JP2013180618A - 浮体式発電プラント - Google Patents

Abstract

【課題】海上を移動可能な発電プラントを冷却する冷却効率を高めることができる浮体式発電プラントを提供する。
【解決手段】浮体式発電プラントは、水上に浮かぶと共に、取水口１２１Ａ、１２１Ｂ及び排水口１２２Ａ、１２２Ｂを備える船体１０１と、船体１０１に搭載される発電プラント１と、船体１０１に搭載されると共に発電プラント１へ燃料を供給する燃料プラント３と、発電プラント１を冷却する冷却水を取水口１２１Ａ、１２１Ｂから取水する取水装置７４と、取水した冷却水を排水口１２２Ａ、１２２Ｂから排水する排水装置７５と、を含む。
【選択図】図２−２

Description

本発明は、発電プラントを搭載した浮体である浮体式発電プラントに関する。

例えば、特許文献１には、液化天然ガスなどの可燃性液化ガスを運搬する船舶において、液化ガスタンクにおけるボイルオフガスを推進用燃料として使用する技術が記載されている。また、特許文献１の技術では、排ガスボイラで発生した蒸気で駆動されるターボ発電機が設けられ、ターボ発電機の発電機で生じた電力を船内へ供給することが記載されている。

特許文献２には、海底油田またはガス田の生産設備に付属するストレージパージ等を係留する装置として、一点係留装置の技術が記載されている。特許文献３には、ガスタービン発電系と、その排熱エネルギにより駆動される蒸気タービン発電系とを組合せた複合発電システムの技術が記載されている。

特開昭５８−０３３５９４号公報 特開昭６１−１４３２８５号公報 特開昭６３−０８５２０７号公報

ところで、特許文献１及び特許文献２に記載の技術には、浮体に搭載した発電プラントを冷却する冷却効率について考慮されていない。また、特許文献３のような発電プラントを陸上に建設するには、時間がかかる。

本発明は上述した課題を解決するものであり、海上を移動可能な発電プラントを冷却する冷却効率を高めることができる浮体式発電プラントを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、浮体式発電プラントは、水上に浮かぶと共に、取水口及び排水口を備える浮体と、前記浮体に搭載される発電プラントと、前記浮体に搭載されると共に前記発電プラントへ燃料を供給する燃料プラントと、前記発電プラントを冷却する冷却水を、前記取水口から取水する取水装置と、取水した前記冷却水を前記排水口から排水する排水装置と、を含むことを特徴とする。

上記構成により、陸上の需要地近くの海へ浮体式発電プラントが海上を移動し、発電プラントが発電した電力を、電力需要が高まった陸上の受電設備へ送電することができる。このため、浮体式発電プラントは、発電プラントを移動させ、時間のかかる発電プラントの建設を待たずに、電力需要に合わせて電力を供給することができる。

浮体式発電プラントは、海洋上の浮体である。発電プラントは、冷却のため大量の冷却水を必要とする。浮体式発電プラントは、海洋上にあるので海水を取水し、海水を発電プラントの冷却に使用することができる。しかし、浮体の取水口と排水口とを近傍に設置した場合、排水により温度が上昇した海水を取水してしまうことから、発電プラントの冷却効率を低下させてしまうおそれがある。上記構成により、浮体式発電プラントは、浮体の取水口と排水口との間を十分な距離を取って設置するか、または、取水口がある側面と異なる側面から排水する。このため、排水により温度の上昇した海水を冷却水として取り込むおそれが低減され、発電プラントの冷却効率を高めることができる。

本発明の望ましい態様として、複数組の前記取水口及び前記排水口が前記浮体に備えられ、前記取水装置と前記排水装置とは、複数組の前記取水口及び前記排水口のうち１組以上の前記取水口及び前記排水口から取水及び排水することにより浮体の姿勢制御を行うことが好ましい。

浮体式発電プラントは、海洋上の浮体であるので、海底に係留していても風波等の影響を受けることがある。上記構成により、取水した海水と、排水した海水が生じさせる推進力を利用して、浮体式発電プラントは姿勢を制御することができる。このため、浮体式発電プラントは、風波等の影響を減じるように姿勢を一定に保ち、安定して電力を供給することができる。

本発明の望ましい態様として、前記浮体を係留する係留装置と、前記発電プラントが発電した電力を陸上の受電設備へ送電するため、前記係留装置を介して前記浮体外の水中へ延長される送電ケーブルとをさらに備えることが好ましい。

陸上の受電設備に送電する発電プラントの電力は、水中の送電ケーブルを介して送電されるため、送電ケーブルの耐久性を高め、漏電などのおそれを低減する必要がある。浮体式発電プラントは、送電ケーブルが船体の係留時の回転運動の中心となる係留装置を介して浮体外の水中へ延長される。このため、発電プラント搭載船舶は、風波等の影響を抑制しようとして姿勢を変えることにより生じる、送電ケーブルの捻れを低減することができる。その結果、発電プラント搭載船舶は、送電ケーブルの耐久性を高め、漏電などのおそれを低減することができる。そして、発電プラント搭載船舶は、電力を陸上の受電設備へ安定して送電することができる。

