JP6447880B2 - 沖合風力発電パーク用のパワーケーブル構成、並びにパワーケーブル構成を確立及び解体するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、沖合風力発電パーク用のパワーケーブル構成に関する。風力発電パークは、複数の風力発電所を備え、各風力発電所が、海面に浮遊する浮遊可能な風力発電ユニット、海の海底堆積物内に配置された複数の係留要素、及び風力発電ユニットを係留するための、係留要素と風力発電ユニットとの間に延びる複数の係留ワイヤを備える。パワーケーブル構成は、各風力発電所ごとに、風力発電所を配電網に接続するための少なくとも１本の主パワーケーブルを備える。

さらに、本発明は、パワーケーブル構成を確立及び解体するための方法に関する。

従来技術の沖合風力発電パークでは、風力発電所を配電網に接続するためのパワーケーブルは、海底堆積物内に埋め込まれ、風力発電所間に延びるように配置される。

パワーケーブルの引き回しを決定する前に、海床の構造及び地形を探査し、探査の結果に基づいてパワーケーブルの位置及び引き回しを調節する必要がある。パワーケーブルの位置及び引き回しが設定されると、パワーケーブルが損傷から保護されるようにパワーケーブルを海底堆積物内に埋め込んで位置決めする必要がある。しかし、パワーケーブルが海底堆積物内に埋め込まれる場合でさえ、パワーケーブルと海底堆積物との相互作用により接続不良の危険がある。

従来技術のケーブル構成の問題は、海床の探査、及び海底堆積物内へのパワーケーブルの配置に高いコストがかかることである。したがって、従来技術によるパワーケーブル構成の確立は、従来技術の風力発電所及び風力発電パークの全体のコストのかなりの部分を占める。さらに、特に海底堆積物内へのパワーケーブルの配置中のパワーケーブルの確立は、時間がかかり、潜水作業者及び特別に構成された船の使用を必要とする。これは、パワーケーブル構成の確立のコストをさらに増す。さらに、潜水作業者の使用は、従事する作業者が怪我をする危険を伴う。従来技術のケーブル構成の別の問題は、パワーケーブルの引き回しが、海床の構造及び地形に依存することである。さらに、従来技術のケーブル構成において故障したパワーケーブルを交換することは難しく、時間がかかる。

本発明の目的は、沖合風力発電パーク用の改良されたパワーケーブル構成を提供することである。本発明の第１の目的は、海床の構造及び地形に無関係に確立することができ、探査、及び探査の結果に鑑みたパワーケーブルの位置及び引き回しの調節を必要としないパワーケーブル構成を提供することである。本発明の第２の目的は、従来技術と比べて、沖合風力発電所用のパワーケーブル構成の確立にかかる時間及びコストを減少させるパワーケーブル構成を提供することである。本発明の第３の目的は、パワーケーブル構成を確立するための潜水作業者及び／又は特別に構成された船の使用を必要としないパワーケーブル構成を提供することである。第４の目的は、故障したパワーケーブルの交換を容易にするパワーケーブル構成を提供することである。

これらの目的は、請求項１で定義される沖合風力発電所用のパワーケーブル構成によって得られる。このパワーケーブル構成は、風力発電所の少なくとも一部に関して、主パワーケーブルが、係留ワイヤの少なくとも１本に取り付けられ、その係留ワイヤに沿って延びることを特徴とする。

主パワーケーブルを係留ワイヤに取り付け、それにより主パワーケーブルが係留ワイヤに沿って延びることによって、主パワーケーブルは、海底堆積物から離隔されて延びる。したがって、パワーケーブル構成の確立は、海床の構造及び地形とは無関係に可能である。それにより、主パワーケーブルを配置する前の海床の探査は必要ない。さらに、主パワーケーブルの位置及び引き回しの調節は必要ない。係留ワイヤへの主パワーケーブルの取付けは、潜水作業者及び特別に構成された船を使用せずに、海面から可能である。代替として、主パワーケーブルは、係留ワイヤに予め取り付けた状態で配置することができる。

本発明の一実施形態によれば、パワーケーブル構成は、主パワーケーブルを係留ワイヤに取り付けるための取付け手段を備える。取付け手段は、好ましくは、係留ワイヤの長さに沿って分布される。

本発明の一実施形態によれば、パワーケーブル構成は、主パワーケーブルを係留ワイヤに取り付けるための取付け手段を備え、取付け手段が、複数の接続要素を備え、接続要素が、係留ワイヤに沿って分布されて取り付けられ、係留ワイヤへの主パワーケーブルの解放可能な取付けを可能にする。

接続要素は、解放可能な取付けによって、係留ワイヤへの主パワーケーブルの取付け及び係留ワイヤからの取外しを可能にする。主パワーケーブルの接続不良を修理するとき、係留ワイヤからの主パワーケーブルの取外し、及び海面への移動が必要である。

本発明の一実施形態によれば、接続要素が、主パワーケーブルを受け取って接続要素に取り付けるように構成された第１の部分、及び係留ワイヤを受け取るように適合された第２の部分を備え、接続要素が、係留ワイヤを第２の部分に受け取ること及び第２の部分から取り外すことを可能にするように適合された開状態、並びに係留ワイヤが第２の部分から外されるのを防止する閉状態を備える。接続要素と主パワーケーブルとが単体として係留ワイヤに対して移動され、これは、第２の部分に係留ワイヤを配置する処置を容易にする。

