JP6313747B2 - 水力発電設備 - Google Patents

水力発電設備 Download PDF

Info

Publication number
JP6313747B2
JP6313747B2 JP2015506297A JP2015506297A JP6313747B2 JP 6313747 B2 JP6313747 B2 JP 6313747B2 JP 2015506297 A JP2015506297 A JP 2015506297A JP 2015506297 A JP2015506297 A JP 2015506297A JP 6313747 B2 JP6313747 B2 JP 6313747B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base
power
connection
connector
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015506297A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015521015A (ja
Inventor
ヴィガース ポール
ヴィガース ポール
ペールソープ ベンジャミン
ペールソープ ベンジャミン
Original Assignee
タイダル ジェネレーション リミテッド
タイダル ジェネレーション リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by タイダル ジェネレーション リミテッド, タイダル ジェネレーション リミテッド filed Critical タイダル ジェネレーション リミテッド
Publication of JP2015521015A publication Critical patent/JP2015521015A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6313747B2 publication Critical patent/JP6313747B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/10Submerged units incorporating electric generators or motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F03B13/264Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • F03B17/06Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G9/00Installations of electric cables or lines in or on the ground or water
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/97Mounting on supporting structures or systems on a submerged structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46Bases; Cases
    • H01R13/52Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/523Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases for use under water
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)

