(57)【要約】【課題】風力タービン（１００）とタービン組立体（８）とを含む発電システム（６）を作動させる方法を提供する。【解決手段】本方法は、風力タービンを作動させる段階と、風力タービンによって生成されたエネルギーを加圧空気（９）として貯える段階と、必要な時に加圧空気をタービン組立体に送る段階とを含む。【選択図】      図１
2007127124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン（１００）と、
前記風力タービンによって生成されたエネルギーを加圧空気（９）として貯えるように構成された貯蔵装置（１４０）と、
必要な時に前記加圧空気を受けるように構成されたタービン組立体（８）と、
を含む発電システム（６）。
【請求項２】
前記風力タービン（１００）に作動結合された空気圧縮機（３３４）をさらに含み、
前記タービン組立体（８）が、高圧圧縮機（１６）と、燃焼器（１８）と、タービン（２０）と、前記高圧圧縮機と流れ連通状態で結合された熱交換器（５０）とを含み、
前記熱交換器が、前記高圧圧縮機から吐出された加圧空気を受けかつ該加圧空気を前記燃焼器に送って、ガスタービンエンジン（１０）の熱効率を増大させるのを可能にするように構成される、
請求項１記載の発電システム（６）。
【請求項３】
前記熱交換器（５０）が復熱装置を含み、前記ガスタービンエンジン組立体が、高温のタービン吐出空気を前記復熱装置に送って、該復熱装置を通って流れる加圧空気（９）の作動温度を上昇させるのを可能にするように構成される、
請求項２記載の発電システム（６）。
【請求項４】
前記高圧圧縮機（１６）が、前記空気圧縮機から空気を受け、該加圧空気（９）をさらに加圧し、かつ該さらに加圧した空気を前記復熱装置（５０）を通して流すように構成される、請求項３記載の発電システム（６）。
【請求項５】
前記風力タービン（１００）が、
前記ガスタービンエンジン組立体と流れ連通状態でその内部に形成された空洞（１４２）を有するタワー（１０４）と、
前記タワーに結合されたナセル（１０２）と、
前記タワー内に結合された空気圧縮機（３３４）と、を含み、
前記空気圧縮機が、加圧空気（９）を前記空洞内に送るように構成される、
請求項２記載の発電システム（６）。
【請求項６】
前記風力タービン（１００）が、
タワー（１０４）と、
前記タワーに結合されたナセル（１０２）と、
前記タワーの外部に結合された空気圧縮機（３３４）と、を含み、
前記空気圧縮機が、前記風力タービンの外部に結合された貯蔵装置（１４０）内に加圧空気（９）を送るように構成される、
請求項２記載の発電システム（６）。
【請求項７】
前記ガスタービンエンジン組立体に作動結合された発電機（４４）をさらに含む、請求項１記載の発電システム（６）。
【請求項８】
風力タービン（１００）と、
前記風力タービンに作動結合された空気圧縮機（３３４）と、
燃焼器（１８）、タービン（２０）、及び前記風力タービンと流れ連通状態で結合された熱交換器（５０）を含むタービン組立体（８）と、
前記タービンに作動結合された発電機（４４）と、
を含む発電システム（６）。
【請求項９】
前記タービンエンジン組立体が高圧圧縮機（１６）を含まず、前記熱交換器（５０）が、前記風力タービン（１００）から吐出された加圧空気（９）を受けかつ該加圧空気を前記燃焼器（１８）に送って、ガスタービンエンジン（１０）の熱効率を増大させるのを可能にする、請求項８記載の発電システム（６）。
【請求項１０】
前記熱交換器（５０）が復熱装置を含み、前記タービン組立体（８）が、高温のタービン排出空気流を前記復熱装置に流して、該復熱装置を通って流れる加圧空気（９）の作動温度を上昇させるのを可能にするように構成される、請求項８記載の発電システム（６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には風力タービンに関し、より具体的には、風力タービン・ガスタービン複合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも１つの公知のシステムでは、一般に風力エネルギーファームと呼ばれる複数の風力タービンを様々な地理的場所に設置して、風力エネルギーが利用できる時にその取込みを可能にする。
【０００３】