本発明の一実施形態によれば、開状態が、接続要素の第１の向きに対応し、閉状態が、接続要素の第２の向きに対応し、パワーケーブル構成が、接続要素を第１の向きと第２の向きとの間で遠隔から変更することを可能にするように適合された制御ワイヤを備える。開状態と閉状態とが異なる向きに対応することにより、制御ワイヤを使用して、接続要素を第１の向きと第２の向きとの間で遠隔から変更することができる。したがって、接続要素は、海面から遠隔操作することができる。

本発明の一実施形態によれば、パワーケーブル構成は、主パワーケーブルを係留ワイヤに案内するための案内構成を備え、この案内構成は、各接続要素ごとに、海面にあるフロート、及びフロートと前記接続要素との間に延びるガイドワイヤを備える。

フロート及びガイドワイヤによって、主パワーケーブルは、海面から係留ワイヤの近傍に迅速に且つ正確に移動される。したがって、案内構成は、係留ワイヤへの主パワーケーブルの配置を容易にする。

本発明の一実施形態によれば、係留要素の少なくとも１つが、少なくとも、第１の風力発電ユニット及び第１の風力発電ユニットに隣接する第２の風力発電ユニットを係留するために使用され、第１の風力発電ユニット及び第２の風力発電ユニットが、それぞれの主パワーケーブルを備え、主パワーケーブルは、第１の風力発電ユニットの主パワーケーブルが前記係留要素と第１の風力発電ユニットとの間で係留ワイヤに取り付けられてその係留ワイヤに沿って延び、第２の風力発電ユニットの主パワーケーブルが前記係留要素と第２の風力発電ユニットとの間で係留ワイヤに取り付けられてその係留ワイヤに沿って延びるように構成される。

２つの隣接する風力発電ユニットは、少なくとも１つの係留要素を共有する。それぞれの主パワーケーブルが、同じ係留要素からの係留ワイヤに取り付けられて、その係留ワイヤに沿って延びる。第１の風力発電ユニット及び第２の風力発電ユニットの主パワーケーブルを同じ係留要素から延びる係留ワイヤに配置することによって、主パワーケーブルの連結した引き回しが得られる。

本発明の一実施形態によれば、第１の風力発電ユニットと第２の風力発電ユニットとのそれぞれの主パワーケーブルの間に電気的接続が確立される。

本発明の一実施形態によれば、パワーケーブル構成は、第１の風力発電所の主パワーケーブルと第２の風力発電所の主パワーケーブルとの間に中間パワーケーブルを備え、中間パワーケーブルが、２本の主パワーケーブルを互いに電気的に接続し、パワーケーブル構成はさらに浮力要素を備え、浮力要素は、係留要素の一端からある距離に配置され、前記係留要素の端部から離隔させて中間パワーケーブルを保持するように構成される。

中間パワーケーブルは、第１の風力発電所の主パワーケーブルと第２の風力発電所の主パワーケーブルとの間の電気的接続を確立する。浮力要素によって、中間パワーケーブルが係留要素及び海底堆積物の端部から離隔されることが保証される。それにより、パワーケーブルを損傷する可能性がある中間パワーケーブルと係留要素又は海底堆積物との相互作用の危険はない。また、第１及び第２の風力発電ユニットの主ケーブルは、それぞれの係留ワイヤへのそれらの取付けにより、海底堆積物及び係留要素から離隔されて保たれる。

本発明の一実施形態によれば、浮力要素は、海面と前記係留要素の端部との間に位置される。浮力要素を沈めて配置することによって、中間パワーケーブル及び浮力要素は、海上の船による干渉を受けない。

本発明の一実施形態によれば、前記係留要素と第１の風力発電ユニットとの間で係留ワイヤに取り付けられた主パワーケーブル、中間パワーケーブル、及び前記係留要素と第２の風力発電ユニットとの間で係留ワイヤに取り付けられた主パワーケーブルが、一体パワーケーブルを成す。

本発明の一実施形態によれば、パワーケーブル構成は、風力発電所の一部の各風力発電所ごとに、風力発電ユニットを配電網に接続するように適合された第１の主パワーケーブル及び第２の主パワーケーブルを少なくとも備え、第１の主パワーケーブルが、第１の係留要素と風力発電ユニットとの間で第１の係留ワイヤに取り付けられて第１の係留ワイヤに沿って延び、第２の主パワーケーブルが、第２の係留要素と前記風力発電ユニットとの間で第２の係留ワイヤに取り付けられて第２の係留ワイヤに沿って延びる。

第１及び第２の係留ワイヤへの第１及び第２の主パワーケーブルの配置は、海底堆積物から離隔された主パワーケーブルの連結した引き回しを提供する。第１及び第２の主パワーケーブルが、係留要素及び係留ワイヤと共にネットワークを形成する。

本発明のさらなる目的は、主パワーケーブルの１本の接続不良時に、改良された冗長性を風力発電パークに提供することである。

この目的は、本発明の一実施形態に従って実現され、ここで、パワーケーブル構成は、複数の開いたループを備える。中電圧配電システムと同様に、各二次変電所が２本のラインに接続される。ループの１点に、オープンブレーカ又は切断器が存在する。このシステムは、二次変電所同士、さらには全ての発生された電力同士の間で故障を隔離することが可能である。