Description

本発明は水力発電設備に関する。
容易に入手可能な化石燃料源が衰退していることは広く知られている。さらに、化石燃料の使用が環境に与える影響は益々明らかになってきた。この結果、実行可能な代替エネルギー源をできる限り効果的かつ効率的に使用することが必須事項になってきている。例えば、潮汐流、川及び海洋流等の水流のパワーを捕捉するタービンを使用することは実行可能な代替エネルギー源になりつつある。このような水流エネルギーを捕捉するのに使用するタービン機器は、一般的に駆動トレインを使用してロータアセンブリに連結したシャフト駆動発電機を有する。ロータアセンブリは、水流によって駆動される複数のロータブレードを有し、これにより駆動トレインの入力シャフトを回転する。波駆動装置等の、代替的な水力発電装置も考えられる。
経済的に実用化するには、多数の発電装置を適当なエリアに配置すべきである。例えば、潮汐タービンファーム(作場)は数十基から数百基のタービンを有することができる。タービンは、多数のタービンを多重列にしたアレイとして配列するのが好適である。タービンアレイは潮汐流エリア、川の流れ、海洋流、又は任意な他の適当な水流エリアに配置することができる。タービンをアレイとして配列すると好適であるが、地理、海底地形及び他の要因によりタービンファームは他の配列にすることもあり得る。
このような発電装置アレイが、発電した電力をアレイから伝送し、また制御信号を受信できるようにするため、アレイのために或る量の基盤機器を設ける必要がある。簡単な構成においては、このような発電装置は沿岸に配置した基盤に直接接続することができる。しかしながら、このような解決法は、多くのケーブルを、しばしば長い距離にわたり敷設する結果となる。沖合の風力ファームは、水面よりも上のドライ空間内に配置したスイッチング、変圧及び制御機器を使用する。このような沖合の風力ファームに対して、水面上に基盤機器を設けることには、風力タービン自体が元々、水面よりも上にあるので、何ら付加的な問題又は論争はない。
しかしながら、水流タービンは、水面下に配置されており、しばしば、水面内に押入る構体を実用的なものとするために水中の深いところに配置される。さらに、アレイの残部は水面下に位置するので、水面内押入り基盤ユニットを設けるための許可が得られることはほとんどない。浮揚波力発電装置を配置する場合でも、水面内押入り機器の量は最少化するのが望ましい。
このような水面下の基盤機器、例えば、スイッチ、周波数コンバータ、アイソレータ、回路ブレーカ、信号ブースタ、変圧器、及び測定制御機器の、設置、メンテナンス及び点検修理は、とくに深海環境において、極めてコストがかかり、時間を消費する処置である。基盤機器は一般的に、耐用寿命にわたり、点検、メンテナンス及び修理を必要とする。したがって、水中基盤機器の構造及び配置を簡素化することは、資本コストを低減し、また基盤機器の点検、修理及びメンテナンスを比較的費用効果がよくかつ効率的に行う上で望ましい。
本発明の一態様によれば、水域から電力を得るとともに、その電力を、送電ケーブルを介して送電するように動作可能な発電装置を有する、水力発電設備のための基盤構成を提供し、この基盤構成は、水域の底に配置されて、前記設備からの電力の伝送のために接続された電力伝送接続部、発電装置からの電力を受取るための電力入力接続部、及び、基盤モジュールを収容するための係合システムを有するベースと、前記ベースの前記係合システムに釈放可能に係合して、前記ベースの前記電力入力接続部を前記ベースの電力伝送接続部に接続するための接続装置を有する基盤モジュールとを備え、前記ベースの前記電力入力接続部は、発電装置の送電ケーブルの対応コネクタ部分に接続するためのコネクタ部分を有する。
一実施形態として、前記ベースの前記電力入力接続部は、発電装置の送電ケーブルのコネクタモジュールがその送電ケーブルを前記電力入力接続部に接続するように、降下させることができるようにするコネクタ形状を画定する。
一実施形態として、前記コネクタ部分は、ウェットメイトコネクタとする。
一実施形態では、さらに、前記基盤モジュールを所定位置で前記係合システムに保持するためのクランプ装置を備える。
一実施形態では、前記基盤モジュール及び前記ベースに、互いに協動する、少なくとも1つのウェットメイトコネクタの対を設ける。
一実施形態では、前記基盤モジュールは浮揚性を有する。こうした実施形態において、前記基盤モジュールは、ウインチ構成を用いて前記ベースに配置されるように構成することができる。
一実施形態では、前記設備の電力伝送接続部は、スプライシングコネクタ、ドライメイトコネクタ又はウェットメイトコネクタを用いて設備送電ケーブルに接続するように構成されている。
一実施形態では、前記ベースは重力ベースユニットとする。他の実施形態では、前記ベースは水域の底に固定される。
一実施形態では、前記基盤モジュールは、1つ又は複数の、スイッチ、周波数コンバータ、アイソレータ、回路ブレーカ、信号ブースタ、変圧器及び/又は測定制御機器を有する。