風力タービンの動力出力は、風力タービンブレードに加わる機械的負荷及び／又は発電機に加わる機械的負荷或いは風力の利用可能度のいずれかによって制限される。従って、各ウィンドファームの電気出力は、様々な風力条件と風力タービンに加わる機械的負荷とに応じて変化する。より具体的には、ウィンドファームは、クリーンかつ再生可能なエネルギー源を提供するが、各風力タービンによって産生される動力出力は、風力に基づいて変化し、従って風力エネルギーファームによって生成されるエネルギーの実用性を低下させる。例えば、需要が比較的低い夜間に風力エネルギーを生成することで、風力エネルギーファームによって発電された電気の地域限界価格を低下させかつ／又はベースロード発電施設の稼動サイクルを高めることができる。
【特許文献１】米国特許第１，５７８，９２３号公報
【特許文献２】米国特許第２，０１７，９６１号公報
【特許文献３】米国特許第２，６５２，６９９号公報
【特許文献４】米国特許第４，００８，００６号公報
【特許文献５】米国特許第４，０７５，５００号公報
【特許文献６】米国特許第４，０８７，１９６号公報
【特許文献７】米国特許第４，１４１，２１５号公報
【特許文献８】米国特許第４，２０４，７９９号公報
【特許文献９】米国特許第４，３２４，９８５号公報
【特許文献１０】米国特許第４，３５８，２５０号公報
【特許文献１１】米国特許第４，３７０，０９５号公報
【特許文献１２】米国特許第４，６４８，８０１号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つの態様では、風力タービンとタービン組立体とを含む発電システムを作動させる方法を提供する。本方法は、風力タービンを作動させる段階と、風力タービンによって生成されたエネルギーを加圧空気として貯える段階と、電力需要が所定の閾値を超えた時に加圧空気をタービン組立体に送る段階とを含む。
【０００５】
別の態様では、発電システムを提供する。本発電システムは、風力タービンと、風力タービンによって生成されたエネルギーを加圧空気として貯えるように構成された貯蔵装置と、電力需要が所定の閾値を超えた時に加圧空気を受けるように構成されたタービン組立体とを含む。
【０００６】
さらに別の態様では、発電システムを提供する。本発電システムは、風力タービンと、風力タービンに作動結合された空気圧縮機と、燃焼器、タービン、及び風力タービンと流れ連通状態で結合された復熱装置を含むタービン組立体と、タービンに作動結合された発電機とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、例示的な発電システム６の斜視図である。発電システム６は、タービン発電機組立体８と風力タービン組立体１００とを含み、風力タービン組立体１００は、圧縮空気（加圧空気）９をタービン発電機組立体８に送るように構成される。
【０００８】
図２は、発電システム６で使用することができる例示的なガスタービン発電機組立体８の概略図である。ガスタービン発電機組立体８は、ガスタービンエンジン１０を含み、ガスタービンエンジン１０は、直列の流れ関係で、高圧圧縮機１６と、燃焼器１８と、高圧タービン２０と、低圧又は出力タービン２４とを含む。高圧圧縮機１６は、入口３０と出口３２とを有する。燃焼器１８は、高圧圧縮機出口３２と実質的に一致した入口３４と、出口３６とを有する。１つの実施形態では、燃焼器１８は、アニュラ型燃焼器である。別の実施形態では、燃焼器１８は、乾式低エミッション（ＤＬＥ）燃焼器である。さらに別の実施形態では、燃焼器１８は、カン−アニュラ型燃焼器である。
【０００９】
高圧タービン２０は、エンジン１０の長手方向中心軸線４３に対してほぼ同軸に整列した第１のロータシャフト４０により高圧圧縮機１６に結合される。エンジン１０は、出力タービンシャフト４６を使用して低圧タービン２４に結合することができる発電機４４のような負荷を駆動するために使用することができる。それに代えて、負荷は、ロータシャフト４２の前方延長部（図示せず）に結合することができる。ガスタービンエンジン組立体８はまた、復熱装置５０を含み、復熱装置５０は、高圧圧縮機１６からの加圧空気を該復熱装置５０を通して流すのを可能にする第１の流体通路５２と、該復熱装置５０から排出された加熱空気を燃焼器１８に送るのを可能にする第２の流体通路５４と、低圧タービン２４からの排気ガスを該復熱装置５０を通して流すのを可能にする第３の流体通路５６とを含む。