本発明の一実施形態によれば、風力発電ユニットの少なくとも一部が、第１のライン及び第２のラインに沿って配置され、係留要素が、第１のラインと第２のラインとの間の第３のラインに沿って配置され、第１のライン、第２のライン、及び第３のラインが互いに平行であり、パワーケーブル構成が、複数の主パワーケーブルを備え、各主パワーケーブルが、風力発電ユニットを配電網に接続するための少なくとも２つの別個の導体を備え、主パワーケーブルが、第１のケーブル経路及び第２のケーブル経路内に配置され、第１のケーブル経路が、主パワーケーブルが第１のラインの風力発電ユニットと第３のラインの係留要素との間で交互に延びるように配置され、第２の経路が、主パワーケーブルが第２のラインの風力発電ユニットと第３のラインの係留要素との間で交互に延びるように配置され、第１のケーブル経路が、第１のラインの風力発電ユニットを配電網に独立して接続し、第２のケーブル経路が、第２のラインの風力発電ユニットを配電網に独立して接続する。

第１及び第２のケーブル経路は、配電網への風力発電ユニットの接続に対する冗長性を提供する。一方のケーブル経路の第１及び第２の主パワーケーブルの一方の接続不良時、対象の風力発電所は、第１及び第２の主パワーケーブルの他方、及び他方のケーブル経路によって配電網に接続されて維持される。さらに、冗長性は、従来技術の構成に比べて少ない係留要素、係留ワイヤ、及び主パワーケーブルを使用して高い費用対効率で確立される。

本発明の一実施形態によれば、風力発電パークは、中心に係留要素の１つが位置された六角形セルを形成するように風力発電ユニットが分布されるように構成される。セルの中心に位置された係留要素及び係留要素の周りの風力発電ユニットを備える六角形セルは、従来技術の構成に比べて少ない係留要素、係留ワイヤ、及び主パワーケーブルを使用して高い費用対効果で冗長接続を提供する。

本発明の一実施形態によれば、パワーケーブル構成は、風力発電パークを配電網に接続するように適合された少なくとも１本の副パワーケーブルを備え、この副パワーケーブルは、前記主パワーケーブルに接続され、風力発電所から離れるように延びる。風力発電所の係留ワイヤが配電網への適切な引き回しを提供しない場合、風力発電所を配電網に接続するために副パワーケーブルが使用される。

本発明の一実施形態によれば、パワーケーブル構成は、少なくとも大部分の風力発電ユニットに関してスイッチギアを備え、このスイッチギアは、第１の主パワーケーブルと第２の主パワーケーブルとの間、第１の主パワーケーブルの２つの導体の間、及び第２の主パワーケーブルの２つの導体の間で接続を切り換えるための手段を備える。スイッチギアは、接続不良時の主パワーケーブルの切断を可能にし、それにより、風力発電ユニットが配電網に接続されて保たれることを保証する。

本発明の一実施形態によれば、スイッチギアは、いわゆるリングメインユニットである。

本発明の一実施形態によれば、係留要素は、サクションパイル及び打込みパイルの１つである。サクションパイル及び打込みパイルの使用は、各セルの中心に係留要素を有する六角形セルの形での風力発電ユニットの分布を可能にするのに十分な精度で確立された係留要素を提供する。

用語「サクションパイル」は、細長い管状要素であって、中の水が抜かれ、それにより管状要素を海底堆積物に押し込む圧力差を生成する管状要素に関する。用語「打込みパイル」は、通常は繰返しの打突によって海底堆積物内に打ち込まれる細長い要素に関する。サクションパイルと打込みパイルとはどちらも、それらの長手方向軸に垂直に向けられた力、及びそれらの長手方向軸に沿った特定の大きさの力に耐えることができる。

本発明の一実施形態によれば、パワーケーブル構成は、少なくとも１本の管を備え、この管は、係留ワイヤの少なくとも１本に取り付けられ、その係留ワイヤに沿って延び、この管内で主パワーケーブルが延びる。好ましくは、管は、水よりも低い密度を有するポリエチレン（ＰＥ）管などのプラスチック管であり、したがって、パワーケーブルの重量を支持することができる。管は、ケーブル不良時に故障したパワーケーブルの交換を容易にする。

本発明のさらなる目的は、本発明によるパワーケーブル構成を海面から確立するための方法を提供することである。この目的は、パワーケーブル構成を確立するための方法によって得られる。パワーケーブル構成は、パワーケーブル及び複数の接続要素を備え、接続要素が、接続要素と係留ワイヤとが互いに係合できるようにする開状態、及び接続要素と係留ワイヤとを互いに係合されたまま保つ閉状態を備える。この方法は：

−パワーケーブルを接続要素に取り付けるステップ、

−接続要素を開状態に設定するステップ、

−接続要素を、パワーケーブルと共に海面から係留ワイヤに案内し、それにより接続要素が係留ワイヤと係合するステップ、及び

−接続要素を閉状態に設定するステップ
を含む。

この方法は、パワーケーブルが係留ワイヤに沿って延びるように係留ワイヤへの取付けを行うために、パワーケーブルが海面から移動されて、係留要素の近傍に導かれるようにする。この方法は、迅速で費用対効果の高い、海面からのパワーケーブル構成の確立を提供する。

本発明の一実施形態によれば、この方法は、主パワーケーブルを係留ワイヤに案内するための案内構成を備えるパワーケーブル構成であって、案内構成が、各接続要素ごとに、海面にあるフロート、フロートと前記接続要素との間に延びるガイドワイヤ、及びそれぞれの接続要素のためのガイドループを備えるパワーケーブル構成に関して実施される。この方法は、さらに：