一実施形態では、前記ベースは、さらに、1つ又は複数の、スイッチ、周波数コンバータ、アイソレータ、回路ブレーカ、信号ブースタ、変圧器及び/又は測定制御機器を有する。
一実施形態では、前記発電装置の前記送電ケーブルは、前記発電装置からの送電ケーブルをジャンパケーブルに接続するための海底アンビリカル終端ユニットを有し、前記ジャンパケーブルは、前記ベースの前記電力入力接続部に接続するためのものとする。
一実施形態では、前記ベースは、それぞれに対応する発電装置からの電力を受取る複数の電力入力接続部を有し、また前記基盤モジュールは、こうした複数の電力入力接続部を前記設備の電力伝送接続部に接続するように動作可能な機器を有する。
一実施形態では、前記設備の送電ケーブル及び/又は前記発電装置の前記送電ケーブルは、電力用接続部及び補助用接続部を有する。前記電力用接続部及び補助用接続部は、それぞれに対応する個別のケーブルに設けることができ、又は、単一ケーブルに設けることができる。このような補助用接続部は、測定用、制御用及び/又は通信用の接続部を提供する。
本発明の他の態様によれば、水力発電設備を提供し、この水力発電設備は、水域から電力を得るとともに、その電力を、送電ケーブルを介して送電するように動作可能な水力式の発電装置と、前記設備から電力転送接続部を提供するとともに、前記設備のための基盤機器を有し、前記発電装置を前記電力伝送接続部に接続するのに供する、基盤構成とを備え、前記基盤構成は、本発明の第1の態様による構成によって設ける。
一例の設備では、前記発電装置は水流タービン装置である。
一例の設備では、前記発電装置は潮汐流タービン装置である。
一例の設備では、前記発電装置は波力タービン装置である。
水流式の発電システムの実施形態の概略図である。 図1の発電システムに使用する基盤構成の略図的側面図である。 図1の発電システムに使用する基盤構成の略図的平面図である。 水中水流式の発電設備を示す。 図2及び図3における構成の接続段階の詳細を示す。 図2及び図3における構成の接続段階の詳細を示す 図2及び図3における構成の接続段階の詳細を示す 図2及び図3における構成の接続段階の詳細を示す 基盤構成の他の接続形態を示す。 基盤モジュールの配置技術を示す。 基盤モジュールの配置技術を示す 基盤構成の形態を示す。
図1には、実施形態としての水流式発電システム1を示し、また、水流式発電システム1は、水域の底3に配置した支持構体2を有する。タービン装置等の発電ユニット4は、支持構体2に取付けられている。この実施形態では、水流が発電ユニット4を通過して流れるとき、ロータアセンブリが回転し、発電ユニット4内に設けた、発電機又は他の電力コンバータ装置を駆動する。一実施形態では、発電ユニット4は浮揚性があり、ウインチで支持構体2まで降下させる。水流タービンユニットを図1に示すが、本発明の原理及び実施形態を、任意なタイプの水力発電システム、例えば、波力発電装置の使用にも適用できることは言うまでもない。
図2及び図3は、図1の発電システム1又は任意の適当な水力発電装置での使用に適した、基盤構成5の略図的な側面図及び平面図を示す。基盤構成5は、支持体6及びこの支持体6に釈放可能に取付けるよう構成した基盤モジュール7を有する。基盤モジュール7は、任意の適切な機器、例えば、スイッチ、周波数コンバータ、アイソレータ、回路ブレーカ、信号ブースタ、変圧器、及び、測定制御機器を収容する。一実施形態では、基盤モジュール7は浮揚性があり、またウインチで支持体6まで降下させる。他の実施形態では、基盤モジュール7は、クレーン又は類似の機器を使用して支持体6まで降下させる。
図示の実施形態では、支持体6は、係合構体9が延在するベース8を有する。係合構体には、任意の適当な構成、例えば、図2に示す突出構体、又は、基盤モジュールが延在する窪み係合構体を設ける。同一平面状取付け構成を含め、他の形態も可能である。
図2に示す実施形態では、ベース8は、いわゆる「重力ベース」であり、重力ベースは、その重さによって、当該ベースを、ベースが配置される水域の底の所定位置に保持する。ベース8は、単独の構体によって設けることができ、又は、適当な重量を付与するフレーム構体のようなモジュール形態にすることができる。代案として、ベース8は水域の底に、例えば、底に打込んだ杭、又は、底にあけたドリル孔とともにグラウトで固められた杭を使用して固定することができる。
係合構体9によれば、基盤モジュール7を支持体6の所定位置に保持でき、また、支持体6から取り外すことができる。係合構体9にはガイド素子を設け、係合構体9に対する、基盤モジュール7の適正な方向付け及びアラインメント(軸周り及び軸線方向の双方に関して)を可能することができる。モジュール7及び係合構体9は、係合前に整列させることを必要としても、係合中に整列させても、又は、特別なアラインメントを必要としないコネクタを設けてもよい。1つの特別な実施形態では、モジュール7は、係合システムに係合させるために、軸周りの特別な方向付けを必要としないようにすることができる。