本発明の望ましい態様として、前記燃料プラントは、海底からライザー管を介して供給される燃料原料を前記燃料に精製することが好ましい。

上記構成により、海底にある油田またはガス田などの燃料埋蔵領域近くで発電プラントに必要な燃料を精製することができる。このため、陸上へ燃料原料を移送するための海底パイプライン等のコストを低減することができる。

本発明の望ましい態様として、前記燃料プラントは、液化燃料ガスを貯蔵するタンクと、前記液化燃料ガスを気化する気化設備を備えることが好ましい。

上記構成により、液化燃料ガスを貯蔵するタンクと発電プラントとを繋ぐ燃料移送管を短縮することができる。また、燃料プラントは、液化燃料ガスを気化する際に必要な気化熱を発電プラントの排熱でまかなうことができる。そして、発電プラントは、発電プラントの吸気装置の吸気空気を気化設備で冷却し、発電効率を高めることができる。また、吸気冷却を行わない場合、発電プラントは、は、気化設備で排熱を奪うことにより、蒸気タービンの蒸気等の発電設備を冷却することができる。その結果、発電設備が必要な冷却用の海水を低減できる。

本発明によれば、海上を移動可能な発電プラントを冷却する冷却効率を高めることができる浮体式発電プラントを提供することができる。

図１は、実施形態１に係る浮体式発電プラントの給電システムを表す概略構成図である。 図２−１は、実施形態１に係る浮体式発電プラントである発電プラント搭載船舶を説明する説明図である。 図２−２は、図２−１の浮体式発電プラントを上面視でみた説明図である。 図３−１は、風波に対する発電プラント搭載船舶の姿勢を説明するための説明図である。 図３−２は、風波に対する発電プラント搭載船舶の姿勢を説明するための説明図である。 図４は、実施形態１に係る発電プラントを説明する説明図である。 図５は、実施形態１に係る係留装置を示す模式図である。 図６−１は、実施形態１に係る係留装置の給電機構を模式的に説明するための説明図である。 図６−２は、図６−１に示す給電機構の断面を模式的に説明するための説明図である。 図７−１は、実施形態２に係る係留装置の給電機構を模式的に説明するための説明図である。 図７−２は、図７−１に示す給電機構の断面を模式的に説明するための説明図である。 図８−１は、実施形態３に係る係留装置の給電機構を模式的に説明するための説明図である。 図８−２は、図８−１に示す給電機構の断面を模式的に説明するための説明図である。 図９は、実施形態４に係る燃料プラントを説明する説明図である。 図１０は、実施形態５に係る浮体式発電プラントである発電プラント搭載浮体を説明する説明図である。 図１１は、図１０の発電プラント搭載浮体を上面視でみた説明図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る浮体式発電プラントの給電システムを表す概略構成図である。図１に示すように、浮体式発電プラントの給電システムは、海Ｗに浮かぶ浮体である発電プラント搭載船舶（発電プラント搭載浮体）１００と、発電プラント搭載船舶１００の船体１０１が搭載する発電プラント１と、船体１０１が搭載すると共に発電プラント１へ燃料を供給する燃料プラント３と、陸Ｇの上に配置された受電設備６と、発電プラント１から受電設備６へ送電する送電ケーブル４とを含む。

送電ケーブル４は、船体１０１に備えられた係留装置２を介して、海Ｗ内の水中に延在する。そして、送電ケーブル４は、例えば３００ｋｍ離れた陸Ｇの受電設備６へ海底ＷＧ（例えば１５００ｍの深海）に沿うように敷設されている。送電ケーブル４は、発電プラント１が発電する、例えば２０万ｋＷ以上の大電力を送電する。受電設備６は、例えば変電所であり、送電ケーブル４により海Ｗ上の発電プラント１から給電された電力を変換（変圧）し、変換した電力を地上の送電線６Ａを介して図示しない電力消費設備へ供給する。

実施形態１に係る浮体式発電プラントの給電システムでは、海底ＷＧにある油田またはガス田などの燃料埋蔵領域５０から燃料原料を採取する原料採取装置５３が海底ＷＧに設置されている。ライザー管５は、船体１０１と原料採取装置５３とを接続し、原料採取装置５３から燃料原料を船体１０１の燃料プラント３に移送する燃料原料の移送管である。

図２−１は、実施形態１に係る浮体式発電プラントである発電プラント搭載船舶を説明する説明図である。図２−２は、図２−１の浮体式発電プラントを上面視でみた説明図である。図２−１及び図２−２に示すように、発電プラント搭載船舶１００の船体１０１には、船舶の主推進力源となる主機関１１１と、主機関１１１に接続し推進力を伝達するプロペラ１１２と、船体１０１の方向を制御する舵１１３とを含む推進機関１１０を有している。