−パワーケーブル及び接続要素の１つの周りにガイドループを配置するステップ、及び

−パワーケーブルをガイドワイヤに沿って係留ワイヤに案内するステップ
を含む。

本発明の一実施形態によれば、この方法は：
−ガイドワイヤを伸張すると共に、パワーケーブルを係留ワイヤに案内するステップ
を含む。

ガイドワイヤを伸張することによって、パワーケーブルは、係留ワイヤの近傍に迅速に案内される。

本発明によるパワーケーブル構成を海面から確立するための方法を提供するという目的はまた、パワーケーブル構成を確立するための方法であって、パワーケーブル構成が、少なくとも１本の管を備え、この管が、係留ワイヤの少なくとも１本に取り付けられ、その係留ワイヤに沿って延び、この管内で主パワーケーブルが延び、方法が：

−管を係留ワイヤに取り付けるステップ、及び

−パワーケーブルを管内に引き入れるステップ
を含む方法によって実現される。

本発明のこの態様によれば、管は、係留ワイヤが海の海底堆積物内に係留される前又は後に係留ワイヤに取り付けられることがある。このとき、故障したパワーケーブルを管から引き出し、管内に新たなパワーケーブルを引き入れることによって、ケーブル故障時にパワーケーブルを容易に交換することができる。

本発明の一実施形態によれば、この方法は、さらに：

−管を海面から係留ワイヤに案内するステップ
を含む。

この実施形態では、管は、海の海底堆積物に係留ワイヤが既に係留されているときに、係留ワイヤに取り付けられる。

本発明のさらなる目的は、パワーケーブル構成を解体するための方法を提供することである。パワーケーブル構成は、パワーケーブル及び複数の接続要素を備え、接続要素が、接続要素と係留ワイヤとが互いに係合できるようにする開状態、及び接続要素と係留ワイヤとを互いに係合された状態で保つ閉状態を備える。この方法は：

−接続要素を開状態に設定するステップ、

−接続要素を、パワーケーブルと共に係留ワイヤから海面に案内するステップ、及び

−パワーケーブルを接続要素から取り外すステップ
を含む。

本発明の一実施形態によれば、本発明による方法は、主パワーケーブルを係留ワイヤに案内するための案内構成を備えるパワーケーブル構成であって、案内構成が、各接続要素ごとに、海面にあるフロート、フロートと前記接続要素との間に延びるガイドワイヤ、及びそれぞれの接続要素のためのガイドループを備えるパワーケーブル構成に関して実施される。この方法は、さらに

−パワーケーブルを、ガイドワイヤに沿って係留ワイヤから海面に案内するステップ、及び

−パワーケーブル及び接続要素の１つの周りのガイドループを取り外すステップ
を含む。

次に、本発明の様々な実施形態の説明によって、添付図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。

本発明の一実施形態による沖合風力発電パーク用のパワーケーブル構成を示す図である。 本発明の一実施形態による係留ワイヤに取り付けられた主パワーケーブルを示す図である。 開状態で配置された接続要素に取り付けられたパワーケーブルを示す図である。 閉状態で配置された接続要素に取り付けられたパワーケーブルを示す図である。 本発明の一実施形態による沖合風力発電パーク用のパワーケーブル構成を示す図であって、風力発電所及び係留要素の配置を示す図である。 本発明の一実施形態による沖合風力発電パーク用のパワーケーブル構成を示す図であって、六角形セルの形で設置された風力発電所の配置を示す図である。 本発明の一実施形態による沖合風力発電パーク用のパワーケーブル構成を示す図であって、風力発電ユニットと係留要素との間の係留ワイヤの配置を示す図である。 本発明の一実施形態による沖合風力発電パーク用のパワーケーブル構成を示す図であって、本発明の一実施形態による沖合風力発電パーク用のパワーケーブル構成を示す図である。 本発明の一実施形態による沖合風力発電パーク用のパワーケーブル構成を示す図であって、主パワーケーブルの１本の接続不良時の風力発電所のつなぎ直しの一例を示す図である。 パワーケーブルを係留ワイヤに配置するための方法の流れ図である。 パワーケーブルを係留ワイヤから取り外すための方法の流れ図である。 管を係留ワイヤに案内する方法を示す概略図である。

図１は、本発明の一実施形態による沖合風力発電所用のパワーケーブル構成１を示す。図１において、パワーケーブル構成１によって、第１の風力発電所３ａが第２の風力発電所３ｂに接続されている。第１の風力発電所３ａ、及び第１の風力発電所３ａに構成されたパワーケーブル構成１を詳細に述べる。第２の風力発電所３ｂは、対応するケーブル構成１と共に構成される。

各風力発電所３ａ、３ｂは、浮遊可能な風力発電ユニット５、複数の係留要素７、及び係留要素７から風力発電ユニット５に直接延びる複数の係留ワイヤ９（点線で示される）を備える。係留要素７は、海の海底堆積物１０中にしっかりと取り付けられて配置される。

好ましくは、風力発電所３ａ、３ｂは、六角形セルを形成するように配置される。さらに、各風力発電所３ａ、３ｂが、少なくとも３本の係留ワイヤ９によって取り付けられることが好ましい。風力発電所３ａ、３ｂ、係留要素７、及び係留ワイヤの構成は、図３に関連してさらに論じる。