【００１０】
図３は、発電システム６で使用することができる例示的な風力タービン１００の斜視図である。図４は、図３に示す風力タービン１００の一部分の斜視図である。この例示的な実施形態では、風力タービン１００は、比較的背の高いタワー１０４の頂部に取付けられたナセル１０２を含む。風力タービン１００はまた、ロータ１０６を含み、ロータ１０６は、各々が回転ハブ１１０に結合された複数のロータブレード１０８を含む。風力タービン１００は、３枚のロータブレード１０８を含むものとして図示しているが、風力タービン１００は、該風力タービン１００を作動させるのを可能にするあらゆる数のロータブレードを含むことができることを理解されたい。
【００１１】
さらに、風力タービン１００は、圧縮機組立体１２０を使用して生成された加圧空気を受けるように構成された貯蔵タンク１４０を含む。この例示的な実施形態では、タワー１０４の少なくとも一部分は、貯蔵タンク１４０を形成するために利用され、従ってタワー１０４の少なくとも一部分は、圧縮機組立体１２０を使用して生成された加圧空気を貯えるために利用される。より具体的には、タワー１０４の少なくとも一部分は、圧縮機組立体１２０によって生成された加圧空気をタワー１０４の外壁１４４によって形成された空洞１４２内に貯えることができるように、実質的に中空である。従って、タワー１０４の高さ及びボリュームは、圧縮機組立体１２０から吐出された所定量の空気を貯えるような選択した大きさにすることができる。
【００１２】
幾つかの構成では、また図４を参照すると、風力タービン１００のタワー１０４頂部のナセル１０２内に、風力タービン１００の様々な構成要素が収納される。１つの実施形態では、風力タービン１００は、制御パネル１１２内に結合された１つ又はそれ以上のマイクロコントローラを含み、これらのマイクロコントローラは、それに限定されないが、ピッチ及び速度の調節、高速シャフト及びヨーブレーキの適用、ヨー及びポンプモータの適用、及び故障監視のようなシステム全体の監視及び制御のために使用される。別の実施形態では、風力タービン１００は、分散又は集中制御アーキテクチャ（図示せず）を利用してシステムの監視及び制御を行う。
【００１３】
この例示的な実施形態では、制御システムつまり制御パネル１１２は、ＡＣ又はＤＣピッチ駆動モータ（図示せず）の少なくとも１つを含む可変ブレードピッチ駆動システム１１４に制御信号を送信して、風力の結果としてハブ１１０を駆動するブレード１０８のピッチを制御する。幾つかの構成では、ブレード１０８のピッチは、ブレードピッチ駆動システム１１４によって個々に制御される。
【００１４】
風力タービン１００はまた、ハブ１１０に連結されたメインロータシャフト１１６（「低速シャフト」とも呼ばれる）と、ギヤボックス１１８とを含み、ギヤボックス１１８は、幾つかの構成では、二重経路ジオメトリを利用して該ギヤボックス１１８内に収容された高速シャフトを駆動する。高速シャフト（図４には図示せず）は、メインフレーム１３２によって支持された圧縮機組立体１２０を駆動するために使用される。任意選択的に、圧縮機組立体１２０は、低速シャフト（図示せず）を利用して駆動され、高速シャフトは、発電機を駆動するために利用される。
【００１５】
ヨー駆動機構１２４及びヨーデッキ１２６は、風力タービン１００のためのヨー配向システムを構成する。幾つかの構成では、ヨー配向システムは、後述するように、シャフトフランジ変位を測定するように使用するセンサから受けた情報に従い制御システムによって電気的に作動されかつ制御される。フランジ変位測定センサとは別に或いはフランジ変位測定センサに加えてかのいずれかで、幾つかの構成は、風向計１２８を利用してヨー配向システムに情報を与える。ヨーシステムは、タワー１０４の頂部に設けられたフランジ上に取付けられる。
【００１６】
