複数のプラットフォーム制御システムを変更するように構成されるプロセッサと、
を備えるプラットフォームコントローラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は浮体式風力タービンの協調制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力エネルギーを効果的に利用して電力を生成する風力タービンは、従来の電力を生成する方法に対する代替的なエネルギー源としてますます一般的になりつつある。好適な量の電力を生成するために、ウィンドファームと呼ばれる大規模な群にしてまとめて風力タービンは併設されることが多い。数十の風力タービンから数百の風力タービンまで、ウィンドファームは規模を様々にすることもできる。
【０００３】
従来、利用可能な風力エネルギーが一貫した電力生成に用いられるのに好適である陸上の区域にウィンドファームは設置されてきた。しかし、更なるウィンドファームが建設されるにつれ、一定の電力生成レベルを可能にするのに好適な風の流れがもたらされる（例えば、風の流れが丘陵、森林、建造物等によって影響されない）陸上の好適な利用可能場所は少なくなる。さらに、ウィンドファームが数百の風力タービンを備えてもよいが、そのようなウィンドファームは、景観において美的好感を与える景色ではない場合があるとともに、動作の際に或るレベルの騒音を生じる場合がある。
【０００４】
したがって、現在、例えば、海、湖等の洋上にウィンドファームを設置する動向がある。このことは、風の流れが通常は遮られることがなく、ウィンドファームが居住区域から離れている点でいくつかの利点を有する。
【０００５】
現行では、風力タービンは非常に大型かつ重量の大きい構造体であり、したがって安定した基礎を必要とする。このことは、陸上に設置される風力タービンにとっては通常は問題ではないが、洋上に設置される風力タービンにとっては課題を与える。
【０００６】
浅い水域において、各風力タービンは海底に載置されるか又は海底において基礎を有することもある。しかし、実際的には、タービンを海底に載置することは、例えば、３０メートルの水深までの比較的浅い水域においてでしか可能でない。
【０００７】
しかし、３０メートルまでの水深は通常は岸に近く、したがって、現行の風力タービンの大きさ及び高さに起因して、風力タービンが威圧的であるとともに水際線の近くで目立って見える。さらに、大都市の近くに位置する洋上の場所の大半では、海底が１００ｍよりも深い深度に極めて急激に落ち込む。例えば、米国東海岸。
【０００８】
したがって、はるかにより遠くの洋上で、より深い水域にウィンドファームを設置する動向がある。この場合、海底に基礎を実現するのは非実用的かつ高価である。よってこの場合、海底に係留してもよい浮体式プラットフォーム上に風力タービンを設置することが想定される。
【０００９】
いくつかの浮体式プラットフォームの設計及び構想が存在する。そのうちの１つは、１つ又は複数のバラストタンクを備えるプラットフォームであり、バラストタンクは浮体式風力タービンの傾きを制限及び／又は制御することを意図する。風力エネルギーから最適な電力を得るとともに、安全のためにも、風力タービンの転倒、又は浮体式風力タービンの傾斜角に起因する緊急停止の実行を効果的に防止するために、風力タービンタワーを略垂直の位置で垂直線から所定の傾斜角限度内に維持することが可能であることが重要である。
【００１０】
種々の力が風力タービンに作用しているとき、既存の浮体式風力タービンは浮体式風力タービンの傾斜に逆らうのが遅い。特に、アクティブバラストシステム（バラストが、１つ若しくは複数のバラストタンク間で又はそのバラストタンク内で配分される）を備える浮体式風力タービンは、浮体式風力タービンの傾斜を制御するのに、浮体式風力タービンに作用する力に逆らうようにバラストを再配分するのが遅い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述した不都合点及び欠点のうちのいくつか又は全てに、少なくとも部分的に対処することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様によると、風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとの間で浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、浮体式風力タービンの協調制御に基づき、１つ又は複数の風力タービン制御システム及び／又は１つ又は複数のプラットフォーム制御システムを変更するステップとを含む方法が提供される。
【００１３】
したがって、本発明の実施形態は、風力タービンと浮体式風力タービンのプラットフォームとの間での浮体式風力タービンの協調制御を有利に可能とする。浮体式風力タービンの制御を協調することは、浮体式風力タービンの効率性、安全性、及び負荷を有利に改善する。風力タービン制御システムは、例えば、タービンブレードピッチ制御、ヨーシステム制御、可変推力リミッター（ＶＴＬ：Variable Thrust Limiter）制御等を含んでもよい。プラットフォーム制御システムは、アクティブバラストシステムを含んでもよい。
【００１４】
制御を協調するステップは、風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとの間でデータを受信及び／又は送信するステップを含んでもよい。データは風力タービン及び／又は浮体式風力タービンのプラットフォームに関する１つ又は複数の因子を示す。したがって、浮体式風力タービンの協調制御は、風力タービン及び／又はプラットフォームに影響する因子に関するデータを共有又は通信することを含んでもよい。例えば、風力タービンに影響する場合がある因子は、風速、風向、ヨー位置又はヨー角、タービンブレードのピッチ角等を含んでもよい。プラットフォームに影響する場合がある因子は、例えば、プラットフォームのチルト及びロール、海象状態、バラスト配分、風力タービンの傾斜等を含む。
【００１５】
協調制御に基づき風力タービン制御システム及び／又はプラットフォーム制御システムを変更するステップは、少なくともプラットフォームに関する１つ又は複数の因子を示すデータに基づき、風力タービン制御システムに対する変更を決定するステップ、及び／又は、少なくとも風力タービンに関する１つ又は複数の因子を示すデータに基づき、プラットフォーム制御システムに対する変更を決定するステップを更に含んでもよい。したがって、風力タービン制御システムはプラットフォームに関する因子に基づき変更してもよく、その逆も同様である。