図１に示される係留要素７は、第１の風力発電所３ａと第２の風力発電所３ｂとの間で共有される。係留要素７は、第１の風力発電所３ａ又は第２の風力発電所３ｂのための３本の係留ワイヤ９のうちの１本の取付けを可能にする。

各係留要素７１０は、海底堆積物１０内に延びる長手方向軸Ｌを有する長手方向要素を備える。係留要素７は、好ましくは、サクションパイル及び打込みパイルの１つである。係留要素７は、長手方向軸Ｌに垂直な力と長手方向軸Ｌに平行な力との両方に耐える係留を提供する。

パワーケーブル構成１は、第１の風力発電所３ａ及び第２の風力発電所３ｂを配電網に接続するための主パワーケーブル１５（実線で示される）を備える。第１の風力発電所３ａの主パワーケーブル１５は、係留要素７と第１の風力発電所３ａとの間で係留ワイヤ９に取り付けられ、その係留ワイヤ９に沿って延びる。第２の風力発電所３ｂの主パワーケーブル１５は、係留要素７と第２の風力発電所３ｂとの間で係留ワイヤ９に取り付けられ、その係留ワイヤ９に沿って延びる。

パワーケーブル構成は、それぞれの係留ワイヤ９の長さに沿って分布された取付け手段をパワーケーブル構成１が備えることにより、主パワーケーブル１５がそれぞれの係留ワイヤ９に取り付けられるように構成される。それにより、主パワーケーブル１５は、海底堆積物から離隔されて保たれるように、少なくとも部分的にそれぞれの係留ワイヤ９に沿って延びる。主パワーケーブル１５は、海底堆積物内に埋める必要がないように配置される。したがって、本発明のパワーケーブル構成１は、高い費用対効果で確立することができる。

取付け手段は、係留ワイヤ９に沿って分布された複数の接続要素２０を備える。それにより、主パワーケーブル１５は、接続要素２０の位置で係留ワイヤ９に取り付けられる。

パワーケーブル構成１は、海面と係留ワイヤ９との間で主ケーブル１５を案内するための案内構成をさらに備える。案内構成は、各接続要素２０ごとに、ガイドワイヤ２２及びフロート２４を備える。ガイドワイヤ２２は、接続要素２０から、海面にあるフロート２４に延びる。この案内構成によって、潜水作業者及び特別に構成された船を使用せずに、主パワーケーブル１５を海面から係留ワイヤの近傍に案内して、接続要素２０によって係留ワイヤ９に取り付けることができる。

パワーケーブル構成１は、第１の風力発電所３ａの主パワーケーブル１５と第２の風力発電所３ｂの主パワーケーブル１５との間に中間パワーケーブル３０をさらに備える。中間パワーケーブル３０は、第１の風力発電所３ａの主パワーケーブル１５と第２の風力発電所３ｂの主パワーケーブル１５との間の電気的接続を確立する。好ましくは、２本の主パワーケーブル１５及び中間パワーケーブル３０は、継手のない一体ケーブルを構成する。

パワーケーブル構成１は、中間パワーケーブル３０を保持するように構成された浮力要素３２をさらに備える。図１において、浮力要素３２が係留要素７の端部と海面との間に配置されることにより、中間パワーケーブル３０は、海底堆積物１０、係留要素７の端部、及び海面から離隔される。それにより、中間パワーケーブル３０と海中の要素との相互作用の危険が減少される。

図２ａは、本発明の一実施形態による係留ワイヤ９に取り付けられた主パワーケーブル１５を示す。接続要素２０は、係留ワイヤ９の長さに沿って分布され、それにより、主パワーケーブル１５は、接続要素２０間で自由に動く。ガイドワイヤ２２は、それぞれの接続要素２０に向けて進められる。

主パワーケーブル１５の断面積は、係留ワイヤ９の断面積よりも小さい。したがって、係留ワイヤ９の係留力に対する主パワーケーブル１５の重量の影響はないか、又は無視できる。好ましくは、係留ワイヤ９は、主に、ポリエステルなどのポリマー材料を含む。それにより、係留ワイヤ９に対する主パワーケーブル１５の自由部分が行い得る移動中に、主パワーケーブル１５に対する摩耗の危険はないか、無視できる。

図２ｂ及び図２ｃは、フックとして働くように構成された接続要素２０の一実施形態を示す。主パワーケーブル１５は、接続要素２０に取り付けられる。接続要素２０は、第１の部分３４、第２の部分３５、及び開口３６を備える。第１の部分３４は、主パワーケーブル１５を受け取って接続要素２０に取り付けるように構成される。第２の部分３５は、係留ワイヤ９を受け取るように適合される。

さらに、接続要素２０は、開状態及び閉状態を有する。開状態は、接続要素２０の第１の向きに関し、閉状態は、接続要素２０の第２の向きに関する。接続要素２０は、開状態のときには、係留ワイヤ９を第２の部分３５に受け取ること及び第２の部分３５から取り外すことが可能になるように適合される。接続要素２０は、閉状態のときには、係留ワイヤ９が第２の部分３５から取り外されるのを防止する。

接続要素２０は、制御ワイヤ３７をさらに備え、制御ワイヤ３７は、接続要素２０が第１の向きと第２の向きとの間で遠隔から変更されるように適合される。したがって、制御ワイヤ３７は、接続要素２０を閉状態と開状態との間で変更できるようにする。それにより、接続要素２０は、係留ワイヤ９への主パワーケーブル１５の解放可能な取付けを提供する。