作動時に、風がブレード１０８を通って流れ、従ってメインロータシャフト１１６を回転させる。ブレード１０８によって発生した回転力は、ギヤボックス１１８を介して圧縮機組立体１２０に伝達され、従って圧縮機組立体１２０が空気を加圧するようにさせる。圧縮機組立体１２０によって生成された加圧空気は、貯蔵装置１４０つまりタワー１０４に送られ、将来の使用のためにその中に貯えられる。この例示的な実施形態は、空気を加圧しかつ加圧空気を貯えるために利用される単一の風力タービン１００を示しているが、複数の風力タービン１００を利用して単一のガスタービンエンジンによって利用されることになる空気を加圧しかつ貯えることができることを理解されたい。任意選択的に、単一の風力タービン１００を利用して、後で複数のガスタービンエンジン発電機組立体に送られる空気を加圧しかつ貯えることもできる。
【００１７】
従って、システム６は、風力エネルギーを取込むことができる時はいつでも、動力を産生しかつ風力タービン１００によって生成された風力エネルギーを加圧空気つまり貯蔵タンク１４０内に貯えるのを可能にする。この例示的な実施形態では、貯蔵タンク１４０内に貯えられた加圧空気は、電気需要が所定の閾値を超えた時に少なくとも１つのガスタービンエンジン１０に送られる。
【００１８】
より具体的には、図２を参照すると、風力タービン貯蔵タンク１４０からの空気つまりタワー１０４の空洞１４２内に貯えられた加圧空気は、高圧圧縮機入口３０内に引き込まれる。高圧圧縮機１６は、空気を加圧し、加圧空気を第１の流体通路５２を介して復熱装置５０に送給する。加圧空気は次に、第３の流体通路５６を利用して復熱装置５０を通して流された低圧タービン２４の排気ガスを利用して、復熱装置５０内で加熱される。復熱装置５０を通して排気ガスを流すことにより、復熱装置５０を通して流される空気の作動温度を高めるのを可能にする。従って、低圧タービン２４から排出された空気は、復熱装置５０を通って流れ、復熱装置５０において、加圧空気の作動温度は、低圧タービン２４から排出された排気ガスを利用して第１の作動温度から該第１の作動温度よりも高い第２の作動温度まで高められる。加熱した加圧空気は次に、復熱装置５０から第２の流体通路５４を介して燃焼器１８の入口３４に送られ、燃焼器１８において、加圧空気は燃料と混合されかつ点火されて、高温の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼器１８から流れてタービン２０及び２４を駆動する。
【００１９】
図５は、図１、図３及び図４に示す風力タービン１００と共に利用することができる別の例示的なタービン発電機組立体２００である。タービン発電機組立体２００は、図２に示すガスタービンエンジン発電機組立体と実質的に同様であり、組立体１０の構成要素と同一である組立体２００内の構成要素は、図５においては図３で使用したのと同じ参照符号を用いて特定する。
【００２０】
組立体２００は、燃焼器１８と、該組立体２００の長手方向中心軸線４３に対してほぼ同軸に整列した高圧タービン２０とを含む。燃焼器１８は、入口３４と出口３６とを有する。１つの実施形態では、燃焼器１８は、アニュラ型燃焼器である。別の実施形態では、燃焼器１８は、乾式低エミッション（ＤＬＥ）燃焼器である。さらに別の実施形態では、燃焼器１８は、カン−アニュラ型燃焼器である。
【００２１】
組立体２００は、出力タービンシャフト４６を使用して高圧タービン２０に結合することができる発電機４４のような負荷を駆動するために使用することができる。それに代えて、負荷は、高圧タービン２０の前方延長部（図示せず）に結合することができる。組立体２００はまた、復熱装置５０を含み、復熱装置５０は、貯蔵タンク１４０つまりタワー１０４から受けた加圧空気を該復熱装置５０を通して流すのを可能にする第１の流体通路５２と、該復熱装置５０から排出された加熱空気を燃焼器１８に送るのを可能にする第２の流体通路５４と、高圧タービン２０からの排気ガスを該復熱装置５０を通して流すのを可能にする第３の流体通路５６とを含む。
【００２２】
この例示的な実施形態では、組立体２００は、加圧空気を燃焼器１８に供給する高圧圧縮機を含まない。そうではなくて、タービン２０を駆動する動力を産生するために燃焼器１８内で利用される空気の全量は、少なくとも１つの風力タービンタンク１４０から供給される。従って、風力タービン貯蔵タンク１４０は、組立体２００が燃焼過程を補足する付加的空気を供給する高圧圧縮機を利用せずに作動することができるように、所定量の加圧空気を貯えるような選択した大きさにすることができる。
【００２３】