発電プラント搭載船舶１００は、プロペラ１１２の回転及び舵１１３の操舵方向により船体１０１の任意の方向の推進力を与ることができる。実施形態１に係る発電プラント搭載船舶１００は、発電プラント１と、取水装置７４と、排水装置７５と、発電プラント１へ燃料を供給する燃料プラント３とを船体１０１に備えている。また、実施形態１に係る発電プラント搭載船舶１００は、推進機関１１０とは反対側の船体１０１の船首に、係留装置２を備えている。

取水装置７４は、取水口１２１Ａまたは取水口１２１Ｂのどちらか一方を選択すると共にポンプにより海水を取水し、発電プラント１へ海水を供給する。排水装置７５は、排水口１２２Ａまたは排水口１２２Ｂのどちらか一方を選択すると共にポンプにより海水を排水し、発電プラント１で加熱された海水を供給する。取水装置７４が船体１０１の右舷（右側側面）にある取水口１２１Ａから取水する場合、排水装置７５は、船体１０１の左舷（左側側面）にある排水口１２２Ａから排水する。取水装置７４が船体１０１の左舷（左側側面）にある取水口１２１Ｂから取水する場合、排水装置７５は、船体１０１の右舷（右側側面）にある排水口１２２Ｂから排水する。

発電プラント搭載船舶１００は、海洋上の浮体である。発電プラント１は、冷却のため大量の冷却水を必要とする。発電プラント搭載船舶１００は、海洋上にあるので海水を取水し、海水を発電プラントの冷却に使用することができる。しかし、船体１０１の同一側面から取水すると共に排水すると、排水により温度が上昇した海水を取水してしまうことから、発電プラント１の冷却効率を低下させてしまうおそれがある。発電プラント搭載船舶１００は、取水口１２１Ａ（１２１Ｂ）がある側面と別の側面の排水口１２２Ａ（１２２Ｂ）から排水することから、排水により温度の上昇した海水の影響を低減して、発電プラント１の冷却効率を高めることができる。

ライザー管５は、係留装置２を介して接続され、船体１０１内の燃料原料を移送するための配管である燃料原料移送管５１と接続され、燃料原料移送管５１が燃料原料を燃料プラント３に供給する。燃料プラント３は、原料採取装置５３からライザー管５を介して移送してきた燃料原料を天然ガスに精製する精製プラントである。燃料プラント３は、精製した天然ガス等の燃料ガスを燃料として、燃料移送管５２を介して発電プラント１へ供給する。このため、燃料ガスを液化燃焼ガスとして保存しておく必要がないので、発電プラント１の燃料コストを低減することができる。

燃料プラント３は、海底ＷＧにある油田またはガス田などの燃料埋蔵領域５０の近くで発電プラント１に必要な燃料を精製することができる。このため、浮体式発電プラントの給電システムまたは発電プラント搭載船舶１００は、陸Ｇ上へ燃料原料を移送するための海底パイプライン等のコストを低減することができる。

発電プラント１は、供給された燃料から電力を発電して、船体１０１内の電力線４１に電力を送電する。船体１０１内の電力線４１と送電ケーブル４とは、係留装置２を介して接続されている。

図３−１及び図３−２は、風波に対する発電プラント搭載船舶の姿勢を説明するための説明図である。図３−１に示すように、発電プラント搭載船舶１００は、風波ｗ１に対向するように船体１０１の船首が向いている状態で係留装置２に係留されている。このため、発電プラント搭載船舶１００は、風波ｗ１に対する影響を抑制できる。風波ｗ１の方向が風波ｗ２の方向、例えばｘ方向からｙ方向のように変化した場合、図３−１に示す発電プラント搭載船舶１００は、風波ｗ２の影響を受け、動揺する。このため、オペレータは、発電プラント搭載船舶１００の船体１０１をＲ１方向に回転させる。発電プラント搭載船舶１００は、図２−２に示す取水装置７４が取水口１２１Ａから海水を取水しＰ１方向に海水の推進力を与えるとともに、図２−２に示す排水装置７５が排水口１２２Ａから海水を排水しＱ１方向に推進力を与える。このように、Ｐ１方向及びＱ１方向をほぼ同一方向に揃えることで、スラスタ機構のように作用し、船体１０１は、取水及び排水した海水の推進力によりＲ１方向に回転する。そして発電プラント搭載船舶１００は、風波ｗ２に対向するように船体１０１の船首が向くように回動して風波ｗ２に対する影響を抑制する。なお、図３−1、図３−２では、一点係留の係留位置を船首側に配置したイメージ図を表しているが、係留位置は船舶に対して船主側に必ずある必要はなく、船尾側や、船体中央付近など、配置場所を特定しない。