図２ｂにおいて、接続要素２０は、制御ワイヤ３７を伸張することによって開状態で配置される。接続要素２０は、主パワーケーブル１５と共に、係留ワイヤ９に向けて下げられ、それにより係留ワイヤ９が開口３６内に入る。

その後、図２ｃに示されるように、接続要素２０は、制御ワイヤを弛緩させることによって、開状態から閉状態に変更される。それにより、係留ワイヤ９は、接続要素２０の第２の部分３５によって受け取られる。主パワーケーブル１５は、接続要素２０によって係留ワイヤ９に取り付けられる。

主パワーケーブル１５は、少なくとも１つの管内で係留ワイヤ９に沿って延びることもあり、この管は、係留ワイヤ９に取り付けられ、係留ワイヤ９に沿って延びる。この場合、パワーケーブル１５は、管によって係留ワイヤ９に取り付けられる。管は、主パワーケーブル１５に関して上述したのと同様に、接続要素によって係留ワイヤに取り付けることができる。管は、好ましくは、水よりも低い密度を有する材料から形成され、したがって、管は、主パワーケーブル１５の重量を少なくとも一部支持する。管は、係留ワイヤ９が設置されて沈められる前に係留ワイヤ９に取り付けることができる。また、後の段階で係留ライン９に取り付けることもできる。

中間パワーケーブル３０も、管内で延びることがある。

図３ａ〜図３ｅは、複数の風力発電ユニット５（丸で示される）及び係留要素７（四角で示される）を備える風力発電パーク４０の配置を示す。

図３ａにおいて、第１の組の風力発電ユニット５は、第１のラインＬ１に沿って配置され、第２の組の発電ユニット５は、第２のラインＬ２に沿って配置される。１組の係留要素７が、第１のラインＬ１と第２のラインＬ２との間に配置された第３のラインＬ３に沿って配置される。第１のラインＬ１、第２のラインＬ２、及び第３のラインＬ３は、互いに平行に延びる。

図３ｂは、図３ａの風力発電ユニット５及び係留要素７が、中心に係留要素７が位置された（風力発電ユニット５の間の接続線によって示される）六角形セル４２の形で設置されることを示す。

図３ｃは、風力発電ユニット５と係留要素７との間の係留ワイヤ９の配置を示す。各風力発電ユニット５は、３本の係留ワイヤ９によって係留される。係留ワイヤ９は、図３ｃ〜図３ｅに点線で示されている。

六角形セル４２は、風力発電パーク４０を係留するために必要な係留要素７及び係留ワイヤ９の数及び長さを減少させるのに好ましい。本発明に従って主パワーケーブル１５を係留ワイヤ９に配置することによって、必要な主パワーケーブル１５の数及び長さは、風力発電パーク４０用の従来技術のパワーケーブル構成に比べて減少される。

図３ｄは、本発明の一実施形態による風力発電パーク４０用のパワーケーブル構成５０の一例を示す。本発明を説明するために、風力発電パーク４０の中央部にある風力発電ユニット５の接続のみが示されている。風力発電パーク４０の縁部にある風力発電ユニット５も複数の主パワーケーブル１５によって接続されることを理解されたい。

パワーケーブル構成５０は、複数の主パワーケーブル１５を備える。パワーケーブル構成５０は、各風力発電所３ａ、３ｂごとに、風力発電所３ａ、３ｂを配電網に接続するように適合された第１の主パワーケーブル１５ａ及び第２の主パワーケーブル１５ｂを少なくとも備える。第１の主パワーケーブル１５ａは、第１の係留要素７ａと風力発電ユニット５との間で第１の係留ワイヤ９に取り付けられ、第１の係留ワイヤ９に沿って延びる。第２の主パワーケーブル１５ｂは、第２の係留要素７ｂと風力発電ユニット５との間で第２の係留ワイヤ９に取り付けられ、第２の係留ワイヤ９に沿って延びる。

主パワーケーブル１５は、第１のケーブル経路５２及び第２のケーブル経路５４内に配置される。第１のケーブル経路５２は、関連の主パワーケーブル１５が、第１のラインＬ１の風力発電ユニット５と第３のラインＬ３の係留要素７との間で交互に延びるように配置される。第２のケーブル経路５４は、関連の主パワーケーブル１５が、第２のラインＬ２の風力発電ユニット５と第３のラインＬ３の係留要素７との間で交互に延びるように配置される。第１のケーブル経路５２と第２のケーブル経路５４とは、第３のラインＬ３の係留要素７で互いに接続される。

パワーケーブル構成５０は、風力発電ユニット５に配置された複数のスイッチギア、例えばリングメインユニットをさらに備える。図３ｄにおいて、第１のケーブル経路５２と第２のケーブル経路５４とは、一体となって、第１の端点Ｅ１と第２の端点Ｅ２との間にリング回路５６を形成する。リング回路５６は、主パワーケーブル１５に矢印で示される。リング回路５６は、パワーケーブル構成５０に対する改良された冗長性を提供し、これは、風力発電パーク４０の全ての風力発電所３ａ、３ｂからの発生された電力の無停電伝送を保証する。

パワーケーブル構成５０は、リング回路を配電網に接続するように構成された副パワーケーブル５８をさらに備える。副パワーケーブル５８は、リング回路５６の第１の端点Ｅ１に電気的に接続される。

