JP2009197802A - 風力発電プラントの事前組立てタワーセクション - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、風力発電プラント（１）の事前組立てタワーセクション（２）及び風力発電プラント（１）のタワーセクション（２）を輸送する方法に関する。
【解決手段】方法は、事前組立サイトにおいてタワーセクション（２）を準備するステップと、風力発電プラント（１）の少なくとも１つの電子サブシステム（３、４、５）をタワーセクション（２）上に事前組立てするステップと、事前組立てタワーセクション（２）を事前組立サイトから設置サイトに輸送するステップとを含む。実際には、タワーセクションの輸送が大幅に簡略化され、かつより高度なモジュール設計及び事前組立てが達成される。
【選択図】 図２

Description

本開示は、風力タービン及び風力発電プラントに関する。具体的には、本開示は、風力発電プラントのタワーセクションを輸送する方法及び風力発電プラントのタワーセクションに関する。

風力発電プラント及び風力タービンは、その大きさ及び寸法が増大してきている。通常、電源盤、配電盤、電子キャビネット又は変圧器のようなシステム構成要素、及びナセルがその上端部に取付けられる風力発電プラントのタワーセクションのような該風力発電プラントの他の大型要素、並びにその他の構成要素（風力タービン駆動系又は発電機のような）は、個々のユニットとして製作サイトから風力発電プラントの設置サイトに輸送され、設置サイトにおいて、ユニットが組立てられる。それぞれのユニットの大きさの増大のために、風力発電プラントの大型構成要素を製造サイトから設置サイトに輸送することは、扱い難くかつ費用がかかる。

上記の点を考慮して、１つの実施形態によると、風力発電プラントのタワーセクションを輸送する方法は、事前組立サイトにおいてタワーセクションを準備するステップと、風力発電プラントの少なくとも１つの電子サブシステムをタワーセクション上に事前組立てするステップと、事前組立てタワーセクションを事前組立サイトから設置サイトに輸送するステップとを含む。

別の実施形態は、風力発電プラントのタワーセクションに関し、本タワーセクションは、管状セクションと、少なくとも１つの電子サブシステムと、支持構造体とを含み、本タワーセクションは事前組立てされ、かつ少なくとも１つの電子サブシステムは支持構造体によって管状セクションの内部に取付けられ、本タワーセクションは輸送可能である。

個々に又はあらゆる適当な組合せで適用することができる別の実施形態、態様、利点及び特徴は、従属請求項、説明及び添付図面から明らかである。

最良の形態を含む当業者にとって十分なかつ実施を可能にする開示は、本明細書の以下の部分において、添付図面の図を参照してより具体的に説明する。

風力発電プラントを示す概略側面図。 図１による風力発電プラントのタワーセクションを示す概略断面図。 別の実施形態によるタワーセクションを示す部分切欠き概略斜視図。

次に、その１つ又はそれ以上の実施例を図面に示している様々な実施形態について詳細に説明する。各実施例は、例示として示すものであり、限定を意図するものではない。例えば１つの実施形態の一部として図示又は説明した特徴は、他の実施形態で用いるか又は他の実施形態と関連させて用いてさらに別の実施形態を産生することができる。本開示は、そのような修正及び変形形態を含むことを意図している。

過去の年月にわたって寸法、ボリューム及び重量が増大してきた最新の風力発電プラントの大形寸法及び大重量のために、輸送費用が確実に増加し、風力発電プラントの全体費用の大部分を形成するようになった。さらに、様々なシステム構成要素は一般に、風力発電プラントの設置サイトで組み立てられるので、設置過程の間に設置サイトにおける風力発電プラントの組立を支援するために、高度に訓練した人材を必要とする。

実施形態によると、風力発電プラントのタワーセクションを輸送する本方法は、事前組立サイトにおいてタワーセクションを準備するステップと、風力発電プラントの少なくとも１つの電子サブシステムをタワーセクション上に事前組立てするステップと、事前組立てタワーセクションを事前組立サイトから設置サイトに輸送するステップとを含む。