【００１６】
本方法は、風速と風向との測定値に対応するデータを風力タービンコントローラーにおいて受信するステップと、風速と風向とに対応するデータをプラットフォームコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、風速と風向とに対応する受信したデータに基づき、プラットフォームコントローラーによってプラットフォームのバラストシステムを変更するステップとを更に含んでもよい。そのため、風力タービンに作用する風速及び風向に基づき、プラットフォームコントローラーはプラットフォームのバラストシステムを変更してもよい。バラストシステムの変更は、風力タービンが始動する前に、すなわち風力タービンが始動する前に予防的に実行してもよい。それにより、プラットフォームは、始動時に風力タービンに作用する力がプラットフォームのアライメントに逆らうようにバラストシステムを介して位置調整されてもよい。バラストシステムの変更はバラスト配分を計算することにより決定してもよい。
【００１７】
本方法は、風力タービンコントローラーによって、風力タービンが始動予定であることを特定するステップと、風力タービンコントローラーによって、風速と風向との測定値に対応するデータを要求するステップとを更に含んでもよい。
【００１８】
本方法は、浮体式風力タービンに作用する風速及び風向によって生じる浮体式風力タービンの傾斜に逆らうように、プラットフォームコントローラーによってバラスト配分を決定するステップを更に含んでもよい。
【００１９】
本方法は、バラストシステムの変更が完了したか又は所定の完了閾値内であることを、プラットフォームコントローラーから風力タービンコントローラーに知らせるステップを更に含んでもよい。したがって、協調制御は、プラットフォームが風力タービンの始動に対して準備完了状態であることを風力タービンは知らされることを含んでもよい。
【００２０】
本方法は、ヨー誤差値に対応するデータを風力タービンコントローラーにおいて受信するステップと、ヨー誤差値に対応するデータをプラットフォームコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、ヨー誤差値に対応する受信したデータに基づき、プラットフォームコントローラーによってプラットフォームのバラストシステムを変更するステップとを更に含んでもよい。
【００２１】
本方法は、ヨー誤差値に基づき、風力タービンが自身のヨー位置を変更するところであることを特定するステップを更に含んでもよい。したがって、バラストシステムの変更は、風力タービンが自身のヨー位置を変更する前に、すなわち風力タービンが自身のヨー位置を変更する前に予防的に実行してもよい。
【００２２】
本方法は、風力タービンが自身のヨー位置を変更することによって生じる浮体式風力タービンの傾斜に逆らうように、プラットフォームコントローラーによってバラスト配分を決定するステップを更に含んでもよい。実施形態のうちの任意のものにおけるバラスト配分は、ルックアップテーブル、数学的計算、又は任意の他の手法若しくは技法から決定してもよい。
【００２３】
本方法は、バラストシステムの変更が完了したか又は所定の完了閾値内であることを、プラットフォームコントローラーから風力タービンコントローラーに知らせるステップを更に含んでもよい。
【００２４】
本方法は、浮体式風力タービンに影響する海象状態に関するデータをプラットフォームコントローラーにおいて受信するステップと、海象状態に対応するデータを風力タービンコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、少なくとも海象状態に対応する受信したデータに基づき、風力タービンコントローラーによって推力下限を設定するステップとを更に含んでもよい。そのため、風力タービンは、例えば、波の動き等のプラットフォームに影響する因子に基づき風力タービンの推力限度を変えてもよい。
【００２５】
本方法は、浮体式風力タービンのチルト角とロール角とに関するデータをプラットフォームコントローラーにおいて受信するステップと、チルト角とロール角とに対応するデータを風力タービンコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、少なくともチルト角とロール角とに対応する受信したデータに基づき、風力タービンコントローラーによって推力下限を設定するステップとを更に含んでもよい。
【００２６】
タービンコントローラー及びプラットフォームコントローラーは同じコントローラーであってもよい。現在、浮体式風力タービンにおいて、風力タービンは風力タービンコントローラーによって独立して制御され、プラットフォームはプラットフォームコントローラーによって独立して制御される。しかし、将来には、単一のコントローラー（又は単一のコントローラー群）が風力タービン全体を制御してもよい。したがって、風力タービンコントローラー及びプラットフォームコントローラーの機能は単一のコントローラーによって実行してもよく、協調制御の実施形態は単一のコントローラーによって実行してもよい。
【００２７】
実施形態の特徴及び機能は、風力タービンコントローラー、プラットフォームコントローラー、又はそれらの任意の組合せによって実行してもよい。例えば、バラスト配分の決定は、プラットフォームコントローラー若しくは風力タービンコントローラー又は任意の他のコントローラーによって実行してもよい。特徴及び機能が実行される順序は限定的でなく、浮体式風力タービンの協調制御を達成するように任意の順序で実行してもよい。
【００２８】
本発明の第２の態様によると、風力タービンコントローラー及びプラットフォームコントローラーであって、風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとの間で制御が協調される風力タービンコントローラー及びプラットフォームコントローラーと、協調制御に基づき、１つ若しくは複数の風力タービン制御システム及び／又は１つ若しくは複数のプラットフォーム制御システムを変更するように構成される手段とを備える浮体式風力タービンが提供される。
【００２９】
本発明の第３の態様によると、風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとの間で浮体式風力タービンの制御を協調し、浮体式風力タービンの協調制御に基づき、１つ若しくは複数の風力タービン制御システム及び／又は１つ若しくは複数のプラットフォーム制御システムを変更するように構成される装置が提供される。装置は浮体式風力タービンとしてもよい。