好ましくは、風力発電パーク４０は、図３ｄにおけるようなリング回路５６を有するように構成された風力発電パーク４０の中央部が、ラジアル回路を有するように構成された風力発電パーク４０の縁部よりも風力発電パーク４０の大きな部分を占めるような広がりを有する。それにより、風力発電パーク４０の大部分は、本発明のパワーケーブル構成５０によって提供される冗長接続を設けられる。

図３ｅは、主パワーケーブルの１本の接続不良時の風力発電所のつなぎ直しの一例を示す。

この例では、接続不良は、故障した主パワーケーブル１５ｆで生じている。接続不良によって直接影響を及ぼされる風力発電ユニット５ｆからの発生された電力の無停電伝送を保証するために、直接影響を及ぼされる風力発電ユニット５ｆのリングメインユニットは、発生された電力が、直接影響を及ぼされる風力発電ユニット５ｆに接続された故障していない主パワーケーブル１５ａを通して供給されるように切り換えられる。

直接影響を及ぼされる風力発電ユニット５ｆのリングメインユニットのつなぎ直しにより、風力発電パーク４０の風力発電ユニット５は、新たな第１の端点Ｅ１’と第２の端点Ｅ２との間に第１のリング回路５６’を形成し、第１の端点Ｅ１と新たな第２の端点Ｅ２’との間に第２のリング回路５６’’を形成する。風力発電パーク４０の残りの部分では、発生された電力は、ラジアル回路で供給される。

図４ａは、パワーケーブル構成１を確立するための方法の流れ図を示し、この流れ図は、パワーケーブル１５を係留ワイヤ９に取り付けることを含む。パワーケーブル構成１は、パワーケーブル１５及び複数の接続要素２０を備える。接続要素２０は、接続要素２０と係留ワイヤ９とが互いに係合できるようにする開状態を有する。接続要素２０は、接続要素２０と係留ワイヤ９とが互いに係合された状態で保たれる閉状態を有する。

この方法は、ステップ１１０で、パワーケーブル１５を接続要素２０に取り付けることから始められる。それにより、パワーケーブル１５と接続要素２０とは一緒に移動される。図２ｂ及び図２ｃにおいて、パワーケーブル１５は、接続要素の第１の部分３４に取り付けられる。ステップ１２０で、この方法は、図２ｂに示されるように、接続要素２０を開状態に設定することを含む。

ステップ１３０で、接続要素２０は、パワーケーブル１５と共に海面から係留ワイヤ９に案内され、それにより接続要素２０が係留ワイヤ９に係合する。それにより、係留ワイヤ９は、図２ｂ及び図２ｃに示されるように、接続要素２０の開口３６内に入る。ステップ１４０で、この方法は、図２ｃに示されるように、接続要素２０を閉状態に設定することを含む。それにより、パワーケーブル１５は、係留ワイヤ９に取り付けられる。

本発明によるパワーケーブル構成１が、係留ワイヤ９に取り付けられる管６０内で延びるパワーケーブル１５を備える場合、パワーケーブル構成１を確立するための方法は、図５に概略的に示されるように、管６０を海面から係留ワイヤ９に案内するステップから始められる。次のステップで、管６０が係留ワイヤ９に取り付けられ、その後、パワーケーブル１５が管６０内に引き入れられる。当然、最初にパワーケーブルを管内に引き入れ、その後、管とパワーケーブルとのアセンブリを海面から係留ワイヤ９に案内することも可能である。管６０を海面から係留ワイヤ９に案内するステップでは、海面から係留ワイヤ９での接続点に延び、さらに海面に戻るように延びるループとして構成された牽引ロープ６１を備える牽引構成を使用することが好ましい。牽引ロープ６１の一端は、管６０に取り付けられ、他端は、管６０を沈めて係留ワイヤ９に向けて案内するために、図示される矢印の方向に牽引ロープ６１を引っ張るために使用される。

管６０は、係留ワイヤ９に達すると、接続要素によって係留ワイヤ９に取り付けられる。これは、例えばシンキングロックデバイス（図示せず）の形態でよく、牽引ロープ６１に沿って案内され、牽引ロープ６１に向けて下方向へゆっくりと移動するが、逆向きの上方向への移動はロックされる。

図４ｂは、パワーケーブル構成１を解体するための方法の流れ図である。

この方法は、ステップ２１０で、接続要素２０を開状態に設定することから始められる。それにより、接続要素２０は、制御ワイヤ３７を図２ｃに示される向きから図２ｂに示される向きに伸張することによって向きを変更される。接続要素２０の開状態は、開口を通して係留ワイヤ９を取り外して海面に案内することを可能にする。ステップ２２０で、この方法は、パワーケーブル１５を接続要素２０から取り外すことによって終了される。

本発明は、開示される実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲内で変更及び修正することができる。

Claims (15)