本出願の意味における「電子サブシステム」という用語は、電源盤、制御盤、配電盤、電子キャビネット、変圧器、電力整流器、電力変換器などのような大型で、大空間を占めかつ／又は重量のある電子モジュールを意味する。

実施形態では、そのような電子サブシステムのボリュームは、０．６立方メートルよりも大きく、例えば２立方メートルよりも大きいなど１立方メートルよりも大きい。

別の実施形態では、そのような電子サブシステムによって処理される電力は、１００キロワットよりも大きく、例えば１メガワットよりも大きいなど４００キロワットよりも大きい。

電子サブシステムの少なくとも１つをタワーセクション上に事前組立てしかつ電子サブシステムと共にタワーセクションを輸送することによって、設置サイトへの風力発電プラントの輸送は、大幅に軽減される。

電子サブシステムをタワーセクション上に据付けることによって、電子サブシステムは、輸送の間にタワーセクションによってさらに機械的に保護され、従って保護材料をさらに必要としない。

さらに、風力発電プラントのモジュール設計のレベルが高くなり、設置サイトにおいて風力発電プラントを設置するための労力が軽減される。実際には、設置を指揮するために高度に訓練した人材を必要とする時間がさらに低減される。

実施形態によると、事前組立て電子サブシステムを備えたタワーセクションは、設置サイトにおいて直立させる。それによって、タワーセクション内及び風力発電プラント内での電子サブシステムの整列及び較正が、さらに大幅に低減される。

電子サブシステムの半分よりも多くが、事前組立サイトにおいてタワーセクション上に事前組立てされるのが有利である。事前組立サイトにおいてより多くの電子サブシステムをタワーセクション上に事前組立てするほど、設置サイトにおいて風力発電プラントを設置することがより容易になる。

風力発電プラントの構成要素の重量が輸送の間における問題である場合には、風力発電プラントのタワーは複数のタワーセクションに分割して、その各々を別個に輸送することができる。これら複数のタワーセクションの少なくとも１つは、事前組立て電子サブシステムを含む。

実施形態では、少なくとも２つの電子サブシステムが、事前組立サイトにおいて配線によって相互接続される。この方策を取ると、事前組立てのレベルがさらに高くなる。これにより、風力発電プラントの設置時間が減少する。さらに、設置サイトで実施される特定の試験アルゴリズムが、不要になるか又は少なくともより単純になる。

別の実施形態によると、タワーセクションを準備するステップは、タワーセクションに対して支持構造体を設けるステップを含む。支持構造体は、風力発電プラントの少なくとも１つの電子サブシステムをタワーセクション上に機械的に取付けるために用いることができる。支持構造体は、輸送の間及びタワーセクションを設置サイトにおいて直立させる時のような設置の間に電子サブシステムに対して十分な機械的安定性を与えるようになっているのが好ましい。

さらに別の実施形態では、少なくとも１つの電子サブシステム用のキャビネットが、事前組立サイトにおいてタワーセクション内に据付けられる。

電子サブシステムは、風力発電プラントの電力電子機器を含むことができる。電力電子機器は、電力整流器又は電力ＤＣ−ＡＣ変換器を含むことができる。電力整流器又は電力ＤＣ−ＡＣ変換器はまた、それに代えて又はそれに加えて、風力発電プラントによって発電された電力を外部送電網に変換するための変圧器を含むことができる。

さらに別の実施形態では、サブシステムは、風力発電プラントの中央制御装置を含む。

実施形態によると、管状セクション、少なくとも１つの電子サブシステム及び支持構造体を含む風力発電プラントのタワーセクションは事前組立てされ、かつ少なくとも１つの電子サブシステムは支持構造体によって管状セクションの内部に取付けられ、タワーセクションは輸送可能である。

本出願の意味における「輸送可能」という用語は、電子サブシステムを備えたタワーセクションがそれ自体の重力重量によって輸送の間に損傷を受けることなく該タワーセクションをトラックで輸送することができることを意味する。これは、電子サブシステムが、従来型のトラック輸送の間に無傷の状態を維持するほど十分にタワーセクションに固定されていることを意味する。