発電プラント搭載船舶１００は、発電プラント搭載船舶１００の回転する動きの回転中心Ｚｒとなる船首に係留装置２を備えている。この係留装置２は、いわゆる一点係留装置とよばれ、船体１０１の係留時の回転運動の中心となるタレット部に設けられている。回転中心Ｚｒでは、送電ケーブル４の捻れ角度は小さくなる。そして、係留装置２を介した送電ケーブル４は、捻りの蓄積が抑制される。また、捻りの抑制された送電ケーブル４の導体及び被覆には負荷が少ない。その結果、発電プラント搭載船舶１００は、送電ケーブル４の断線または漏電のおそれを抑制することができる。

発電プラント搭載船舶１００は、図３−１に示すようにＲ１方向に回転し続けると、逆に、図３−２に示すように、逆向きの回転Ｒ２方向に回転する必要が生じる場合がある。この場合、図２−２に示す取水装置７４が取水口１２１Ｂから海水を取水しＰ２方向に海水の推進力を与えるとともに、図２−２に示す排水装置７５が排水口１２２Ｂから海水を排水しＱ２方向に推進力を与える。このように、発電プラント搭載船舶１００は、複数組の取水口１２１Ａ、１２１Ｂ及び排水口１２２Ａ、１２２Ｂが船体１０１に備えられ、取水装置７４と排水装置７５とは、複数組の取水口及び排水口のうち１組の取水口１２１Ａ及び排水口１２２Ａまたは取水口１２１Ｂ及び排水口１２２Ｂのどちらか１組から取水及び排水することにより浮体の姿勢制御を行うことができる。このため、発電プラント搭載船舶１００は、風波等の影響を減じるように姿勢を一定に保ち、安定して電力を供給することができる。

実施形態１に係る発電プラント１は、例えば、燃料と空気とをガスタービンで燃焼し、発生した燃焼ガスにより発電すると共に、前記ガスタービンから排出された排気ガスを排熱回収ボイラに送って蒸気を生成し、生成された前記蒸気を蒸気タービンに送って発電する複合発電プラントである。図４は、実施形態１に係る発電プラントを説明する説明図である。

図４に示すように、発電プラント１は、ガスタービン１１と、排熱回収ボイラ７１と、蒸気タービン７２と、復水器７３と、発電機１６と、を含む。

ガスタービン１１は、圧縮機１２と燃焼器１３とタービン１４とを含む。ガスタービン１１は、タービン軸１５を介して発電機１６を連結している。発電機１６は、例えばサイリスタモータであって、ガスタービン起動用モータとして機能すると共に、ガスタービン起動後の発電機として機能する。そして、ガスタービン１１における圧縮機１２の入口側には、フィルタを有する吸気装置１７が吸気管を介して連結される一方、タービン１４の出口側には排気管を介して排熱回収ボイラ７１が連結されている。

上述した燃料プラント３は、原料採取装置５３からライザー管５を介して移送してきた燃料原料を燃料である燃焼ガス（例えば、天然ガス）に精製する燃料精製プラント３１と、精製した燃料ガスを昇圧するコンプレッサ３２と、昇圧した燃料ガスを供給する燃料供給装置３３とを備えている。ガスタービン１１は、燃料供給装置３３から供給された燃料ガスと、吸気装置１７から供給された空気とを燃焼器１３で燃焼する。発生した燃焼ガスによりタービン軸１５が回転して、この回転が伝達された発電機１６が発電する。

排熱回収ボイラ７１は、例えば、高圧ボイラと中圧ボイラと低圧ボイラとを有しており、ガスタービン１１からの排気ガスにより各ボイラでそれぞれ蒸気を発生させることができる。

蒸気タービン７２は、排熱回収ボイラ７１で発生した蒸気が配管により供給されることで駆動し、連結された発電機１６を運転することができる。そして、この蒸気タービン７２に供給された蒸気は配管により復水器７３に送られて凝縮された後、復水ポンプにより水が排熱回収ボイラ７１に送られるようになっている。復水器７３は、蒸気を凝縮するために、取水装置７４から海Ｗの海水を取り込み、排水装置７５を介して海水と蒸気とを熱交換して加熱された海水を海Ｗへ排出する。つまり、発電プラント１は、ガスタービン１１から排出された排気ガスを排熱回収ボイラ７１に送って蒸気を生成し、生成された蒸気を蒸気タービン７２に送って発電する。

上述したガスタービン１１では、吸気装置１７を通して圧縮機１２に取り込まれた空気が圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。この圧縮空気が燃焼器１３に送られ、圧縮空気に対して所定量の燃料が供給されることで、燃焼器１３は、燃料を燃焼する。そして、燃焼器１３で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１４に送られて複数の静翼及び動翼を通過することでタービン軸を駆動回転し、発電機１６を回転駆動して発電を行う。