基盤モジュール7及び/又は係合構体9にはクランプシステム10を設け、クランプシステム10が基盤モジュール7に確実に係合できるようにする。クランプシステム10を図2に略図的に示し、また、クランプシステム10は、任意の適当なクランプ構成により設けることができる。
支持体6は、基盤モジュール7に対して、例えば、発電装置及び電力伝送基盤等の、設備における他の部分との接続部を提供する。支持体6には、電力伝送接続部10を設け、電力伝送接続部10が基盤モジュール7内の機器を送電ケーブル12に接続する。基盤モジュール7における機器は、係合構体9における「ウェットメイト」コネクタ等の、釈放可能なコネクタにより接続部10に接続されている。ウェットメイトコネクタは、水中での接続及び切断が可能な接続デバイスであり、一般的には、互いに合体する2つのコネクタハーフを有する。係合構体9には、支持体6と基盤モジュール7との間に、電力用、モニタリング用、通信用及び制御用の接続部を設け、また、係合構体9は、導電性及び光ファイバの接続部を有してもよい。
支持体6及び係合構体9によれば、とくに、メンテナンス又は交換が必要なとき、比較的簡単な方法で、基盤モジュール7を水面まで回収させることができる。以下、基盤モジュール7の配置及び回収を詳細に説明する。
電力伝送接続部10は、直接送電ケーブル12に接続することができ、又は、図2に示すように変圧器14を介して接続することができる。変圧器14の使用は随意であり、変圧器の使用は、設備の電気出力条件による。例えば、電力は、設備の発電装置によって11kVを発生することができるが、送電電力は、33kVにする必要がある場合がある。したがって、1つ又は複数の変圧器を基盤モジュール7及び/又はベース8に設けることができる。送電ケーブルは、さらに、モニタリング用、通信用及び制御用の接続部を有することができる。
送電ケーブル12は、任意の適当なタイプの接続技術を用いて電力伝送接続部10又は変圧器14に接続することができる。例えば、送電ケーブルは、スプライシングコネクタ、ドライメイトコネクタ又はウェットメイトコネクタを用いて接続することができる。ベース8には、送電ケーブル12が接続されるケーブル「テイル」を設けることができ、又は、ケーブル12をベースにおけるコネクタに接続することができる。他の代替案として、海底アンビリカル終端ユニット(SUTU:subsea umbilical termination unit)を用いてベース/基盤モジュールに送電ケーブル12を接続することができる。多数の送電ケーブル12は、必要な箇所に設けることができる。
支持体6は、さらに、基盤モジュール7に対して、少なくとも1つの発電装置との接続部を提供する。例えば、ウェットメイトコネクタ16を含む入力コネクタ15を、基盤モジュール7に接続すべき各発電装置に設け、また、入力コネクタ15を、デバイス接続部17及び係合構体9を介して基盤モジュール7に接続する。
図2及び図3に示す実施形態では、支持体6には各発電装置との接続を行う複数の入力コネクタ15を設ける。各入力コネクタは、コネクタ部分、例えばウェットメイトコネクタ部分16を有し、このコネクタ部分に対して、以下で説明するように、対応のコネクタ部分を接続可能にする。図示の実施形態では、入力コネクタ15は、少なくとも1つの傾斜壁によって画定され、この傾斜壁は、装置コネクタをコネクタ部分16との接続をするよう案内する。図2及び図3に示す実施形態では、入力コネクタ15は、任意の適当な断面の、テーパ付きの孔によって画定されている。
図4は、発電装置(この実施形態では、タービン1)のアレイを示し、共通基盤構成5に図示の接続部18を介して接続されている。基盤構成は、すべてのタービン1に対する、共通の、電力用、測定用及び制御用の機器を提供し、また任意な数の発電装置をアレイに設けることができる。同様に、任意な数の基盤構成5を設けることができ、また、こうした基盤構成は、適切に相互連結することができる。
基盤モジュール7は、スイッチング機器、制御機器又は他の機器を有し、発電装置1からの出力を集めることができ、また、単一出力として送電ケーブル12を介して供給することができる。送電ケーブル12は任意の適当な形態とすることができる。例えば、ケーブル12は、多相コンダクタ、光ファイバケーブルを含む制御及びモニタリング用接続部を有することができる。
図5は、水域の底の所定位置に配置した基盤構成5の略図的側面図である。装置コネクタ20は、構成5に隣接して接続しない状態で示されている。装置コネクタ20は装置ケーブル21を有し、この装置ケーブル21は、一方の端部を発電装置(簡明のため図示しない)に接続する。装置ケーブルの他方の端部はコネクタ部分23を含む接続モジュール22に終端させる。コネクタ部分23は、ベース8に配置した対応のコネクタ部分16と接続及び係合するためのものとし、これにより装置ケーブル21は、基盤モジュール7に接続され、ひいては送電ケーブル12に接続される。コネクタ部分23は、入力コネクタ部分15と互換性のあるタイプとする。例えば、2つのコネクタ部分16及び23は、ウェットメイトコネクタのそれぞれのパーツとすることができる。コネクタ部分16及び23は、単一コネクタデバイスによって設けることができ、又は、ベース8に設けるべき接続部の数に基づいて任意の適当な数のデバイスによって設けることができる。例えば、補助(電力用、制御用及び測定用)接続部は、単一ケーブル及びコネクタデバイスによって設けることができ、又は、それぞれ個別のケーブル及び単一コネクタデバイスによって設けることができ、又は、それぞれ個別のコネクタデバイスを有するそれぞれ個別のケーブルによって設けることができる。任意のコネクタデバイスを、単一接続モジュール22に設けることができる。