【００３０】
風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとは、風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとの間でデータを受信及び／又は送信するように構成されてもよく、データは、風力タービン及び／又は浮体式風力タービンのプラットフォームに関する１つ又は複数の因子を示す。
【００３１】
協調制御に基づき、風力タービン制御システム及び／又はプラットフォーム制御システムを変更するように構成される手段は、少なくともプラットフォームに関する１つ又は複数の因子を示すデータに基づき、風力タービン制御システムに対する変更を決定する、及び／又は、少なくとも風力タービンに関する１つ又は複数の因子を示すデータに基づき、プラットフォーム制御システムに対する変更を決定するように更に構成されてもよい。当該手段は風力タービンコントローラー及び／又はプラットフォームコントローラーとしてもよい。
【００３２】
風力タービンコントローラーは、風速と風向との測定値に対応するデータを受信するように構成されてもよく、風力タービンコントローラーは、風速と風向とに対応するデータをプラットフォームコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するように更に構成されてもよく、プラットフォームコントローラーは、風速と風向とに対応する受信したデータに基づき、プラットフォームのバラストシステムを変更するように構成されてもよい。
【００３３】
風力タービンコントローラーは、風力タービンが始動予定であることを特定するように更に構成されてもよく、風力タービンコントローラーは、風速と風向との測定値に対応するデータを要求するように更に構成されてもよい。
【００３４】
プラットフォームコントローラーは、浮体式風力タービンに作用する風速と風向とによって生じる浮体式風力タービンの傾斜に逆らうように、バラスト配分を決定するよう更に構成されてもよい。
【００３５】
プラットフォームコントローラーは、バラストシステムの変更が完了したか又は所定の完了閾値内であることを、風力タービンコントローラーに知らせるように更に構成されてもよい。
【００３６】
風力タービンコントローラーは、ヨー誤差値に対応するデータを受信するように更に構成されてもよく、
風力タービンコントローラーは、ヨー誤差値に対応するデータをプラットフォームコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するように更に構成されてもよく、
プラットフォームコントローラーは、ヨー誤差値に対応する受信したデータに基づき、プラットフォームのバラストシステムを変更するように更に構成されてもよい。
【００３７】
風力タービンコントローラーは、風力タービンが、ヨー誤差値に基づき、自身のヨー位置を変更するところであることを特定するように更に構成されてもよい。
【００３８】
プラットフォームコントローラーは、風力タービンが自身のヨー位置を変更することによって生じる浮体式風力タービンの傾斜に逆らうように、バラスト配分を決定するよう更に構成されてもよい。
【００３９】
プラットフォームコントローラーは、バラストシステムの変更が完了したか又は所定の完了閾値内であることを、風力タービンコントローラーに知らせるように更に構成されてもよい。
【００４０】
プラットフォームコントローラーは、浮体式風力タービンに影響する海象状態に関するデータを受信するように更に構成されてもよく、プラットフォームコントローラーは、海象状態に対応するデータを風力タービンコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するように更に構成されてもよく、風力タービンコントローラーは、少なくとも海象状態に対応する受信したデータに基づき、推力下限を設定するように更に構成されてもよい。
【００４１】
プラットフォームコントローラーは、浮体式風力タービンのチルト角とロール角とに関するデータを受信するように更に構成されてもよく、プラットフォームコントローラーは、チルト角とロール角とに対応するデータを風力タービンコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するように更に構成されてもよく、風力タービンコントローラーは、少なくともチルト角とロール角とに対応する受信したデータに基づき、推力下限を設定するように更に構成されてもよい。
【００４２】
タービンコントローラー及びプラットフォームコントローラーは同じコントローラーであってもよい。
【００４３】
上記装置、コントローラー、及び／又は浮体式風力タービンは、ソフトウェア、ハードウェア、又はそれらの任意の組合せによって、上記の特徴及び機能のうちの任意のもの又は全てを実施するように構成されてもよい。実施形態の特徴及び機能は、風力タービンコントローラー、プラットフォームコントローラー、又はそれらの任意の組合せによって実行してもよい。例えば、バラスト配分の決定は、プラットフォームコントローラー若しくは風力タービンコントローラー又は任意の他のコントローラーによって実行してもよい。特徴及び機能が実行される順序は限定的でなく、浮体式風力タービンの協調制御を達成するように任意の順序で実行してもよい。
【００４４】
本発明の第４の態様によると、風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとの間で浮体式風力タービンの制御を協調し、浮体式風力タービンの協調制御に基づき、１つ若しくは複数の風力タービン制御システム及び／又は１つ若しくは複数のプラットフォーム制御システムを変更するためのコンピューター可読実行可能コードを含むコンピュータープログラム製品が提供される。
【００４５】
コンピュータープログラム製品は、本発明の態様の特徴及び機能のうちの任意のもの若しくは全てを実施又は実行するコンピューター可読実行可能コードを更に含んでもよい。
【００４６】
本発明の第５の態様によると、風速と風向との測定値に対応するデータを風力タービンコントローラーにおいて受信するステップと、風速と風向とに対応するデータをプラットフォームコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、プラットフォームコントローラーによって、風速と風向とに対応する受信したデータに基づき、浮体式風力タービンのプラットフォームのバラストシステムを変更するステップとを含む方法が提供される。