タービン１４から排出された排気ガスは、排気管を通って排熱回収ボイラ７１に送られる。そして、排熱回収ボイラ７１は、高温・高圧の排気ガスにより蒸気を生成する。排熱回収ボイラ７１で生成された蒸気は、配管を通って蒸気タービン７２に送られる。この蒸気は、蒸気タービン７２を駆動することで発電機１６を回転駆動して発電を行う。また、蒸気タービン７２に供給された蒸気は、配管により復水器７３に送られる。そして、復水器７３は、蒸気を凝縮する。凝縮された水は、復水ポンプにより排熱回収ボイラ７１に戻される。

以上説明したように、発電プラント１は、燃料と空気とをガスタービン１１で燃焼し、発生した燃焼ガスにより発電すると共に、ガスタービン１１から排出された排気ガスを排熱回収ボイラ７１に送って蒸気を生成し、生成された蒸気を蒸気タービン７２に送って発電機１６が発電する。発電された電力は、送電用変電設備１８で、上述した陸Ｇの受電設備６が受電可能な電圧に変圧される。変圧された電力は、係留装置２を介して送電ケーブル４に送電される。送電ケーブル４は、陸Ｇ上の受電設備６に接続され、発電プラント１の電力が受電設備６に供給される。

係留装置２の構造については、図５、図６−１、図６−２を用いて詳細に説明する。図５は、実施形態１に係る係留装置を示す模式図である。図６−１は、実施形態１に係る係留装置の給電機構を模式的に説明するための説明図である。図６−２は、図６−１に示す給電機構の断面を模式的に説明するための説明図である。図５に示すように、係留装置２は、船体１０１と固定される固定部２１と、固定部に対して回転可能な回転部２２と、固定部２１に対して回転部２２を回転自在とする上部ベアリング部６１と、下部ベアリング部６２とを含むスイベル機構を有している。回転部２２は、略円筒形であり、底面には、図１に示す海底ＷＧに係留した係留チェーン６３が接続されている。図１に示すライザー管５は、例えば複数あってもよく、例えば図５に示す採油用のライザー管５Ａと、採ガス用のライザー管５Ｂとがある。採油用のライザー管５Ａと、採ガス用のライザー管５Ｂと、送電ケーブル４とは、回転部２２を貫通し、船体１０１内の燃料原料移送管５１Ａ、燃料原料移送管５１Ｂ、電力線４１に接続されている。

図６−１及び図６−２に示すように、送電ケーブル４と船体１０１内の電力線４１とは、非接触給電で給電されていることが望ましい。図６−１及び図６−２に示す電力線４１と、固定部２１とは一体となるように固定されている。回転部２２は、回転部２２の回転軸を含む断面でみたときに、係留チェーン６３が接続される下部回転体２３と、下部回転体２３とは独立して回転する上部回転体２５と、上部回転体２５と下部回転体２３との間で転動するスラストベアリング２４とを含む。そして、係留装置２は、船体１０１に固定される固定部２１と、固定部２１に対し回転自在な回転部２２とを含み、送電ケーブル４が回転部２２に固定されている。送電ケーブル４が船体１０１の動きと独立して回転できるため、風波等の影響を抑制しようとして姿勢を変えることにより生じる、送電ケーブル４の捻れが低減されて、送電ケーブル４の耐久性を高め、漏電などのおそれを低減することができる。また、係留装置２は、上部回転体２５上で送電ケーブル４と船体１０１内の電力線４１とを非接触で給電する非接触給電部２６とを備える。

非接触給電部２６は、例えば、電力線４１側の電力を１次コイルで励磁し、送電ケーブル４側の２次コイルに起電力を生じさせて伝達する電磁誘導を利用した給電を行う。または、非接触給電部２６は、例えば、電力線４１側の電力を電磁波に変換し、送電ケーブル４側のアンテナに起電力を生じさせて電力を伝達する電波誘導を利用した給電を行ってもよい。あるいは、非接触給電部２６は、例えば、電力線４１側の電力を電磁共鳴させ、送電ケーブル４側のコイル導体に共振を生じさせて電力を伝達する電波誘導を利用した給電を行う。

実施形態１に係る発電プラント搭載船舶１００は、非接触給電部２６を介して電力を送電ケーブル４に供給するので、非接触給電部２６での損傷による、漏電のおそれが低減できる。また、上記構造により、下部回転体２３の回転がスラストベアリング２４を介して緩和され、上部回転体２５上の非接触給電部２６に伝達されにくくなる。これにより、非接触給電部２６の損傷のおそれが低減される。

以上説明したように、実施形態１に係る発電プラント搭載船舶１００は、水上に浮かぶと共に、取水口１２１Ａ（１２１Ｂ）と、排水口１２２Ａ（１２２Ｂ）とそれぞれ異なる側面に備える船体１０１と、船体１０１に搭載される発電プラント１と、船体１０１に搭載されると共に発電プラント１へ燃料を供給する燃料プラント３と、発電プラント１を冷却する冷却水（海水）を取水口１２１Ａ（１２１Ｂ）から取水する取水装置７４と、取水した冷却水（海水）を排水口１２２Ａ（１２２Ｂ）から排水する排水装置７５と、を含む。この発電プラント搭載船舶１００は、取水口１２１Ａ（１２１Ｂ）がある船体１０１の側面と異なる側面から排水することから、排水により温度の上昇した海水を冷却水として取り込むおそれが低減され、発電プラント１の冷却効率を高めることができる。