補助接続部は、1つのケーブルもしくは送電ケーブルに対して個別のケーブルに設けることができ、又は、同一の単一ケーブルに統合することができる。異なる補助接続部には、それぞれに対応する異なるケーブル/コネクタ組合せを設けることができる。
接続モジュール22及び接続部分23は、入力コネクタ15およびコネクタ部分16に対して、それぞれ、単なる持上げ及び降下作業を使用するだけで、係合可能となるよう設計されている。こうした作業を図6〜8で説明する。
図6には、水域の底における基盤構成5に隣接して配置した装置コネクタ20を示す。持上げケーブル24は、接続モジュール22に取付けられている。持上げケーブル24は、ダイバー又は遠隔操作手段(ROV:remote operated vehicle)を使用して取付けることができる。持上げケーブル24は、水域の水面上の配備船に配置された、クレーン又は同様の持上げ機器から配置される。配備船は、簡明のため、図6には示されていない。
図7に示すように、持上げケーブル24が配備船上に引込められて、接続モジュール22を水底から離れるように持上げる。次に持上げケーブル24を操縦して、接続モジュール22がベース8における入力コネクタ15のほぼ真上にくるようにする。
次に、持上げケーブル24を配備船から繰出し、接続モジュール22を入力コネクタ15内に降ろす。入力コネクタ15及び接続モジュール22は、協動する形状を有し、接続モジュール22が入力コネクタ15との相互作用によって所定位置に案内される。図示の実施形態では、入力コネクタ15は、ベース8におけるテーパ付きの孔によって画定され、また接続モジュール22には相補的な外面を設ける。このようにして、ベース及び接続モジュールそれぞれの、コネクタ部分16及び23は互いに係合する。次に、ダイバー又はROVの使用の、どちらかによって、持上げケーブルを接続モジュール22から釈放し、配備船に回収し、又は、他の発電装置を基盤構成に接続するために使用する。コネクタ部分16及び23は、それぞれ入力コネクタ15及び接続モジュール22に堅固に配置することができる。代案として、どちらか一方又は双方のコネクタは、コネクタ部分間のいかなるミスアライメントをも吸収できるように、柔軟に取付けることができる。
図8は、接続モジュール22が入力コネクタ15に接続し、コネクタ部分16及び23が互いに係合した状態を示す。接続モジュール22の重量は、コネクタ部分23とコネクタ部分16との係合を維持するよう作用する。各発電装置は、ベース8における、対応入力コネクタ15との接続を行うための装置コネクタ20を有し、各装置コネクタは、上述の技術を用いて係合させることができる。接続プロセスは、直線的に行い、単一の持上げ及び降下操作を必要とするので、基盤に対する、複数の装置の接続は、大幅に簡素化され、時間を短縮する。
基盤構成5からの発電装置の切断は、単に逆の接続プロセスを行うだけであり、すなわち、持上げケーブル24を接続モジュール22に取付け、接続モジュールを入力コネクタ15との係合を外すように持上げる。接続モジュールは、次に再接続の準備ができているベース8に隣接配置することができる。特定の位置又は「パーキングソケット」を設け、そこに未接続の接続モジュールを配置してモジュールを保護できるようにする。
図6〜8に示す装置接続は、基盤構成5と発電装置との間の直接接続である。しかしながら、本発明の原理は、例えば、図9に示すような、代替的形態に適用することができる。
発電装置からの送電ケーブルは、重く外装化されて、したがって、特に可撓性を有しない場合がある。この可撓性の欠如は、装置を基盤構成に接続する持上げ及び降下操作に問題をきたすおそれがある。これらの起こり得る欠点に対処するため、他のケーブル形態を図9に示す。発電装置からの送電ケーブル25を接続ユニット26に接続する。比較的可撓性のあるケーブル27には、ベース8のコネクタ部分16に対する接続のためのコネクタ部分28を設ける。この比較的可撓性のあるケーブル27は、底に配置したケーブル量を少なくするために、短く維持するのが望ましい。可撓性ケーブル27の長さは、主として、送電ケーブル25をベース6に対してどのくらい接近して位置決めできるかによって決定される。接続ユニットは、スプライシング、ウェットメイト、又は、ドライメイト等の、任意の適切な接続技術とすることができる。接続技術の一例には、いわゆるSUTU、または、海底アンビリカル終端ユニットがあり、このユニットには、スプライシングコネクタ、ウェットメイトコネクタ、および、ドライメイトコネクタの、任意の適当な組合せを使用することができる。SUTUに対する接続部は、シングルエンド又はダブルエンドの接続ケーブルによって設けることができる。シングルエンドの場合、接続ケーブルの一方の端部にウェットメイトコネクタ部分を設け、他方の端部はスプライシング接続又はドライメイト接続にする。ダブルエンドの場合、接続ケーブルの両端にウェットメイトコネクタを設ける。SUTUを使用する接続のために任意な数の接続ケーブルを設けることができることや、シングルエンド及びダブルエンドの接続ケーブルの任意の適当な組合せを使用できることは言うまでもない。