作動時に、風がブレード１０８を通って流れ、従ってメインロータシャフト１１６を回転させる。ブレード１０８によって発生した回転力は次に、ギヤボックス１１８を介して圧縮機組立体１２０に伝達され、従って圧縮機組立体１２０が空気を加圧するようにさせる。圧縮機組立体１２０によって生成された加圧空気は、貯蔵装置１４０つまりタワー１０４に送られ、将来の使用のためにその中に貯えられる。この例示的な実施形態は、空気を加圧しかつ加圧空気を貯えるために利用される単一の風力タービン１００を示しているが、複数の風力タービン１００を利用して単一のガスタービンエンジンによって利用されることになる空気を加圧しかつ貯えることができることを理解されたい。任意選択的に、単一の風力タービン１００を利用して、後で複数のガスタービンエンジン発電機組立体に送られる空気を加圧しかつ貯えることもできる。
【００２４】
より具体的には、風力タービン貯蔵タンク１４０からの空気つまりタワー１０４の空洞１４２内に貯えられた加圧空気は、第１の流体通路５２に沿って復熱装置５０内に引き込まれる。加圧空気は次に、第３の流体通路５６を利用して復熱装置５０を通して流された高圧タービン２０の排気ガスを利用して、復熱装置５０内で加熱される。復熱装置５０を通して排気ガスを流すことにより、復熱装置５０を通して流される空気の作動温度を高めるのを可能にする。従って、貯蔵タンク１４０から吐出された空気は、復熱装置５０を通って流れ、復熱装置５０において、加圧空気の作動温度は、高圧タービン２０から排出された排気ガスを利用して第１の作動温度から該第１の作動温度よりも高い第２の作動温度まで高められる。加熱した加圧空気は次に、復熱装置５０から第２の流体通路５４を介して燃焼器１８の入口３４に送られ、燃焼器１８において、加圧空気は燃料と混合されかつ点火されて、高温の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼器１８から流れてタービン２０を駆動する。
【００２５】
図６は、図５に示す組立体２００と共に利用することができる例示的な風力タービン組立体３００の斜視図である。図７は、図６に示す風力タービン３００の一部分である。風力タービン３００は、図１に示す風力タービン１００と実質的に同様であり、風力タービン１００の構成要素と同一である風力タービン３００内の構成要素は、図６及び図７においては図１で使用したのと同じ参照符号を用いて特定する。
【００２６】
この例示的な実施形態では、風力タービン３００は、比較的背の高いタワー１０４の頂部に取付けられたナセル１０２を含む。風力タービン３００はまた、ロータ１０６を含み、ロータ１０６は、各々が回転ハブ１１０に結合された複数のロータブレード１０８を含む。幾つかの構成では、また図７を参照すると、風力タービン３００のタワー１０４頂部のナセル１０２内に、風力タービン３００の様々な構成要素が収納される。タワー１０４の高さは、当技術分野では公知の因子及び条件に基づいて選択される。１つの実施形態では、風力タービン３００は、制御パネル１１２内に結合された１つ又はそれ以上のマイクロコントローラを含み、これらのマイクロコントローラは、それに限定されないが、ピッチ及び速度の調節、高速シャフト及びヨーブレーキの適用、ヨー及びポンプモータの適用、及び故障監視のようなシステム全体の監視及び制御のために使用される。別の実施形態では、風力タービン３００は、分散又は集中制御アーキテクチャ（図示せず）を利用してシステムの監視及び制御を行う。
【００２７】
この例示的な実施形態では、制御システムつまり制御パネル１１２は、ＤＣピッチ駆動モータ（図示せず）を含む可変ブレードピッチ駆動システム１１４に制御信号を送信して、風力の結果としてハブ１１０を駆動するブレード１０８のピッチを制御する。幾つかの構成では、ブレード１０８のピッチは、ブレードピッチ駆動システム１１４によって個々に制御される。
【００２８】
風力タービン３００はまた、ハブ１１０に連結されたメインロータシャフト１１６（「低速シャフト」とも呼ばれる）と、ギヤボックス１１８とを含み、ギヤボックス１１８は、幾つかの構成では、二重経路ジオメトリを利用して該ギヤボックス１１８内に収容された高速シャフトを駆動する。高速シャフト（図６には図示せず）は、図７に示すようにメインフレーム１３２によって支持された第１の発電機３２０を駆動するために使用される。幾つかの構成では、ロータトルクは、継手１２２を介して伝達される。第１の発電機３２０は、例えばまたそれに限定されないが、巻線ロータ誘導発電機のようなあらゆる適当なタイプのものとすることができる。非限定的な実施例として別の適当なタイプは、ギヤボックスを必要とせずに直接駆動構成として低速シャフトの速度で作動することができる多極発電機である。