【００４７】
本発明の第５の態様を実施する装置及びコンピュータープログラム製品が提供されてもよい。
【００４８】
本発明の第６の態様によると、ヨー誤差値に対応するデータを風力タービンコントローラーにおいて受信するステップと、ヨー誤差値に対応するデータをプラットフォームコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、プラットフォームコントローラーによって、ヨー誤差値に対応する受信したデータに基づき、浮体式風力タービンのプラットフォームのバラストシステムを変更するステップとを含む方法が提供される。
【００４９】
本発明の第６の態様を実施する装置及びコンピュータープログラム製品が提供されてもよい。
【００５０】
本発明の第７の態様によると、浮体式風力タービンに影響する海象状態に関するデータをプラットフォームコントローラーにおいて受信するステップと、海象状態に対応するデータを風力タービンコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、風力タービンコントローラーによって、少なくとも海象状態に対応する受信したデータに基づき、推力下限を設定するステップとを含む方法が提供される。
【００５１】
本発明の第７の態様を実施する装置及びコンピュータープログラム製品が提供されてもよい。
【００５２】
本発明の第８の態様によると、浮体式風力タービンのチルト角とロール角とに関するデータをプラットフォームコントローラーにおいて受信するステップと、チルト角とロール角とに対応するデータを風力タービンコントローラーに送信することによって、浮体式風力タービンの制御を協調するステップと、風力タービンコントローラーによって、少なくともチルト角とロール角とに対応する受信したデータに基づき、推力下限を設定するステップとを含む方法が提供される。
【００５３】
本発明の第８の態様を実施する装置及びコンピュータープログラム製品が提供されてもよい。
【００５４】
本発明の第９の態様によると、プラットフォームコントローラーとともに浮体式風力タービンの制御を協調するように構成される入出力と、浮体式風力タービンの協調制御に基づき、１つ又は複数の風力タービン制御システムを変更するように構成されるプロセッサとを備える風力タービンコントローラーが提供される。
【００５５】
本発明の第１０の態様によると、風力タービンコントローラーとともに浮体式風力タービンの制御を協調するように構成される入出力と、浮体式風力タービンの協調制御に基づき、１つ又は複数のプラットフォーム制御システムを変更するように構成されるプロセッサとを備えるプラットフォームコントローラーが提供される。
【００５６】
これより、単に例として、添付図面を参照しながら、実施形態を記載する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態による浮体式風力タービンのブロック図である。
【図２】本発明の実施形態によるフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態によるフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態によるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
浮体式風力タービン１０１が図１に示されている。浮体式風力タービン１０１は、ナセル１０３に連結されるタービンブレード１０２を備える。図１では３つのタービンブレード１０２が示されているが、タービンブレード１０２の数は風力タービンの設計によって決まり、１つ又は複数のタービンブレード１０２を備えてもよいことが理解される。また、図１は水平軸型タービンブレード構成を示しているが、代替的に又は加えて、風力タービンは垂直軸型タービンブレード構成を有してもよいことが理解される。さらに、代替的に又は加えて、いわゆるアップウィンド型風力タービン設計及び／又はダウンウィンド型風力タービン設計を風力タービンの設計が含んでいてもよい。
【００５９】
ナセル１０３はタワー１０４に取り付けられる。風の運動エネルギーから電力を生成するために、通常、ナセル１０３は、浮体式風力タービン１０１の発電機、ギアボックス、ドライブシャフト、及び他の電気的・機械的装置（図１では非図示）を収容する。代替的に、対応する浮体式プラットフォーム１０５上にあるタワー１０４に又は別の場所に必要な電気的・機械的装置を配置してもよいし、又は、必要な電気的・機械的装置の一部を追加的に上記場所に配置してもよいことが理解される。
【００６０】
ナセル１０３を風上の方向へ正確に位置調整することは最大電力生成につながる。そのため、ナセル１０３は、１つ又は複数の風力タービンコントローラー１１１によって制御されることできるピッチ制御システム及びヨー制御システムを収容してもよい。
【００６１】
タービンブレード１０２の回転速度を変更するためにタービンブレードのピッチを制御する機構と、ナセル１０３を風上の方向へ向けるようにヨーシステムを制御する機構とは、当該技術分野において既知であり、詳細には説明しない。
【００６２】
ナセル１０３を最適な地点に位置決めすることを可能にするように風速及び風向を求めるために、風力タービンコントローラー１１１は、例えば、超音波センサ、光検知測距（ＬｉＤＡＲ）装置等の風向風速センサから測定値を受信してもよい。風向風速センサは、ナセル１０３上、ハブ内、タービンブレード上／タービンブレード内、別個のタワー上等に配置され、風力タービンコントローラー１１１に操作可能に接続される。浮体式風力タービン１０１の適切なピッチ及びヨーを決定するのに風力タービンコントローラー１１１は上記測定値を利用してもよい。風力タービンの風速及び風向の検出技法は、当該技術分野において十分に既知であり、そのため詳細には説明しない。
【００６３】
図１において、浮体式プラットフォーム１０５は３つの支柱１０６、１０７、１０８を備え、タワー１０４は支柱１０６に据え付けられている。安定性とコストとのトレードオフを考慮すれば、浮体式風力タービンに３つの支柱を用いることは最適な数と考えられる。
【００６４】
