CN107250533A - 浮体式海上风力发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够自主移动或停泊在固定位置、无需系泊且发电成本小的浮体式海上风力发电设备，不破坏景观，与产生低频噪声、遮阳等问题的生活区域或者发生飞鸟撞击的山林区域之间保持距离，从而避免台风或疾风、雷击等的恶劣天气，而在风况良好的地点高效地发电。在细长的浮体(2)上具有帆(4)和舵(14)，在浮体上具有风力发电设备和电池，搭载了GPS和通信设备，能够利用长期气象信息判断风况良好且安全的地点，并自主操作进行移动，从而以高产能利用率来进行风力发电。浮体可以向长度方向的两个方向行进，并且也可以向上风向行进，因此能够以折返的方式往返，基本停滞在相同的地点，从而可以实现与系泊型浮体式风力发电设备相同的功能。所产生的电力可以存储在电池等中，并在陆地等的使用场所中取出电力并使用。

Description

浮体式海上风力发电设备
技术领域
本发明提供浮体式海上发电设备，其在海上，利用设置于可移动的浮体上的帆所受的风力和中央板对水的阻力，并利用舵控制行进方向来向上风向行进，并以折返的方式来防止被冲向下风向，由此能够无需固定在陆地或海底而停滞在固定点，或者可根据气象、海况而移动到发电效率良好的地点。
背景技术
在扩展对可再生能源的利用中，风力发电设备不仅可设置在陆地上，也因沿海植入型或海上浮体式而扩展了可设置的地点。
风力发电设备优选设置在风况良好的地点，但对于山区占据国土的70％、风的流动性差的日本的陆地来说设置地点有限。另外，即使是风况良好的地点，但是在远离电力消费地区的地点也需要配套设置输电设备，由此加重了成本负担。因此，风力发电设备设置在电力消费地区或输电连接容易地区附近的沿岸或者海上。在海上，有很多不存在挡风地形或结构物并且比陆地的风况良好的地点。另外，在陆地上，存在可能与风力发电事业冲突的如下问题：近邻生活者等抱有对因风车旋转引起的低频噪声或者景观被破坏的担忧，以及野生鸟类被卷入到风车的旋转中的飞鸟撞击等。
此外，还提出了设置在海上能够移动的浮体，并且以总是使风车相对于风向以90度或-90度来受风的方式进行控制的风力发电设备。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1:日本特开2009-41477号公报
发明内容
(发明所要解决的问题)
若考虑设置风力发电设备，在山区多的日本满足设置条件的土地面积有限。为了增加发电量，需要在除陆地以外的地方部署风力发电设备。
日本为颇多台风经过的国家。风力发电设备存在因强风而受损的情况。在设置在接近于人的生活圈的情况下，人或建筑物、车辆可能因坠落物而受害。此外，会产生设备的维修费用，或者需要对抗强风损害的强度设计，导致风力发电成本的增加。针对如雷电或冰雹等的气象灾害引起的被害情况，也存在同样的问题。
风力发电设备优选设置于风况良好的地点，但就陆地而言在风被山区阻挡的日本能够稳定工作的地点有限。据报道，在平原，附近居民报告受到噪音/低频音的影响。在山顶或山顶周边具有风况相对良好的区域，但设备设置成本比平原高。另外，存在对因疾风而受损，或者影响野生鸟类等的生存的忧虑。
也存在在海上设置风力发电设备的情况。可期待能够获得比陆地更稳定的风况。在沿海设置植入型的情况下，日本浅滩的海底少且适于设置的面积有限。如上所述，存在对周边区域的噪音问题的忧虑。正在对在近海系泊浮体设备并设置风力发电设备进行验证。由于周围不存在遮挡风的东西，因此期待能够获得更好的风况。但是，因需要系泊设备或输电线等的大型配套设备，导致发电成本增加。存在对用于系泊的链或输电线缆上挂住渔网的忧虑，因此需要与渔业从业者协调。
为了扩展风能的使用，优选在风况良好、不与陆地的生活圈内冲突且面积宽广的海上，采用不会给渔业从业者带来麻烦且以小的设备成本进行发电的方法。
(解决问题的方案)