【００２９】
ヨー駆動機構１２４及びヨーデッキ１２６は、風力タービン３００のためのヨー配向システムを構成する。幾つかの構成では、ヨー配向システムは、後述するように、シャフトフランジ変位を測定するように使用するセンサから受けた情報に従い制御システムによって電気的に作動されかつ制御される。フランジ変位測定センサとは別に或いはフランジ変位測定センサに加えてかのいずれかで、幾つかの構成は、風向計１２８を利用してヨー配向システムに情報を与える。ヨーシステムは、タワー１０４の頂部に設けられたフランジ上に取付けられる。
【００３０】
この例示的な実施形態では、風力タービン３００はまた、圧縮機組立体３３０を含み、圧縮機組立体３３０は、空気圧縮機駆動装置３３２と該空気圧縮機駆動装置３３２に結合された空気圧縮機３３４とを含む。１つの実施形態では、圧縮機駆動装置３３２は、空気圧縮機３３４に結合されたインペラ又はファンであって、圧縮機駆動装置３３２が回転すると、回転力が空気圧縮機３３４に伝達されて、空気圧縮機３３４を回転させ、従って加圧空気を生成するのを可能にするようになる。例えば、また１つの実施形態では、圧縮機組立体３３０は、圧縮機駆動装置３３２の入口がブレード１０８を通って流れる空気流とほぼ同軸であり、従って圧縮機駆動装置３３２も同時に回転させるように、ナセル１０２内に結合される。
【００３１】
別の実施形態では、圧縮機組立体３３０は、ブレード１０８を通って移動する風がシャフトを回転させ、従って空気圧縮機３３４を回転させて加圧空気を生成させるように、シャフト（図示せず）を利用して風力タービン３００に結合される。例えば、１つの実施形態では、シャフトは、ギヤボックス１１８がシャフトを駆動し、従って空気圧縮機３３４を駆動するように、該ギヤボックス１１８に結合される。任意選択的に、発電機３２０は、空気圧縮機３３４に電力を供給して該空気圧縮機３３４を作動させるのを可能にするように利用される。この例示的な実施形態は、加圧空気を単一の空気貯蔵装置３３６に送るように構成された単一の風力タービン３００及び単一の空気圧縮機３３４を示しているが、各々が加圧空気を単一の空気貯蔵装置３３６に送るように構成された複数の圧縮機３３４に対して、複数の風力タービン３００を結合することもできる。任意選択的に、複数の空気貯蔵装置３３６を互いに直列配置で単一の風力タービン３００に結合することもできる。
【００３２】
少なくとも１つの風力タービン３００を空気圧縮機３３４に結合して、風力タービン３００が空気圧縮機３３４を駆動して加圧空気を生成するようにする。加圧空気は次に、空気貯蔵装置３３６に送られ、加圧空気は、該加圧空気が組立体２００によって利用されるまで貯えられる。従って、風力タービン３００は、風力エネルギーを取込むことができる時はいつでも、動力を産生しかつ風力タービン３００によって生成された風力エネルギーを加圧空気つまり貯蔵装置３３６内に貯えるのを可能にする。この例示的な実施形態では、貯蔵装置３３６内に貯えられた加圧空気は、電気需要が所定の閾値を超えた時に組立体２００に送られる。
【００３３】
より具体的には、空気は、第１の流体通路５２に沿って風力タービン貯蔵タンク３３６から復熱装置５０内に引き込まれる。加圧空気は次に、第３の流体通路５６を利用して復熱装置５０を通して流された低圧タービン２４の排気ガスを利用して、復熱装置５０内で加熱される。復熱装置５０を通して排気ガスを流すことにより、復熱装置５０を通して流される空気の作動温度を高めるのを可能にする。従って、貯蔵タンク３３６から吐出された空気は、復熱装置５０を通して流れ、復熱装置５０において、加圧空気の作動温度は、低圧タービン２４から排出された排気ガスを利用して第１の作動温度から該第１の作動温度よりも高い第２の作動温度まで高められる。加熱した加圧空気は次に、復熱装置５０から第２の流体通路５４を介して燃焼器１８の入口３４に送られ、燃焼器１８において、加圧空気は燃料と混合されかつ点火されて、高温の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼器１８から流れてタービン２４を駆動する。