しかし、浮体式プラットフォームの設計は１つ又は複数の支柱を含んでもよく、実施形態は、３つの支柱１０６、１０７、１０８を備える浮体式プラットフォーム１０５に限定されないことが理解される。また図１において、タワー１０４は非対称位置において支柱のうちの１つに据え付けられて示されているが、タワー１０４は、対称位置において、支柱の配置構成の中心にある好適な支持構造体に据え付けてもよいし、同様に、浮体式プラットフォーム１０５上の任意の他の場所に据え付けてもよいことが理解される。
【００６５】
また、浮体式プラットフォーム１０５は、係留索又は係留ケーブル１１３によって海底に係留又は固定してもよい。浮体式プラットフォーム１０５は、浮体式プラットフォーム１０５が同じ場所に留まるように固定してもよいし、浮体式プラットフォームが、例えば、およそ１５メートルまでの自由度を有することができるように固定してもよい。
【００６６】
浮体式プラットフォーム１０５は、例えば、水捕捉板（water entrapment plates）等の任意の他の安定化設計特徴部を更に備えてもよい。このことは、沖合の深水域に配備されるときに浮体式プラットフォーム１０５の安定性を増大させることができる。
【００６７】
浮体式プラットフォーム１０５に剛性及び安定性をもたらすように、支柱１０６、１０７、１０８はフレーム１０９によって相互連結される。
【００６８】
実施形態において、浮体式風力タービン１０１に安定した基礎をもたらすために、浮体式プラットフォーム１０５はアクティブバラストシステムを備える。風力タービンを略垂直の位置に維持するために、アクティブバラストシステムは支柱間及び／又は支柱内で効果的にバラストを移動させる（支柱は１つ又は複数のバラストタンクを備えてもよい）。例えば、重り、ガス等のバラストは支柱のそれぞれ１０６、１０７、１０８の内部で保持し、また変更してもよいし、例えば、水、ガス等のバラストはポンプ機構によって支柱間で移動させてもよい。
【００６９】
本発明の実施形態では、アクティブバラストシステムは水バラストシステムを含む。水は、浮体式プラットフォーム１０５のフレーム１０９に取り付けられるか又はフレーム１０９内にある導管又はパイプを介して、３つの支柱間でポンプにより送られる。
【００７０】
プラットフォームコントローラー１１０は、フレーム１０９に設置される３つの支柱１０６、１０７、１０８のうちの１つに配置してもよいし、浮体式プラットフォーム１０５に操作可能に接続してもよい。実施形態では水バラストシステムであるアクティブバラストシステムを、浮体式風力タービン１０１に作用する力に逆らうとともに風力タービンタワー１０４を略垂直の向きに維持するために、プラットフォームコントローラー１１０は適量の水バラストを３つの支柱間でポンプにより送るように制御してもよい。浮体式プラットフォーム１０５は、浮体式風力タービン１０１のチルト及び／又はロールを測定する１つ又は複数のチルトセンサ及び／又はロールセンサ１１２を備えてもよい。支柱のそれぞれにおける水の量（したがってバラストの量）を調整するために、チルトセンサ及び／又はロールセンサ１１２からの測定値に基づき、プラットフォームコントローラー１１０は支柱間で水バラストを移動させるようにポンプを作動させる。支柱のそれぞれ１０６、１０７、１０８は、支柱のそれぞれにおける水の量を測定して測定値情報をプラットフォームコントローラー１１０に通信するセンサを有してもよい。
【００７１】
浮体式風力タービン１０１に作用する力に逆らうように浮体式風力タービン１０１のバラストを変更するために、相当量の水バラストが支柱１０６、１０７、１０８間で移動される必要がある。柱間で移動又はポンプにより送られる水バラストの量に起因して、アクティブバラストシステムの応答時間は非常に遅く、要求される水バラストを移動させて浮体式風力タービン１０１に作用する力を打ち消すのに３０分にまで至る。
【００７２】
実施形態において、アクティブバラストシステムは閉ループシステムである。ここで、水バラストは周囲の海水から隔離される。閉ループシステムは、浮体式プラットフォームに水が溢れる（flooding）のを防止するのに役立つ。浮体式プラットフォームに水が溢れることは、プラットフォームの沈没につながる場合がある。しかし、本発明の実施形態は閉ループバラストシステムに限定されないことが理解される。
【００７３】
現在、タービンコントローラー１１１とプラットフォームコントローラー１１０とは互いから独立している。タービンコントローラー１１１とプラットフォームコントローラー１１０とは、浮体式風力タービン１０１の自身に属する項目を制御する。この２つのシステムが唯一関わり合うのは、アクティブバラストシステムが停止する場合においてであり、この場合においては、タービンも停止させるように浮体式風力タービンの安全システムが発動され、タービンの稼動使用による力が浮体式風力タービンに対し許容安全裕度を越えて傾斜させないことを確実にする。
【００７４】
上述したように、プラットフォームの傾斜を略ゼロに調節して浮体式風力タービンを略垂直の位置に維持するために、プラットフォームコントローラー１１０はプラットフォームのあらゆる場所でバラストを移動させる。浮体式風力タービンに作用して浮体式風力タービンを垂直位置から逸らして傾けるか又は傾斜させる現時の力に逆らうのに適切なバラスト移動量を決定するために、プラットフォームコントローラーは浮体式プラットフォームに取り付けられるチルトセンサ及びロールセンサから測定値を受信する。
【００７５】
こうして、バラストは浮体式風力タービンに効果的に釣合重りを与えている。したがって、支柱におけるバラスト配分を変更することによって、浮体式風力タービンに作用する風の力及び海水の力に逆らうように風力タービンタワーの傾斜角を制御することができる。
【００７６】
浮体式風力タービンの効率性及び効果性を増大させるために、本発明の実施形態は、風力タービンと浮体式プラットフォームとの協調制御に向けた種々の手法を表す。
【００７７】
風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとは、浮体式風力タービンの制御を協調し、浮体式風力タービンの協調制御に基づき、１つ若しくは複数の風力タービン制御システム及び／又は１つ若しくは複数のプラットフォーム制御システムを変更する。これはいくつかの利点を有する。利点としては、電力生成に最適な位置をより長く維持することができ、風力タービンにかかる負荷を減少させることができることが挙げられる。
【００７８】