在海上漂浮能够自主航行的浮体，在其之上铺设风力发电设备。配套设置诸如电池等用于存储能源的机器，来存储由风力发电设备产生的电力，将电池移送到陆地并在所需地点取出电力能源。
浮体呈长圆形的薄板状或船状，具有受风的帆、用于立起帆的桅杆、用于操作帆的帆桁、使浮体不被冲向下风向的中央板(centerboard，稳向板)、用于操作浮体的航行方向的舵。在中央板具有当帆受风时使浮体不易于翻倒的所必需的配重。
帆能够以桅杆的轴为中心旋转，可向帆桁施加力来操作。
具有用于掌握浮体自身的位置的全球定位系统(GPS，Global PositioningSystem)，通过卫星通信等来获得长期气象信息，自行判断并移动至风况良好的地点而进行发电。
浮体可以利用帆相对于风向的张开角度来调节航行速度。此外，可以利用舵操作、浮体与帆之间的张开角度的操作来向上风向行进。浮体在长度方向上呈对象形状，可依据帆的受风面，向长度方向的任一侧行进。
浮体能够以迎风行进的方式与因受风而被冲向下风向的量相抵消，并将此相对于长度方向，以折返(switch-back)的方式来反复地前进后退，从而能够基本持续停滞在海上的固定点。
因此，本发明的浮体式风力发电设备能够自主航行移动到所需的地点，并且能够持续停滞在所需地点。关于风力过于弱或过于强于浮体的能力的地点，由于无法控制，因此浮体预先选择从该地点移开。
(发明的效果)
据了解，在2014年，系泊型浮体式海上风力发电的建设成本为10亿日元/MW。为了提高发电效率，风车倾向于巨大化，若建设数MW～10MW规模的设备，建设成本巨大。
设置型风车的规格取决于所要设置的地点的风况调查，因此并不统一。使用部件的大小也会不同，因此无法发挥量产效果，难以降低发电设备的成本。关于系泊型浮体式风力发电设备，因设备巨大，在保养方面需要很大成本。本发明的浮体式风力发电设备从量产性、保养性的角度出发研究合适的尺寸，不是通过风车的大小而是通过台数的规模来扩大发电容量。还能够通过量产效果来抑制部件的成本。
在本发明的浮体式风力发电设备的情况下，无需系泊设备或有线连接线，因此实现了一个浮体能够搭载0.1～10kW规模的发电设备的水平。无需大规模的初期费用，即可设置浮体式海上风力发电设备。
附图说明
图1为示出本发明的实施例的平面图。
图2为示出本从浮体的长度方向轴观看本发明的实施例的侧视图。
图3为示出从与浮体的长度方向正交的轴观看本发明的实施例的侧视图。
图4为示出本发明的应用例(1)的浮体部分的平面图(俯视)。
图5为示出本发明的应用例(1)的浮体部分的平面图(仰视)。
图6为示出本发明的应用例(1)的浮体部分的侧视图。
图7为示出本发明的应用例(1)的浮体以外的部分的平面图。
图8为从长度方向轴观看的本发明的应用(1)的浮体以外的部分的侧视图。
图9为从与长度方向正交的轴观看的本发明的应用例(1)的浮体以外的部分的侧视图。
图10为本发明的应用例(1)的平面图。
图11为本发明的应用例(1)的侧视图。
图12为本发明的应用例(2)的平面图。
图13为示出从浮体的长度方向轴观看本发明的应用例(2)的侧视图。
图14为示出从与浮体的长度方向正交的轴观看本发明的应用例(2)的侧视图。
具体实施方式
在沿1轴方向上呈细长的平板状或船状的浮体上，竖起设置利用可绕轴向旋转的连接体来连接的帆，在该浮体之下设置有用于防止横向漂移的中央板(centerboard，稳向板)和用于推进方向操舵的舵。中央板具有当帆受风时使浮体不翻倒的充分的配重。铺设有能够牵拉连接在帆桁上的索线并在轨道上移动的滑车，从而能够进行打开帆的操作。在浮体的长度方向的两端附近，分别设置有风力发电设备和存储所发电的电力的电池。
设当风从一个方向吹时，在相对于浮体的长度方向呈直角，且竖起设置有桅杆的一侧来受风。若在浮体的长度方向上移动滑车，则经由索线张开帆，帆一旦受风，则浮体被风推动，并沿着水中的中央板的方向行进。
若大幅度张开帆从而受风量增大，则浮体的行进速度増大。若收起帆从而受风量减少，则浮体的行进速度减小。若收起帆而不受风，则浮体停止。
若在浮体行进时操作舵，则能够将浮体的行进方向改变为朝向下风向或上风向。