実施形態では、タワーセクションはさらに、少なくとも１つの電子サブシステムを収容するためのキャビネットを含む。

少なくとも１つの電子サブシステムは、電力整流器、電力ＤＣ−ＡＣ変換器、電力変圧器又はそれらのあらゆる組合せのような風力発電プラントの電力電子機器を含むことができる。

実施形態では、管状セクションは、１．５ｍよりも大きい、例えば２ｍよりも大きい、特に３ｍよりも大きい直径を有する。

別の実施形態では、管状セクションの長手方向長さは、２ｍよりも大きく、特に４ｍよりも大きく、例えば８ｍよりも大きい。

さらに別の実施形態では、管状セクションの長手方向長さは、２０ｍよりも小さく、特に１５ｍよりも小さく、例えば１０ｍよりも小さい。

別の実施形態では、少なくとも１つの電子サブシステムを備えた管状セクションの重量は、２トンよりも重く、例えば６トンよりも重いなど４トンよりも重い。電子サブシステムを備えた管状セクションの重量は、１８トンより軽くすることができる。

図１は、風力発電プラント１の実施形態を示しており、風力発電プラント１は、タワーセクション２と、発電機１８と、風２１によって駆動されるロータブレード１７とを含む。タワーセクション２は、下部及び上部管状セクション１１を含む。下部管状セクション１１は、１０メートルの長手方向長さＬを有する。下部タワーセクション２の管状セクション１１は、３メートルの直径Ｄを有する。下部管状セクション１１は、電力電子機器７を収容する内部１２を有し、電力電子機器７は、支持構造体６で管状セクション１１のタワー壁１５に取付けられる。電力電子機器７は、風力発電プラント１の電力整流器８、変換器９、電力変圧器１４及び中央制御装置１０を含む。支持構造体６によって、第１の電子サブシステム３、第２の電子サブシステム４及び第３の電子サブシステム５が、タワー壁１５に固定される。風力発電プラント１によって発生された電力は、電力変圧器１４によって変圧され、かつ電力線１９によって外部送電網２０に給電される。

図２は、図１による管状セクション１１の断面の概略図を示している。第１の電子サブシステム３、第２の電子サブシステム４及び第３の電子サブシステム５は、支持構造体６によってタワー壁１５に取付けられ、支持構造体６は、管状セクション１１の輸送の間にこれら電子サブシステム３、４、５を適所の位置に安全に保持するのに十分なほど安定している。電子サブシステム３、４、５に加えて、さらに電力整流器８及び中央制御装置１０がタワー壁１５に取付けられる。管状セクション１１の内部１２は、ドア１６を通してアクセス可能である。第１の電子サブシステム３は、電力変圧器１４である。第２の電子機器４は、電力整流器８である。電子サブシステム３、４、５は、キャビネット１３内に取付けられて、煤塵及び機械的衝撃に対して保護される。電子サブシステム３、４、５は、タワー壁１５の内部１２内にしっかりと固定される。

図３は、別の実施形態による風力発電プラント１の管状セクション１１の部分切欠き概略斜視図を示している。管状セクション１１の内部１２は、ドア１６を通してアクセス可能である。電子サブシステム３、４、５は、管状セクション１１内で異なる高さに据付けられ、かつキャビネット１３内に配置される。電子サブシステム３、４、５を事前組立サイトにおいて組立てかつ据付け電子サブシステムと共にタワーセクションを設置サイトに輸送することによって、風力発電プラント１を設置する過程が大幅に容易になり、高度に訓練した人材が設置作業を指揮するための時間が大幅に短縮されると共に、風力発電プラント１を製作サイトから設置サイトに輸送するための全体費用が大幅に低減される。