風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとは、風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとの間でデータを受信及び／又は送信（例えば、通信）することによって、制御を協調してもよい。このデータは、風力タービン及び／又はこの浮体式風力タービンのプラットフォームに関する１つ又は複数の因子を示す。協調制御は、少なくとも上記プラットフォームに関する１つ又は複数の因子を示すデータに基づき、風力タービン制御システムに対する変更を更に決定し、及び／又は、少なくとも上記風力タービンに関する１つ又は複数の因子を示すデータに基づき、プラットフォーム制御システムに対する変更を決定してもよい。その結果、浮体式風力タービンの種々のシステムの制御がプラットフォームと風力タービンとの間で協調される。
【００７９】
風力タービンが「始動」してタービンブレードが回転し始めるとき、タービンブレードが始動時には風上の方向へ向いていると仮定すると、大きな力及びモーメントが浮体式風力タービンに作用し、これにより浮体式風力タービンを風向から逸れて傾くか又は傾斜する。通常、タービンブレードの方向への風速が毎秒およそ３メートルを超えるときに風力タービンは動作を開始する。
【００８０】
アクティブバラスト制御を伴う既存の浮体式風力タービンでは、バラストの配分を変更するための応答時間が遅い。そのため、風力タービンが始動するとき、応答時間の間に風力タービンが大きな推力を被り、アクティブバラストシステムは始動時の力に迅速に逆らうことが可能でない。これは浮体式風力タービンの大きな傾斜につながる可能性があり、この大きな傾斜が所定の最大安全傾斜を超える場合、浮体式風力タービンの緊急安全停止を引き起こす場合がある。
【００８１】
実施形態において、風力タービン、特に風力タービンコントローラーは、風力タービンが始動するかもしれない時点を認識している。風力タービンコントローラーは、自動的に始動するために風速が最低風速に達したことを検出するか、及び／又は、操作者、他の風力タービン又は任意の他のシステムから始動命令若しくは始動コマンドを受信してもよい。
【００８２】
これより、フローチャート２０１を示す図２を参照しながら、浮体式風力タービンの始動に関して協調制御の一例を記載する。
【００８３】
電力を生成するために、風力タービンを始動させ、ひいてはタービンブレードを回転させる前に、タービンコントローラーが風速及び風向の見積値を求める（２０２）。
【００８４】
タービンコントローラーは、風力タービンに取り付けられるセンサ（例えば、ＬｉＤＡＲ装置）から風速及び風向の測定値又は見積値を受信してもよい。加えて又は代替的に、タービンコントローラーは、他の風力タービン、別個の検知手段等に取り付けられるセンサから風速及び風向の測定値／見積値を受信してもよい。センサ／検知手段はタービンコントローラーに操作可能に接続される。
【００８５】
ステップ２０３において、少なくともステップ２０２において求められた風速の見積値に基づき、タービンコントローラーが浮体式プラットフォームに要求される復原モーメントを求める。この例では、浮体式プラットフォームの復原モーメントは、ルックアップテーブルによって求めることができる。ルックアップテーブルは、例えば、表１のものである。
【表１】
2015505006.tif 000003
【００８６】
上記のテーブルは単に例であって限定的ではなく、このテーブルに載っている値も、必ずしも実際の値又は正確な値ではない。復原モーメントは、例えば、数学的計算、履歴ログ等の多くの様々な方法及び手法によって求めてもよいことが理解される。
【００８７】
ステップ２０４において、浮体式風力タービンの制御を協調するために風力タービンコントローラーはプラットフォームコントローラーと通信する。この例では、風力タービンコントローラーは復原モーメント及び見積られた風向をプラットフォームコントローラーに送信する。
【００８８】
ステップ２０５において、少なくともステップ２０３において求められた復原モーメント及びステップ２０２においてコントローラーによって求められた風向の見積値に基づき、プラットフォームコントローラーはアクティブバラストシステムにおける概算のバラスト配分を計算する。代替的に、ステップ２０３において特定された復原モーメントは、風速及び風向の双方に基づき求めてもよく、復原モーメントをプラットフォームコントローラーに提供して、復原モーメントからバラスト配分を計算してもよい。
【００８９】
バラスト配分は、復原モーメントが適切な方向へ（例えば、風上の方向へ）かかることを確実にするために計算される。バラスト配分は、数式、ルックアップテーブル等を用いて、システム全体性能（例えば、総自己電力消費）を最適にするように計算してもよい。さらに、復原モーメントを、閉ループバラスト制御システムに対するフィードフォワード信号に変換して、システムの動的応答を改善することができる。
【００９０】
次にステップ２０５において、プラットフォームコントローラーは、バラストシステムを作動させて、計算されたバラスト配分に従って支柱間で水バラストをポンプにより送る。プラットフォームコントローラーがバラストを配分して、浮体式プラットフォームが風の方向へ傾斜又は傾き始める。そのため、風力タービンが始動すると、浮体式風力タービンに作用する風力が風力タービンの傾斜に逆らう。バラストシステムが浮体式風力タービンをこのように傾動させている。
【００９１】
風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとの間の協調制御の一部として、プラットフォームコントローラーは、自身が予防的なバラスト配分を実行していることを認識している。このように認識していることは、浮体式風力タービンが傾き始めることと、プラットフォームのチルトセンサ及びロールセンサが、浮体式プラットフォームが略垂直の位置から逸れている傾斜の測定値を提供することになる場合でも、プラットフォームコントローラーが予防的なバラスト配分の補正を実行しないこととを意味する。風力タービンコントローラーによって又は安全システムによって、浮体式風力タービンが始動し始めないことを別様に知らされるまで、プラットフォームコントローラーは、風力タービンコントローラーからの基準信号に従ってもよいし、予防的なバラスト配分を実行してもよい。次に、プラットフォームコントローラーは、バラストシステムを作動させ、それに応じて、浮体式風力タービンを略垂直に位置調整するためにバラストを再配分するのに必要なステップをとってもよい。
【００９２】