在朝一个方向张开帆并行进的浮体收起帆并充分降低浮体的速度之后，若朝相反侧张开帆，则浮体向与此前的行进的方向的相反的方向行进。
利用折返的方式使浮体反复进行往返行进，同时操作舵来向上风向移动，而与浮体被冲向下风向的移动量相抵消，以位置的角度来看，浮体基本停泊在固定位置。由于能够在基本持续保持在固定位置的同时通过风车受风来发电，因此可以用作无需系泊设备的浮体式风力发电设备。
将存储有所发电的电力的电池移动到使用地点并取出电力。
(实施例)
如图1、图2及图3所示，在1轴方向上呈细长的圆形板状的浮体2浮于水面12。浮体可呈船状。在浮体2上竖起设置有桅杆3，并且以能够绕桅杆轴旋转的方式设置有帆桁11和帆4。在浮体上沿长度轴方向设置有轨道7和能够在该轨道7上移动的滑车5，并且可通过滑车移动，经由索线6调节帆桁与帆的张开角度。
当风1从箭头方向吹动时，张开帆来受风，则浮体朝被风推动的方向行进。行进为沿着中央板13的方向。
若在浮体的行进中操作舵14，则浮体的行进方向改变为上风向或下风向。
若在浮体的行进中收起帆而不使帆受风，则浮体的行进速度变小。在浮体的行进速度充分变小之后，若将拉动帆桁的滑车移动向与此前相反的一侧，则因帆的反面受风，浮体的行进方向变为反方向。若重复这些过程，则可以利用折返的方式来使浮体往返。
若在使浮体往返的同时，操作舵使浮体向上风向行进，而与被冲向下风向的移动量相抵消，则可以看作浮体基本停滞在规定的位置。
在浮体上在长度轴方向两端经由风车轴5以垂直的方式设置有发电风车8。风车旋转则产生电力。产生的电力存储于电池10。
由此，能够实现即使浮体不系泊在陆地或海底，也能够在基本规定的位置发电的浮体式风力发电设备。
本浮体式风力发电设备搭载有通信设备、GPS及计算机，由此能够根据气象预报来判断风况良好的地点，自主移动并发电。机器类使用自身发电的电力。
图10、图11为实施例1的应用版本。
浮体2以相对于长度轴方向的侧舷受风1。在海上由风引起波浪，并冲打船侧，而导致浮体摇摆。为了稳定地受风，浮体与帆不形成一体，而是分离的。帆与浮体通过在帆连接柄安装金属件15上放置帆连接柄16而相连接。帆连接柄能够在帆连接柄安装金属件上绕柄轴旋转。因此，即使浮体因水面的波浪而摇摆，帆也与浮体的倾斜无关地立起。
帆具有安装于帆连接柄的辅助浮体支撑臂18、辅助浮体17，因此不会因强风或疾风而翻倒在水面。
帆4经由可供桅杆位置移动用轨道19相对于帆连接柄旋转帆的位置移动用轨道旋转柄21和帆角度旋转用转台20，以张开在桅杆3的形状竖起设置于浮体。通过调节桅杆相对于浮体的位置、角度，能够在风吹时移动重心，保持浮体设备的平衡。
在上风向设置风向风速传感器23，将获得的信息反馈给帆的控制等，来进行最佳的操作。风向风速传感器可以设置在辅助浮体上。
图13、图14、图15为实施例1的应用版本。
浮体2通过以帆的两面交替地受风，能够利用折返的方式来往返。在浮体2的水中面一侧安装有与浮体相比宽度、长度略小的副底面22。在因风力变强浮体的行进速度变大因而浮体的行进前端浮起的情况下，副底面与水面相接触，行进方向的前侧与后侧相比与水相接宽度变小，从而能够提高行进的直线性。
在上述实施例中，不仅可以搭载风力发电设备而且可以搭载太阳能发电设备。
在上述实施例中，除了用电池存储发电的电力之外，也可以作为通过电解水并存储氢等的其他能源来存储发电的电力。
(产业上的可利用性)
由于无需固定、系泊在陆地或海底，就能够在海上设置浮体式风力发电设备，因此能够在远离陆地的、水深很深的海上也以低成本来推广浮体式海上风力发电设备。
(附图标记的说明)
1：风向；2：浮体；3：桅杆；4：帆；5：滑车；6：索线；7：轨道；8：发电风车；
9：风车轴；10：电池；11：帆桁；12：水面；13：中央板；14：舵；
15：帆连接柄安装金属件；16：帆连接柄；17：辅助浮体；18：辅助浮体支撑臂；
19：桅杆位置移动用轨道；20：帆角度旋转用转台；21：帆位置移动用轨道旋转柄；
22：副底面；23：风向风速传感器。