【００３４】
図８は、通常作動時における本明細書に記載したシステムを説明する温度（Ｔ）／エントロピー（Ｓ）線図である。より具体的には、図８は、作動流体つまり加圧空気の温度が、復熱装置内で上昇し、その後燃焼器内でさらに上昇することを示している。さらに、エネルギーがタービン内で空気流から抽出され、高温の排気流は、流入空気を予熱するために復熱装置に戻る。
【００３５】
従って、加圧空気貯蔵装置からの空気流の圧力が低下するにつれて、タービンによる温度抽出は減少し、従ってタービン排気温度は高くなる。その結果、復熱装置に流入する空気の温度は上昇し、このこともまた、予熱空気の温度の対応する上昇をもたらす。得られる効率特性は、加圧空気の圧力における変化に対して比較的鈍感であるが、空気の密度つまり圧力が最高である時に最高出力を産生することができる。
【００３６】
従って、本明細書に記載した発電システムは、ウィンドファームによって生成されるエネルギーを貯えるのを可能にし、このエネルギーは、風力が利用できる時はいつでも取込むことができる。さらに、風力から貯えたエネルギーは、電力需要が最高である時に利用することができる。これに加えて、本明細書に記載した発電システムは、復熱式ガスタービンエンジンを使用して、ガスエネルギーの電気へのより高い正味変換を提供する。具体的には、本明細書に記載しているのは、空気を加圧して、加圧空気を貯蔵タンク内に貯えるために利用される少なくとも１つの風力タービンシステムを含むシステムである。加圧空気は、貯蔵タンクから復熱装置内に吐出され、復熱装置において加圧空気の温度が高められる。加圧空気は次に、復熱装置から燃焼器内に送られ、燃焼器において、燃料を燃焼させて加圧空気の温度をさらに高める。加圧空気は次に、タービンに送られて動力を産生する。さらに、タービン排気ガスは、復熱装置を通して流されて、風力タービンから送られた加圧空気の作動温度を高めるのを可能にする。
【００３７】
本発明を様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】例示的な発電システムの斜視図。
【図２】図１に示す発電システムで使用することができる例示的なガスタービン組立体の概略図。
【図３】図１に示す発電システムで使用することができる例示的な風力タービンの斜視図。
【図４】図３に示す風力タービンの一部分の斜視図。
【図５】図３に示す風力タービンと共に使用することができる例示的なタービン組立体の概略図。
【図６】図５に示すタービン組立体と共に使用することができる例示的な風力タービンの斜視図。
【図７】図６に示す風力タービンの一部分の斜視図。
【図８】例示的な温度／エントロピー線図。
【符号の説明】
【００３９】
６  発電システム
８  タービン発電機組立体
９  加圧空気
１０  ガスタービンエンジン
１６  高圧圧縮機
１８  燃焼器
２０  高圧タービン
２４  低圧タービン
３０  入口
３２  出口
３４  入口
３６  出口
４０  第１のロータシャフト
４２  ロータシャフト
４３  長手方向中心軸線
４４  発電機
４６  出力タービンシャフト
５０  復熱装置
５２  第１の流体通路
５４  第２の流体通路
５６  第３の流体通路
１００  風力タービン
１０２  ナセル
１０４  タワー
１０６  ロータ
１０８  ブレード
１１０  ハブ
１１２  制御パネル
１１４  ブレードピッチ駆動システム
１１６  メインロータシャフト
１１８  ギヤボックス
１２０  圧縮機組立体
１２２  継手
１２４  ヨー駆動機構
１２６  ヨーデッキ
１２８  風向計
１３２  メインフレーム
１４０  貯蔵装置
１４０  貯蔵タンク
１４２  空洞
１４４  外壁
２００  タービン発電機組立体
３００  風力タービン
３２０  第１の発電機
３３０  圧縮機組立体
３３２  圧縮機駆動装置
３３４  空気圧縮機
３３６  貯蔵装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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