ステップ２０６において、プラットフォームコントローラーは、要求される計算されたバラスト配分にバラスト配分が一致するときを特定又は決定し、タービンコントローラーと通信して、風力タービンが始動することができることをタービンコントローラーに知らせる。バラストが完全に配分されたか又はバラストが要求されるバラスト配分の所定の量（例えば、８０％、９０％等）内であるときに、風力タービンが始動することができることをプラットフォームコントローラーはタービンコントローラーに知らせてもよい。
【００９３】
次に、タービンコントローラーは風力タービンの始動を開始する。バラストが配分され、浮体式プラットフォームが垂直位置から傾斜するとき、風力タービンに作用する大きな始動時の力が浮体式プラットフォームの傾斜に逆らう。
【００９４】
上記例では、プラットフォームコントローラーが計算された概算のバラスト配分を受信し、バラストシステムを作動させて、それに応じてバラストを配分した。代替的に又は加えて、プラットフォームコントローラーが、浮体式タービンに設定されるチルト角及び／又はアライメント角を受信してもよい。換言すれば、ステップ２０３において、チルト角及び／又はロール角を、風速に基づき、例えば、ルックアップテーブルから特定し、プラットフォームコントローラーに提供してもよい。次に、浮体式プラットフォームがターゲットチルト角及び／又はロール角によって表される向きに動くことを確実にするために、プラットフォームコントローラーがバラスト配分を決定するとともに、浮体式プラットフォームのチルトセンサ及びロールセンサの測定値を用いて、浮体式プラットフォームが要求される向きにあるか否かを特定してもよい。
【００９５】
また、風力タービンと浮体式プラットフォームとの協調制御は、浮体式風力タービンの効率性、効果性、及び動作を改善並びに増大させるために、浮体式風力タービンの動作中に実行してもよい。
【００９６】
これより、フローチャート３０１を示す図３を参照しながら、風力タービンのヨーシステムに関して一例を記載する。風力タービンヨーシステムを用いて、風力タービンナセル（ひいてはタービンブレード）と風向との角度を変更する。現代の風力タービンは自動ヨーシステムを有し、自動ヨーシステムは、タービンブレードが風の方向へ向いて最大電力生成及び最小負荷をもたらすように、ナセルの方向を変更する。
【００９７】
ステップ３０２において、例えば、タービンブレード曲げモーメント、センサ等に基づき、タービンコントローラーがヨー誤差を見積る。ヨー誤差が予め決定された若しくは所定の角度にあるか、又はこの角度を超えると見積られる場合、ヨーシステムは風の方向へ面するようにナセルを動かす。
【００９８】
ステップ３０３において、少なくともヨー誤差見積に基づき、タービンコントローラーはヨー誤差が所定の誤差角に近づいていることを特定する。それにより、ナセルは風の方向へ動くようにすぐに指示される。代替的に、タービンコントローラーは、ヨー誤差概算値が所定の角度にあることを特定する。それにより、タービンコントローラーは、ナセルに対して、風の方向へ動くようにすぐに指示する。
【００９９】
ステップ３０４において、タービンコントローラーは、ナセルに対して動くように指示する前にプラットフォームコントローラーと通信する。それにより、ナセルがヨー運動を始めると浮体式風力タービンに作用する力が変化することに備えるために、アクティブバラストシステムを動作させることができる。
【０１００】
タービンコントローラーは、ヨー誤差をプラットフォームコントローラーに通信又は送信してもよい。それにより、プラットフォームコントローラーは、ナセルのヨー誤差に基づき、ナセルの反映された新しい位置又はアライメントに必要なバラスト配分を決定してもよい。
【０１０１】
代替的に又は加えて、風力タービンコントローラーは、少なくともヨー誤差に基づき復原モーメントを求めてもよいし、プラットフォームの必要なチルト角及び／又はロール角を計算して、このチルト角及び／又はロール角をプラットフォームコントローラーに通信してもよい。
【０１０２】
要求されるバラスト配分又はプラットフォームの要求されるチルト及び／又はロールは、ルックアップテーブルによって及び／又はプラットフォームコントローラーによる数学的計算によって求めてもよい。
【０１０３】
ステップ３０５において、プラットフォームコントローラーがそれに応じてバラストシステムを作動させる。それにより、ナセルがヨー運動すると風力タービンに作用する力に逆らわれるように、プラットフォームがチルト運動及び／又はロール運動する。
【０１０４】
ステップ３０６において、プラットフォームコントローラーは、バラストが配分されたか又は要求されるバラスト配分の所定の値内であることをタービンコントローラーに通信し、ナセルの指定された新しいヨーアライメントに一致させる。それにより、次に、タービンコントローラーは、ナセルに対して、風上の方向へヨー運動するように指示してもよい。
【０１０５】
風力タービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとの間の協調制御の一部として、プラットフォームコントローラーは、自身が予防的なバラスト配分を実行していることを認識している。このように認識していることは、浮体式風力タービンが傾き始めることと、プラットフォームのチルトセンサ及びロールセンサが、風力タービンが略垂直の位置から逸れている傾斜の測定値を提供することになる場合でも、プラットフォームコントローラーが予防的なバラスト配分の補正を実行しないこととを意味する。風力タービンコントローラーによって又は安全システムによって、ナセルがヨー運動しないことを別様に知らされるまで、プラットフォームコントローラーは、風力タービンコントローラーからの基準信号に従ってもよいし、予防的なバラスト配分を実行してもよい。次に、プラットフォームコントローラーは、バラストシステムを作動させ、それに応じて、浮体式風力タービンを略垂直に位置調整するためにバラストを再配分するのに必要なステップをとってもよい。
【０１０６】
これより、フローチャート４０１を示す図４を参照しながら、浮体式風力タービンに作用する波力を含むように可変推力リミッターを使用及び拡張することに関して一例を記載する。
【０１０７】
現在、いくつかの風力タービンは可変推力リミッターを備える。可変推力リミッターは、風力タービンに作用する推力を変更するのに用いられる制御機能部である。風力タービンブレードにかかる軸方向力は、ブレード構成体からナセルに伝達され、ローターの回転軸に沿って方向付けられる。これはタービンブレードからの推力であり、風力タービンの動作中の異なる時点において正であっても負であってもよい。推力は、通常、風速、（ｉｉ）タービンブレードのピッチ角、及びローター（又は発電機）の毎分回転数（ｒｐｍ）の関数である。