SUTU及びジャンパケーブルを使用する主な理由は、発電装置からの主送電ケーブルの重く不撓性のケーブル外装をどこか(SUTUの構体)に機械的に終端させなければならないことである。したがって、より軽量で、より可撓性のあるケーブル(できればオイル充填ホース)は、SUTUから出て、ベース6の入力コネクタとの接続を行うウェットメイトコネクタ部分で終端する。この、より軽量のジャンパケーブルは、ROV又はダイバーにとって扱い易い。代替的形態は、係合構体におけるウェットメイトコネクタから直接導出するオイル充填ホース内に、より軽量のケーブルを有することができ、SUTUにおける整合ハーフにプラグ接続するフライングリードとなる。ダブルエンドのバージョンは、ウェットメイト両端を有する可撓性のあるオイル充填ジャンパ、SUTUにおけるソケット、及び、ベースにおけるソケットを有する。
図10及び図11はそれぞれ、基盤モジュール7用の配置技術及び回収技術を示す。図10は、「重量のある」又は非浮揚性のモジュール7のための技術を示し、持上げケーブル30は、モジュール7に取付けられることで、当該モジュールをベース8における係合構体9から上昇させることができる。重量のある基盤モジュール7を配置するとき、持上げケーブル30を使用してモジュール7を係合構体9に係合するよう降下させる。この技術は、浮揚性モジュールの配置にも適用でき、この場合、浮揚性モジュールに重さを付加して(例えば、モジュール内のチャンバに注水することによって)、配置のために、モジュールをベースに向けて沈降させることができる。
図11は、浮揚性のある基盤モジュール7の配置及び回収技術を示す。図11の場合、ウインチテザー31を使用してモジュール7及び係合構体9を連結する。モジュール7を構体9に配置するため、ウインチを使用してテザー31を巻き上げ、これによりモジュール7を支持体6に向けて引き下げる。モジュール7を支持体6から回収する必要があるとき、ウインチテザー31を繰出し、また、回収のため、モジュール7の浮力が当該モジュールを水面まで浮揚させる。ウインチは、モジュール7に固定することができ、又は、モジュール7から取り外すことができる。代案として、ウインチは、ベース6に配置することができ、又は、ベース6に対して固定し、若しくは、取り外すことができる。さらに他の技術は、配備船のデッキに取り付けたウインチを使用する。
図12は、複数の基盤構成を有する実施形態を示す。発電装置は簡明にするため図示しない。各基盤構成は、上述したように、各発電装置との接続のための多数の接続部15を有する。
図12に示す各基盤構成は、1対の送電接続部40および41を有する。これら送電接続部は、各基盤構成内で、適当なスイッチ装置、アイソレータ、及び/又は、変圧器を使用して一方又は双方の電力伝送接続部40及び41に接続されている。基盤構成は、接続部40及び41を介して互いに直列に接続されている。1つの構成は、隣接する1つ又は複数の隣接構成に電力を転送するよう接続されている。こうした形態によれば、基盤構成の間で電力を転送でき、これにより、設備から導出する多数の送電ケーブルを全体として減少させることができる。
1つ又は複数の基盤構成は、電力伝送接続部40及び41の一方に接続された設備送電ケーブルを有する。図12に示す実施形態では、直列の端部に配置された各基盤構成は、送電ケーブルを有する。適切な又は望ましい数の送電ケーブルを設けることにより、発電装置及び基盤構成の全体アレイにおける位置決め及び設計に自由度を持たせることができる。
或る特定の実施形態では、電力伝送接続部にアイソレータを設け、基盤構成の間の相互接続をオン・オフ切替できるようにする。こうした対策は、設備からの送電経路の選択を可能にする。他の実施形態では、基盤構成のベースにバイパス装置を設けることもでき、単一の基盤構成に接続された発電装置を送電ケーブルから分離させることを可能にするとともに、残りの基盤構成の相互接続を接続したままにすることを可能にする。このようにして、発電装置のグループを送電ケーブルから分離することができるとともに、残りの発電装置が設備からの電力を送電し続けることができる。
電力伝送接続部40及び41は、ウェットメイトコネクタ又はドライメイトコネクタを主とした上述のような、任意の適当なコネクタ構成によって設けることができる。
例示的なアレイでは、基盤構成に接続された発電装置は、基盤構成につき説明したのと同様に、互いに直列に接続させることができる。