Claims (8)

1.一种浮体式风力发电设备，所述浮体式风力发电设备不系泊、固定于陆地或海底，利用竖起设置于沿1轴方向呈细长圆形板状或船状的浮体上的帆受风而行进，并通过操作安装在浮体的底部的舵将行进方向改变为上风向、下风向，所述浮体式风力发电设备具有用于检测浮体的位置的全球定位系统和卫星线路等的通信装置，通过能够自主航行的浮体设备、设置在所述浮体设备上的风力发电设备以及电池来获得电力，其中，所述浮体设备基于长期气象预报移动向所需的风况良好的位置，或者通过使帆的两面交替受风来以折返的方式往返，并向上风向移动被冲向下风向的移动量，而能够基本停泊在固定位置。
2.根据权利要求1所述的浮体式风力发电设备，其中，浮体与帆之间经由旋转柄而能够独立地摆动，使得帆不因海上波浪而与浮体一起摇摆。
3.根据权利要求1所述的浮体式海上风力发电设备，其中，利用辅助浮体来支撑，使得帆不因强风或疾风而倒下。
4.根据权利要求1所述的浮体式海上风力发电设备，其中，利用浮体上的旋转柄和轨道来改变帆的垂直设置位置，使得在浮体上受风的帆利用自重保持平衡。
5.根据权利要求1所述的浮体式海上风力发电设备，其中，在浮体的水中面一侧具有与浮体相比宽度、长度略小的副底面，当行进方向前端浮起时提高行进的直线性。
6.根据权利要求1所述的浮体式海上风力发电设备，其中，在浮体的上风向设置有风向风速传感器，能够提前获得帆所受的风的信息而进行最佳的帆的操作。
7.一种浮体式太阳能发电设备，其中，所述太阳能发电设备搭载于权利要求1～6所述的浮体式设备。
8.一种浮体式发电设备，其中，使用由权利要求1～7所述的浮体式设备所产生的能源，电解水并存储氢。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018175805A (ja) * 2017-04-21 2018-11-15 富士通株式会社 通知プログラム、通知方法および通知装置
KR101956032B1 (ko) * 2018-03-26 2019-03-08 알렌 주식회사 부유식 해상 풍력발전장치
JP6810311B1 (ja) * 2020-02-06 2021-01-06 株式会社Okya 浮体式風車設備
WO2021157498A1 (ja) * 2020-02-06 2021-08-12 株式会社Okya 風車設備および風車ブレード
IL278707B (en) * 2020-11-15 2021-08-31 Moshe Nizrad A system to generate electricity with the help of the wind
CN113715975B (zh) * 2021-08-20 2022-10-28 北京工业大学 具有智能漂浮移动集能功能的海上风力发电机集群
WO2023227920A1 (en) * 2022-05-23 2023-11-30 Radmanesh Meysam Marine delivery vehicle for transporting parcels
JP7265233B1 (ja) 2022-05-27 2023-04-26 洋二 巻島 浮体式洋上風力発電方式

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4314518A (en) * 1980-02-27 1982-02-09 Barbara B. Marsden Simplified sailing system
CN101289991A (zh) * 2008-03-25 2008-10-22 胡世曦 高空风力发电机
CN101363416A (zh) * 2008-09-25 2009-02-11 陆华强 帆船式水上风力发电机
CN102734076A (zh) * 2012-07-02 2012-10-17 袁宗凡 水上风力发电系统
JP2014069775A (ja) * 2012-10-01 2014-04-21 Ogasawara Sekkei:Kk 海洋資源採取システム
CN103899492A (zh) * 2014-04-02 2014-07-02 哈尔滨工程大学 一种浮海式风力水力发电装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013002399A (ja) * 2011-06-19 2013-01-07 Toshiyuki Kaketa 風力の一部を風上への推進力に利用することで、海底に係留しなくても風に流されない洋上風力発電用風車。

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4314518A (en) * 1980-02-27 1982-02-09 Barbara B. Marsden Simplified sailing system
CN101289991A (zh) * 2008-03-25 2008-10-22 胡世曦 高空风力发电机
CN101363416A (zh) * 2008-09-25 2009-02-11 陆华强 帆船式水上风力发电机
CN102734076A (zh) * 2012-07-02 2012-10-17 袁宗凡 水上风力发电系统
JP2014069775A (ja) * 2012-10-01 2014-04-21 Ogasawara Sekkei:Kk 海洋資源採取システム
CN103899492A (zh) * 2014-04-02 2014-07-02 哈尔滨工程大学 一种浮海式风力水力发电装置

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