【０１０８】
ＶＴＬの機能は、推力を最大値未満に制限し、このとき、タービンコントローラーは風力タービンの動作状況に応じて最大値を変更することができる。タービンコントローラーは、電力、発電機の毎分回転数、及びタービンブレードのピッチ角の測定値からローター推力を見積るとともに、推力が指定された限度未満であることを確実にするタービンブレードのピッチ角を計算する。通常、本風力タービンでは、推力ＶＴＬは、タービンブレード及びタワーにかかるピーク負荷を回避するために、主に、大きい風の乱気流中に作動する。
【０１０９】
しかし、浮体式風力タービンに関して、ＶＴＬはタービンコントローラーとプラットフォームコントローラーとの協調制御によって改善することができることが確認されている。浮体式プラットフォームが波の動き及び運動に起因して上下するとき、高波においては、風力タービンにかかる推力を制限し、それにより、浮体式風力タービンの傾斜が（波の動き及び空力に起因して）予め決定された又は所定の安全傾斜角よりも大きくなるのを防止することが有用である場合がある。傾斜が安全傾斜角よりも大きくなることは、風力タービンの緊急停止を引き起こす。
【０１１０】
ステップ４０２において、プラットフォームコントローラーは、プラットフォームに影響する海象状態を見積る。海象状態は、プラットフォームデータから（例えば、プラットフォームに取り付けられるセンサから）、波浪ブイから、タワートップセンサ（例えば、加速度計）等から特定してもよい。プラットフォームは、加えて又は代替的に、例えば、浮体式風力タービンの傾斜、プラットフォームのチルト角及び／又はロール角等の他のプラットフォームデータから特定してもよい。
【０１１１】
ステップ４０３において、プラットフォームコントローラーは海象データ及び／又は傾斜データをタービンコントローラーに通信し、そのため、このデータはＶＴＬ制御システムにおいて考慮されてもよい。
【０１１２】
ステップ４０４において、ＶＴＬ制御を実施する風力タービンコントローラーは、海象データ、浮体式風力タービンの傾斜データ、風速、発電機の毎分回転数、タービンブレードのピッチ角等のうちの１つ又は複数に基づき、推力下限が必要であるか否かを決定してもよい。推力下限が要求される場合、ＶＴＬにより、例えば、ルックアップテーブルによって推力下限を設定してもよい。
【０１１３】
ステップ４０４において求められた推力下限に基づき、タービンコントローラーは、ステップ４０５において、要求されるタービンブレードのピッチ角及び／又は電気トルクを計算する、すなわち求める。これは、浮体式風力タービンに作用する状況において、推力を推力下限に制限する。
【０１１４】
ステップ４０６において、タービンブレードのピッチをステップ４０５において求められた角度に設定するために、タービンコントローラーはピッチ制御システムを作動させる。
【０１１５】
ＶＴＬ制御システムとともに用いる協調制御の別の例において、浮体式風力タービンのチルトセンサ及びロールセンサから測定値をプラットフォームコントローラーは受信してもよく、傾斜が所定の又は予め決定された値よりも大きい場合、例えば、傾斜が５度よりも大きい場合、推力下限をＶＴＬ制御システムにおいて設定することを要求するようにプラットフォームコントローラーはタービンコントローラーと通信してもよい。それにより、浮体式風力タービンの現時の傾斜に逆らうために、プラットフォームコントローラーが支柱間でバラストを移動させる時であることが可能になる。
【０１１６】
上述した例は、浮体式風力タービンの協調制御が、いかに既存の浮体式風力タービンを改善することができるかを示している。
【０１１７】
上述した例、例えば、風力タービンの始動中の協調制御、協調ＶＴＬ、協調ヨー制御等を全て、独立して実施又は利用してもよいし、例のうちの１つ又は複数をともに実施してもよい。このように、例の任意の組合せを浮体式風力タービンに対して実施してもよい。
【０１１８】
風力タービンとプラットフォームとの間で浮体式風力タービンの制御を協調することにより、風力タービンを、電力を生成するのに最適な位置により長く位置決めすることができ、また、浮体式風力タービンにかかる負荷を減少させることができる。例えば、浮体式風力タービンにかかると予想される力に逆らうようにバラストを配分する場合、浮体式風力タービンが始動すると、予防的なバラスト配分が実行されない場合よりも早くに、風力タービンは電力を生成するのに最適な位置になる。また、浮体式風力タービンの制御を協調することにより、浮体式風力タービンが垂直線から所定の安全角よりも大きく傾斜する可能性がはるかに低くなる。それにより、緊急停止の可能性が減少する。
【０１１９】
上記の例では、浮体式風力タービンの制御を改善するように協調する１つ又は複数の風力タービンコントローラー及び１つ又は複数のプラットフォームコントローラーが存在する。このことは、別個の風力タービンコントローラー及びプラットフォームコントローラーを有する点で本構成を反映している。また、上記の例では、風力タービンコントローラー及びプラットフォームコントローラーが或る特定のタスク及び機能を実行するが、コントローラーのいずれかが要求されるタスク又は機能のうちの任意のものを実行してもよい。本発明の実施形態は、例及び実施形態のそれぞれにおけるタスク若しくは機能を実行する順序又はコントローラーに限定されない。本実施形態の主な利点は、浮体式風力タービンの異なるシステムを制御するときに、風力タービンに影響する条件及び／又はプラットフォームに影響する条件が考慮に入れられること、例えば、協調制御である。
【０１２０】
しかし、また理解されるように、将来には、浮体式風力タービンの全てのシステムを制御するコントローラーが１つだけ存在してもよい。この場合、協調制御は単一のコントローラーによって実行されるが、上述した例を依然として実施することができる。
【０１２１】
本発明の好ましい実施形態を図示及び記載したが、このような実施形態は、単に例として記載されていることが理解される。添付特許請求の範囲により規定される本発明の範囲から逸脱することなく、数多くの変形、変更、及び置換が当業者により想到される。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の趣旨及び範囲内にある全てのこのような変更形態又は均等形態を包含することが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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