Claims (22)

  1. 水域から電力を得るとともに、その電力を、送電ケーブルを介して送電するように動作可能な発電装置を有する、水力発電設備のための基盤構成において、
    前記基盤構成は、
    水域の底に配置されて、前記基盤構成からの電力の伝送のために接続された電力伝送接続部、発電装置からの電力を受取るための電力入力接続部、及び、基盤モジュールを収容するための係合システムを有する、ベースと、
    前記ベースの前記係合システムに釈放可能に係合して、前記ベースの前記電力入力接続部を前記ベースの電力伝送接続部に接続するための接続装置を有する基盤モジュールと、
    を備え、
    前記ベースの前記電力入力接続部は、発電装置の送電ケーブルの対応コネクタ部分に接続するためのコネクタ部分を有し、
    前記ベースの前記電力入力接続部は、発電装置の送電ケーブルのコネクタモジュールがその送電ケーブルを前記電力入力接続部に接続するように、降下させることができるようにするコネクタ形状を画定する、
    水力発電設備のための基盤構成。
  2. 請求項1に記載の基盤構成において、前記コネクタ部分は、ウェットメイトコネクタである、基盤構成。
  3. 請求項1または2に記載の基盤構成において、さらに、前記基盤モジュールを所定位置で前記係合システムに保持するためのクランプ装置を備える、基盤構成。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の基盤構成において、さらに、前記基盤モジュール及び前記ベースに、互いに協動する、少なくとも1つのウェットメイトの対を備える、基盤構成。
  5. 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の基盤構成において、前記基盤モジュールは浮揚性を有する、基盤構成。
  6. 請求項5に記載の基盤構成において、前記基盤モジュールは、ウインチ構成を用いて前記ベースに配置されるように構成されている、基盤構成。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の基盤構成において、電力伝送接続部は、スプライシングコネクタ、ドライメイトコネクタ又はウェットメイトコネクタを用いて設備送電ケーブルに接続するように構成されている、基盤構成。
  8. 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の基盤構成において、前記ベースは、重力ベースユニットであり、又は、底に固定されるように構成されている、基盤構成。
  9. 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の基盤構成において、前記基盤モジュールは、1つ又は複数の、スイッチ、周波数コンバータ、アイソレータ、回路ブレーカ、信号ブースタ、変圧器及び/又は測定制御機器を有する、基盤構成。
  10. 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の基盤構成において、前記ベースはさらに、1つ又は複数の、スイッチ、周波数コンバータ、アイソレータ、回路ブレーカ、信号ブースタ、変圧器及び/又は測定制御機器を有する、基盤構成。
  11. 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の基盤構成において、前記発電装置の前記送電ケーブルは、前記発電装置からの送電ケーブルをジャンパケーブルに接続するための海底アンビリカル終端ユニットを有し、前記ジャンパケーブルは、前記ベースの前記電力入力接続部に接続するためのものである、基盤構成。
  12. 請求項11に記載の基盤構成において、前記ジャンパケーブルは、前記海底アンビリカル終端ユニットに接続するためのウェットメイトコネクタを有する、基盤構成。
  13. 請求項11又は12に記載の基盤構成において、前記ジャンパケーブルは、前記ベースの前記電力入力接続部に接続するためのウェットメイトコネクタを有する、基盤構成。
  14. 請求項11に記載の基盤構成において、前記電力入力接続部は、第1端部及び第2端部のそれぞれにウェットメイトコネクタ部分を有するジャンパケーブルによって設け、前記第1端部は前記ベースに接続するためのものであり、また、前記第2端部は前記海底アンビリカル終端ユニットに接続するためのものである、基盤構成。
  15. 請求項1乃至14のいずれか一項に記載の基盤構成において、前記電力伝送接続部及び/又は前記発電装置の前記送電ケーブルは、電力用接続部及び補助用接続部を有する、基盤構成。
  16. 請求項15に記載の基盤構成において、前記電力用接続部及び補助用接続部は、それぞれに対応する個別のケーブルに設け、
    前記補助用接続部は、測定用、制御用及び/又は通信用の接続部を提供する、
    基盤構成。
  17. 請求項15に記載の基盤構成において、前記電力用接続部及び補助用接続部は、単一ケーブルに設ける、基盤構成。
  18. 請求項1乃至17のいずれか一項に記載の基盤構成において、前記ベースは、それぞれに対応する発電装置からの電力を受取る複数の電力入力接続部を有し、また、前記基盤モジュールは、前記複数の電力入力接続部を前記電力伝送接続部に接続するように動作可能な機器を有する、基盤構成。
  19. 水力発電設備において、
    水域から電力を得るとともに、その電力を、送電ケーブルを介して送電するように動作可能な水力式の発電装置と、及び
    前記構成から電力伝送接続部を提供するとともに、前記設備のための基盤機器を有し、前記発電装置を前記電力伝送接続部に接続するのに供する、基盤構成と
    を備え、
    前記基盤構成は、請求項1乃至18のいずれか一項に記載の基盤構成によって設ける、水力発電設備。
  20. 請求項19に記載の水力発電設備において、前記発電装置は、水流タービン装置である、水力発電設備。
  21. 請求項19に記載の水力発電設備において、前記発電装置は、潮汐流タービン装置である、水力発電設備。
  22. 請求項19に記載の水力発電設備において、前記発電装置は、波力タービン装置である、水力発電設備。
JP2015506297A 2012-04-16 2013-04-11 水力発電設備 Active JP6313747B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB201206594A GB2501249B (en) 2012-04-16 2012-04-16 Water-based power generation installations
GB1206594.2 2012-04-16
PCT/GB2013/050937 WO2013156759A1 (en) 2012-04-16 2013-04-11 Water-based power generation installations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015521015A JP2015521015A (ja) 2015-07-23
JP6313747B2 true JP6313747B2 (ja) 2018-04-18