実施形態は、風力発電プラント１の事前組立てタワーセクション２及び風力発電プラント１のタワーセクション２を輸送する方法に関し、本方法は、事前組立サイトにおいてタワーセクション２を準備するステップと、風力発電プラント１の少なくとも１つの電子サブシステム３、４、５をタワーセクション２上に事前組立てするステップと、事前組立てタワーセクション２を事前組立サイトから設置サイトに輸送するステップとを含む。実際には、タワーセクションの輸送が大幅に簡略化され、かつより高度なモジュール設計及び事前組立てが達成される。

本明細書は、最良の形態を含む実施例を使用して、当業者が記載の本発明主題を製作しかつ使用するのを可能にする。特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって定まり、また当業者が想起するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有するか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになることを意図している。

１ 風力発電プラント
２ タワーセクション
３ 第１の電子サブシステム
４ 第２の電子サブシステム
５ 第３の電子サブシステム
６ 支持構造体
７ 電力電子機器
８ 電力整流器
９ 変換器
１０ 中央制御装置
１１ 管状セクション
１２ 内部
１３ キャビネット
１４ 電力変圧器
１５ タワー壁
１６ ドア
１７ ロータブレード
１８ 発電機
１９ 電力線
２０ 送電網
２１ 風
Ｌ 長手方向長さ
Ｄ 直径

Claims (10)

1. 風力発電プラント（１）のタワーセクション（２）を輸送する方法であって、
   事前組立サイトにおいて前記タワーセクション（２）を準備するステップと、
   前記風力発電プラント（１）の少なくとも１つの電子サブシステム（３、４、５）を前記タワーセクション（２）上に事前組立てするステップと、
   前記事前組立てタワーセクション（２）を前記事前組立サイトから設置サイトに輸送するステップと、を含む、
   方法。
2. 前記事前組立て電子サブシステム（３、４、５）を備えた前記タワーセクション（２）を前記設置サイトにおいて直立させるステップを含む、請求項１記載の方法。
3. 前記タワーセクション（２）を準備するステップが、前記タワーセクション（２）に対して支持構造体（６）を設けるステップを含む、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の方法。
4. 前記事前組立サイトにおいて、前記タワーセクション（２）内に少なくとも１つの電子サブシステム（３、４、５）用のキャビネット（１３）を据付けるステップをさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか１項記載の方法。
5. 前記電子サブシステム（３、４、５）が、前記風力発電プラント（１）の電力電子機器（７）、特に電力整流器（８）、電力ＤＣ−ＡＣ変換器（９）又は中央制御装置（１０）を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項記載の方法。
6. 風力発電プラント（１）のタワーセクション（２）であって、
   管状セクション（１１）と、
   少なくとも１つの電子サブシステム（３、４、５）と、
   支持構造体（６）と、を含み、
   該タワーセクション（２）が事前組立てされかつ前記少なくとも１つの電子サブシステム（３、４、５）が前記支持構造体（６）によって前記管状セクション（１１）の内部に取付けられ、
   該タワーセクション（２）が輸送可能である、
   タワーセクション（２）。
7. 前記少なくとも１つの電子サブシステム（３、４、５）を収容するためのキャビネット（１３）をさらに含む、請求項６記載のタワーセクション（２）。
8. 前記少なくとも１つの電子サブシステム（３、４、５）が、前記風力発電プラント（１）の電力電子機器（７）、特に電力整流器（８）、電力ＤＣ−ＡＣ変換器（９）、電力変圧器（１４）又は中央制御装置（１０）を含む、請求項６又は請求項７のいずれか１項記載のタワーセクション（２）。
9. 前記管状セクション（１１）が、２ｍよりも大きい、特に３ｍよりも大きい直径（Ｄ）を有する、請求項６から請求項８のいずれか１項記載のタワーセクション（２）。
10. 前記管状セクション（１１）の長手方向長さ（Ｌ）が、好ましくは２ｍよりも大きく、特に４ｍよりも大きく、例えば８ｍよりも大きく、かつ好ましくは２０ｍよりも小さく、特に１５ｍよりも小さく、例えば１０ｍよりも小さい、請求項６から請求項９のいずれか１項記載のタワーセクション（２）。

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