発電プラント搭載船舶１００は、陸Ｇ上の需要地近くの海へ移動し、発電プラント搭載船舶１００の発電プラント１が発電した電力を、電力需要が高まった陸Ｇ上の受電設備６へ送電することができる。このため、発電プラント搭載船舶１００は、発電プラント１を移動させ、時間のかかる発電プラント１の建設を待たずに、電力需要に合わせて電力を供給することができる。

また、発電プラント搭載船舶１００は、船体１０１を係留する係留装置２と、発電プラント１が発電した電力を陸Ｇ上の受電設備６へ送電するため、係留装置２を介して浮体外の水中へ延長される送電ケーブル４と、をさらに含む。

発電プラント搭載船舶１００は、海洋上の浮体であるので、海底ＷＧに係留していても風波等の影響を受けることがある。陸Ｇ上の受電設備６Ａに送電する発電プラント１の電力は、水中の送電ケーブル４を介して送電されるため、送電ケーブル４の耐久性を高め、漏電などのおそれを低減する必要がある。発電プラント搭載船舶１００は、送電ケーブル４が船体１０１の係留時の回転運動の中心となる係留装置２を介して浮体外の水中へ延長される。このため、発電プラント搭載船舶１００は、風波等の影響を抑制しようとして姿勢を変えることにより生じる、送電ケーブル４の捻れを低減することができる。その結果、発電プラント搭載船舶１００は、送電ケーブルの耐久性を高め、漏電などのおそれを低減することができる。そして、発電プラント搭載船舶１００は、電力を陸Ｇ上の受電設備６へ安定して送電することができる。

（実施形態２）
図７−１は、実施形態２に係る係留装置の給電機構を模式的に説明するための説明図である。図７−２は、図７−１に示す給電機構の断面を模式的に説明するための説明図である。実施形態２に係る発電プラント搭載船舶１００は、送電ケーブル４に対して、電磁誘導を利用した給電を行う。次の説明においては、実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図７−１及び図７−２に示すように、船体１０１内の電力線４１は、非磁性の固定部２１Ａ内に埋め込まれた導電体のコイル２８に接続されている。送電ケーブル４は、非磁性の回転部２２Ａ内に埋め込まれた導電体のコイル２９に接続されている。そして、船体１０１と固定されている固定部２１Ａと、固定部２１Ａと回転自在に支持される回転部２２Ａとの間には、図７−２に示す回転軸を含む面でみて空隙８を有しており、回転部２２Ａの回転が固定部２１Ａに影響を及ぼさない。また、空隙８は、固定部２１Ａと回転部２２Ａとを非接触とする絶縁部である。空隙８には、空気の代わりに絶縁性材料が充填されていてもよい。

固定部２１Ａは、内部に電磁鋼板などの強磁性体からなるコア（鉄心）２７が埋め込まれている。コア２７は、固定部２１Ａから突出しており、突出したコア２７が回転部２２Ａの凹部２７ａに挿入されている。コア２７の外周には、コイル２８が巻回されると共に、コイル２９も巻回されている。非接触給電部２６Ａは、コイル２８と、コイル２９と、コア２７とを含む。非接触給電部２６Ａは、電力線４１側の電力を１次コイルであるコイル２８で励磁し、送電ケーブル４側の２次コイルであるコイル２９に起電力を生じさせて伝達することができる。このように、実施形態２に係る係留装置２の給電機構は、固定部２１Ａが１次コイルであるコイル２８を備え、回転部２２Ａが２次コイルであるコイル２９を備え、発電プラント１の電力がコイル２８とコイル２９とにより変圧されて送電ケーブル４に給電される。

発電プラント搭載船舶１００は、発電プラント１の電力を変圧する送電用変電設備１８を省略または規模を低減することができる。その結果、発電プラント搭載船舶１００は、発電プラント１のコストを低減することができる。

実施形態２に係る発電プラント搭載船舶１００は、非接触給電部２６を介して電力を送電ケーブル４に供給するので、非接触給電部２６Ａでの損傷による、漏電のおそれが低減できる。そして、発電プラント搭載船舶１００は、送電ケーブル４の耐久性を高め、漏電などのおそれを低減することができる。