Family

ID=46209078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015506297A Active JP6313747B2 (ja) 2012-04-16 2013-04-11 水力発電設備

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9347424B2 (ja)
EP (1) EP2839144B1 (ja)
JP (1) JP6313747B2 (ja)
KR (1) KR20150002818A (ja)
CN (1) CN104220743A (ja)
AU (1) AU2013250976A1 (ja)
CA (1) CA2869818C (ja)
CL (1) CL2014002716A1 (ja)
GB (1) GB2501249B (ja)
IN (1) IN2014MN02118A (ja)
WO (1) WO2013156759A1 (ja)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PT2727813T (pt) 2008-04-23 2017-10-26 Principle Power Inc Resumo
PL3366567T3 (pl) 2013-05-20 2020-07-13 Principle Power, Inc. System i sposób sterowania morskimi pływającymi platformami turbin wiatrowych
GB2515011B (en) * 2013-06-10 2015-06-10 Tidal Generation Ltd Power generating equipment
GB2520523B (en) * 2013-11-22 2016-09-21 Tidal Generation Ltd Subsea cable engagement system
EP2887474A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-24 Openhydro IP Limited A method of managing a hydroelectric turbine array
GB2524252A (en) * 2014-03-17 2015-09-23 Marine Current Turbines Ltd Water current turbine
GB2525631B (en) * 2014-04-30 2017-05-03 Subsea 7 Ltd Subsea replaceable fuse assembly
DE102014211040B3 (de) * 2014-06-10 2015-07-23 Voith Patent Gmbh Unterwasser-Strömungskraftwerk
DK3566941T3 (da) * 2014-10-27 2021-09-27 Principle Power Inc Forbindelsessystem til array-kabler til offshore-energiindretninger, som kan frakobles
AU2016279059B2 (en) 2015-06-19 2021-02-04 Principle Power, Inc Floating wind turbine platform structure with optimized transfer of wave and wind loads
SE539439C2 (sv) * 2015-10-26 2017-09-19 W4P Waves4Power Ab Kopplingsstation för vågenergiomvandlare i en vågkraftstation
GB2550148B (en) * 2016-05-10 2019-06-19 Tidal Generation Ltd Deploying submerged power connectors
CN106438178B (zh) * 2016-11-10 2018-08-10 曲阜师范大学 多能混合波浪能发电系统
FR3074617B1 (fr) 2017-12-05 2019-11-29 Ixblue Procede de connexion de deux parties de connecteur
US11225945B2 (en) 2019-05-30 2022-01-18 Principle Power, Inc. Floating wind turbine platform controlled to optimize power production and reduce loading
GB201913933D0 (en) * 2019-09-27 2019-11-13 Inyanga Tech Ltd Apparatus and method
GB2599166A (en) * 2020-09-29 2022-03-30 Siemens Energy AS Subsea electrical module
WO2023122601A1 (en) 2021-12-20 2023-06-29 Flower Turbines, Inc. A shaftless generator for a fluid turbine
GB2621262A (en) * 2022-01-28 2024-02-07 Baker Hughes Energy Tech Uk Limited Wind turbine array
US11905929B2 (en) 2022-02-08 2024-02-20 Flower Turbines, Inc. MPPT high level control of a turbine cluster
US20230324866A1 (en) 2022-04-12 2023-10-12 Mark Daniel Farb Dual mode turbine collects energy during low wind conditions

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3665509A (en) * 1971-03-22 1972-05-23 Us Navy Underwater electrical connector
NO317145B1 (no) * 2002-11-12 2004-08-23 Vetco Aibel As Koplingsanordning
GB2431628B (en) * 2005-10-31 2009-01-28 Tidal Generation Ltd A deployment and retrieval apparatus for submerged power generating devices
CN200976478Y (zh) * 2006-11-30 2007-11-14 夹江水工机械厂 电缆插头快换接线箱
WO2009004308A2 (en) * 2007-06-30 2009-01-08 John Richard Carew Armstrong Improvements in water turbines
US7989984B2 (en) * 2008-09-05 2011-08-02 Draper Mark R Underwater substation
US9279409B2 (en) * 2009-06-16 2016-03-08 Single Buoy Moorings, Inc. Environmental electrical generator
US7863766B2 (en) * 2009-06-30 2011-01-04 Teco-Westinghouse Motor Company Power converter for use with wind generator
US7959454B2 (en) * 2009-07-23 2011-06-14 Teledyne Odi, Inc. Wet mate connector
JP2013508611A (ja) * 2009-10-27 2013-03-07 アトランティス リソーセズ コーポレーション ピーティーイー リミテッド 水中発電機
GB2497960B (en) * 2011-12-23 2014-03-12 Tidal Generation Ltd Water current power generation installations

Also Published As

Publication number Publication date
EP2839144B1 (en) 2018-06-13
JP2015521015A (ja) 2015-07-23
KR20150002818A (ko) 2015-01-07
GB2501249A (en) 2013-10-23
CA2869818C (en) 2020-04-14
EP2839144A1 (en) 2015-02-25
CA2869818A1 (en) 2013-10-24
GB201206594D0 (en) 2012-05-30
IN2014MN02118A (ja) 2015-09-11
US20150123401A1 (en) 2015-05-07
AU2013250976A1 (en) 2014-10-30
CL2014002716A1 (es) 2015-01-30
CN104220743A (zh) 2014-12-17
US9347424B2 (en) 2016-05-24
WO2013156759A1 (en) 2013-10-24
GB2501249B (en) 2014-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6313747B2 (ja) 水力発電設備
US10858075B2 (en) Floating electrical connection system for offshore energy devices
JP6328560B2 (ja) 水流発電設備
US9395021B2 (en) System and method for interconnecting umbilicals for conveying energy, fluids and/or data in a marine environment
GB2496257A (en) Electrical connection for offshore wind turbine
GB2458476A (en) Inductive electrical coupler for submerged power generation apparatus
GB2550147A (en) Water current power generating systems

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160310

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20160510

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20160511

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170524

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170606

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170831

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170912

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171206

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180313

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180323

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6313747

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250