（実施形態３）
図８−１は、実施形態３に係る係留装置の給電機構を模式的に説明するための説明図である。図８−２は、図８−１に示す給電機構の断面を模式的に説明するための説明図である。実施形態３に係る発電プラント搭載船舶１００は、送電ケーブル４に対して電力線４１を直接接続して給電を行う。次の説明においては、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図８−１及び図８−２に示すように、電力線４１と、固定部２１とは一体となるように固定されている。回転部２２は、回転部２２の回転軸を含む断面でみたときに、係留チェーン６３が接続される下部回転体２３と、下部回転体２３とは独立して回転する上部回転体２５と、上部回転体２５と下部回転体２３との間で転動するスラストベアリング２４とを含む。そして、係留装置２は、上部回転体２５上で送電ケーブル４と船体１０１内の電力線４１とを直接電気的に接続する給電部２６Ｂとを備える。このため、給電部２６Ｂにおける電力線４１と送電ケーブル４との電力ロスが低減され、送電する電力量を高めることができる。

実施形態３に係る発電プラント搭載船舶１００は、送電ケーブル４が船体１０１の係留時の回転運動の中心となる係留装置２を介して浮体外の水中へ延長される。このため、発電プラント搭載船舶１００は、風波等の影響を抑制しようとして姿勢を変えることにより生じる、送電ケーブル４の捻れを低減することができる。また、発電プラント搭載船舶１００は、下部回転体２３の回転がスラストベアリング２４を介して緩和され、上部回転体２５上の給電部２６Ｂに伝達されにくくなる。これにより、給電部２６Ｂの損傷のおそれが低減される。なお、係留装置２から海底ＷＧまでの距離が送電ケーブル４の外径に対して十分に大きい場合には、発電プラント搭載船舶１００の動揺の影響を抑制しようとして姿勢を変えることにより生じる送電ケーブル４の捻れの影響は問題とならないので、必ずしも非接触給電方式を採用する必要はなく、適宜、選択すればよい。

（実施形態４）
図９は、実施形態４に係る燃料プラントを説明する説明図である。実施形態４に係る発電プラント搭載船舶１００は、燃料プラント３がＬＮＧ（Liquefied Natural Gas：液化天然ガス）タンクである。次の説明においては、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図９に示すように、実施形態４の燃料プラント３は、液化天然ガス（液化燃料ガス）を貯蔵できるＬＮＧタンク３４と、ＬＮＧタンク３４からの液化天然ガスを気化させるＬＮＧ気化設備３５と、コンプレッサ３２と、燃料供給装置３３とを含む。実施形態４に係る発電プラント搭載船舶１００は、図１に示す燃料埋蔵領域５０に係わらず、海Ｗ上であればどこでも係留することができる。また、実施形態４に係る浮体式発電プラントの給電システムは、図１に示すライザー管５及び原料採取装置５３が不用である。

ＬＮＧ気化設備３５では、ＬＮＧタンク３４からの液化天然ガスを気化させる場合、再ガス化のための熱が必要である。ＬＮＧ気化設備３５は、吸気装置１７と水を循環する配管で接続されている。ＬＮＧ気化設備３５は、水を媒体として、吸気装置１７で熱交換して奪った熱を受け取り、ＬＮＧ気化設備３５で生じる再ガス化の反応で冷却した水を送出し吸気装置１７が吸気する空気を冷却する。このため、ガスタービン１１の熱効率を高めることができる。また、ＬＮＧ気化設備３５は、復水器７３と水を循環する配管で接続されている。ＬＮＧ気化設備３５は、水を媒体として、復水器７３で熱交換して奪った熱を受け取り、ＬＮＧ気化設備３５で生じる再ガス化の反応で蒸気タービン７２からの蒸気を凝縮する効率を高める。このため、復水器７３が必要な冷却用の海水を低減できる。

（実施形態５）
図１０は、実施形態５に係る浮体式発電プラントである発電プラント搭載浮体を説明する説明図である。図１１は、図１０の発電プラント搭載浮体を上面視でみた説明図である。次の説明においては、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

実施形態５に係る発電プラント搭載浮体１００Ａは、海Ｗ等の水に浮かぶ浮体１０２と、浮体１０２に搭載される発電プラント１と、浮体１０２に搭載されると共に発電プラント１へ燃料を供給する燃料プラント３と、を含む。

取水装置７４は、取水口１２１Ａ、取水口１２１Ｂ、取水口１２１Ｃ、取水口１２１Ｄのいずれか１つを選択すると共にポンプにより海水を取水し、発電プラント１へ海水を供給する。排水装置７５は、排水口１２２Ａ、排水口１２２Ｂ、排水口１２２Ｃ、排水口１２２Ｃのいずれか１つを選択すると共にポンプにより海水を排水し、発電プラント１で加熱された海水を供給する。

取水装置７４が船体１０１の右側側面にある取水口１２１Ａから取水する場合、排水装置７５は、船体１０１の右側側面とは異なる側面にある排水口１２２Ａ、１２２Ｃ、１２２Ｄの少なくとも１つから排水する。取水装置７４が船体１０１の左側側面にある取水口１２１Ｂから取水する場合、排水装置７５は、船体１０１の左側側面とは異なる側面にある排水口１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄの少なくとも１つから排水する。

取水装置７４が船体１０１の側面にある取水口１２１Ｃから取水する場合、排水装置７５は、取水口１２１Ｃのある船体１０１の側面とは異なる側面にある排水口１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｄの少なくとも１つから排水する。取水装置７４が船体１０１の側面にある取水口１２１Ｄから取水する場合、排水装置７５は、取水口１２１Ｄのある船体１０１の異なる側面にある排水口１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃの少なくとも１つから排水する。

発電プラント搭載浮体１００Ａは、複数組の取水口１２１Ａ、取水口１２１Ｂ、取水口１２１Ｃ、取水口１２１Ｄと、排水口１２２Ａ、排水口１２２Ｂ、排水口１２２Ｃ、排水口１２２Ｄとが船体１０１に備えられ、取水装置７４と排水装置７５とは、取水装置７４が取水した取水口のある浮体１０２の側面とは異なる側面にある排水口から排水することにより、図１１に示すｘ−ｙ平面の任意の位置に移動する浮体１０２の姿勢制御を行うことができる。このため、発電プラント搭載浮体１００Ａは、風波等の影響を減じるように姿勢を一定に保ち、安定して電力を供給することができる。

また、発電プラント搭載浮体１００Ａは、浮体１０２を係留する係留装置２Ａと、発電プラント１が発電した電力を陸Ｇ上の受電設備６へ送電するため、係留装置２Ａを介して浮体外の水中へ延長される送電ケーブル４と、をさらに含む。なお、ライザー管５も係留装置２Ａを介して浮体外の水中へ延長される。

係留装置２Ａは浮体１０２の中央付近に配置され、送電ケーブル４が浮体１０２の係留時の回転運動の中心となる。発電プラント搭載浮体１００Ａは、風波等の影響を抑制しようとして姿勢を変えることにより生じる、送電ケーブル４の捻れを低減することができる。その結果、発電プラント搭載浮体１００Ａは、送電ケーブルの耐久性を高め、漏電などのおそれを低減することができる。そして、発電プラント搭載浮体１００Ａは、電力を陸Ｇ上の受電設備６へ安定して送電することができる。

１ 発電プラント
２、２Ａ 係留装置
３ 燃料プラント
４ 送電ケーブル
５、５Ａ、５Ｂ ライザー管
６ 受電設備
１１ ガスタービン
１２ 圧縮機
１３ 燃焼器
１４ タービン
１５ タービン軸
１６ 発電機
１７ 吸気装置
１８ 送電用変電設備
２１、２１Ａ 固定部
２２、２２Ａ 回転部
２３ 下部回転体
２４ スラストベアリング
２５ 上部回転体
２６、２６Ａ 非接触給電部
２６Ｂ 給電部
２７ コア
２７ａ 凹部
２８、２９ コイル
３１ 燃料精製プラント
３２ コンプレッサ
３３ 燃料供給装置
３４ ＬＮＧタンク
３５ ＬＮＧ気化設備
４１ 電力線
５０ 燃料埋蔵領域
５１、５１Ａ、５１Ｂ 燃料原料移送管
５２ 燃料移送管
５３ 原料採取装置
６１ 上部ベアリング部
６２ 下部ベアリング部
６３ 係留チェーン
７１ 排熱回収ボイラ
７２ 蒸気タービン
７３ 復水器
７４ 取水装置
７５ 排水装置
１００ 発電プラント搭載船舶
１００Ａ 発電プラント搭載浮体
１０１ 船体
１１０ 推進機関
１１１ 主機関
１１２ プロペラ
１１３ 舵
１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄ 取水口
１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ 排水口

Claims (5)

1. 水上に浮かぶと共に、取水口及び排水口を側面に備える浮体と、
   前記浮体に搭載される発電プラントと、
   前記浮体に搭載されると共に前記発電プラントへ燃料を供給する燃料プラントと、
   前記発電プラントを冷却する冷却水を、前記取水口から取水する取水装置と、
   取水した前記冷却水を前記排水口から排水する排水装置と、
   を含むことを特徴とする浮体式発電プラント。
2. 複数組の前記取水口及び前記排水口が前記浮体に備えられ、
   前記取水装置と前記排水装置とは、複数組の前記取水口及び前記排水口のうち１組以上の前記取水口及び前記排水口から取水及び排水することにより浮体の姿勢制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の浮体式発電プラント。
3. 前記浮体を係留する係留装置と、前記発電プラントが発電した電力を陸上の受電設備へ送電するため、前記係留装置を介して前記浮体外の水中へ延長される送電ケーブルとをさらに備える請求項１または請求項２に記載の浮体式発電プラント。
4. 前記燃料プラントは、海底からライザー管を介して供給される燃料原料を前記燃料に精製する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の浮体式発電プラント。
5. 前記燃料プラントは、液化燃料ガスを貯蔵するタンクと、前記液化燃料ガスを気化する気化設備を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の浮体式発電プラント。

Images