1. 沖合風力発電パーク（４０）用のパワーケーブル構成（１、５０）であって、前記風力発電パーク（４０）が、複数の風力発電所（３ａ、３ｂ）を備え、各風力発電所（３ａ、３ｂ）が、海面に浮遊する浮遊可能な風力発電ユニット（５）、海の海底堆積物（１０）内に配置された複数の係留要素（７）、及び前記風力発電ユニット（５）を係留するための、前記係留要素（７）と前記風力発電ユニット（５）との間に延びる複数の係留ワイヤ（９）を備え、各風力発電所（３ａ、３ｂ）ごとに、前記パワーケーブル構成（１、５０）が、前記風力発電所（３ａ、３ｂ）を配電網に接続するための少なくとも１本の主パワーケーブル（１５）を備え、前記風力発電所（３ａ、３ｂ）中の少なくとも一部に関して、前記主パワーケーブル（１５）が、前記係留ワイヤ（９）の少なくとも１本に取り付けられ、前記係留ワイヤ（９）の前記少なくとも１本に沿って延び、
   前記係留要素（７）の少なくとも１つが、少なくとも、第１の風力発電ユニット（５）及び前記第１の風力発電ユニット（５）に隣接する第２の風力発電ユニット（５）を係留するために使用され、前記第１の風力発電ユニット（５）及び前記第２の風力発電ユニット（５）が、それぞれの主パワーケーブル（１５）を備え、前記第１の風力発電ユニット（５）の前記主パワーケーブル（１５）が前記係留要素（７）と前記第１の風力発電ユニット（５）との間で前記係留ワイヤ（９）に取り付けられて前記係留ワイヤ（９）に沿って延び、前記第２の風力発電ユニット（５）の前記主パワーケーブル（１５）が前記係留要素（７）と前記第２の風力発電ユニット（５）との間で前記係留ワイヤ（９）に取り付けられて前記係留ワイヤ（９）に沿って延びるように構成され、
   前記主パワーケーブル（１５）の連結した引き回しが得られ、前記第１の風力発電ユニット（５）と前記第２の風力発電ユニット（５）とのそれぞれの主パワーケーブル（１５）の間に電気的接続が確立されることを特徴とするパワーケーブル構成（１、５０）。
2. 前記パワーケーブル構成（１、５０）が、前記主パワーケーブル（１５）を前記係留ワイヤ（９）に取り付けるための取付け手段を備え、前記取付け手段が、複数の接続要素（２０）を備え、前記接続要素（２０）が、前記係留ワイヤ（９）に沿って分布されて取り付けられ、前記係留ワイヤ（９）への前記主パワーケーブル（１５）の解放可能な取付けを可能にし、
   前記接続要素（２０）が、前記主パワーケーブル（１５）を受け取って前記接続要素（２０）に取り付けるように構成された第１の部分（３４）、及び前記係留ワイヤ（９）を受け取るように適合された第２の部分（３５）を備え、前記接続要素（２０）が、前記係留ワイヤ（９）を前記第２の部分（３５）に受け取ること及び前記第２の部分（３５）から取り外すことを可能にするように適合された開状態を備える請求項１に記載のパワーケーブル構成（１、５０）。
3. 前記開状態が、前記接続要素（２０）の第１の向きに対応し、前記閉状態が、前記接続要素（２０）の第２の向きに対応し、前記パワーケーブル構成（１、５０）が、前記接続要素（２０）を前記第１の向きと前記第２の向きとの間で遠隔から変更することを可能にするように適合された制御ワイヤ（３７）を備える請求項２に記載のパワーケーブル構成（１、５０）。
4. 前記パワーケーブル構成（１、５０）が、前記主パワーケーブル（１５）を前記係留ワイヤ（９）に案内するための案内構成を備え、前記案内構成が、各接続要素（２０）ごとに、海面にあるフロート（２４）、及び前記フロート（２４）と前記接続要素（２０）との間に延びるガイドワイヤを備える請求項２又は３の一項に記載のパワーケーブル構成（１、５０）。
5. 前記パワーケーブル構成（１、５０）が、前記第１の風力発電所（３ａ）の前記主パワーケーブル（１５）と前記第２の風力発電所（３ｂ）の前記主パワーケーブル（１５）との間に中間パワーケーブル（３０）を備え、前記中間パワーケーブル（３０）が、前記２本の主パワーケーブル（１５）を互いに電気的に接続し、前記パワーケーブル構成（１、５０）がさらに浮力要素（３２）を備え、前記浮力要素（３２）が、前記係留要素（７）の一端からある距離に配置され、前記係留要素（７）の前記端部から離隔して前記中間パワーケーブル（３０）を保持するように構成され、
   前記浮力要素（３２）が、海面と前記係留要素（７）の前記端部との間に位置される請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のパワーケーブル構成（１、５０）。
6. 前記係留要素と前記第１の風力発電ユニット（５）との間で前記係留ワイヤ（９）に取り付けられた前記主パワーケーブル（１５）、前記中間パワーケーブル（３０）、及び前記係留要素（７）と前記第２の風力発電ユニット（５）との間で前記係留ワイヤ（９）に取り付けられた前記主パワーケーブル（１５）が、一体パワーケーブルを形成する請求項５に記載のパワーケーブル構成（１、５０）。
7. 前記パワーケーブル構成（１、５０）が、前記風力発電所（３）の一部の各風力発電所（３）ごとに、前記風力発電ユニット（５）を前記配電網に接続するように適合された第１の主パワーケーブル（１５ａ）及び第２の主パワーケーブル（１５ｂ）を少なくとも備え、前記第１の主パワーケーブル（１５ａ）が、第１の係留要素（７ａ）と前記風力発電ユニット（５）との間で第１の係留ワイヤ（９）に取り付けられて前記第１の係留ワイヤ（９）に沿って延び、前記第２の主パワーケーブル（１５ｂ）が、第２の係留要素（７ｂ）と前記風力発電ユニット（５）との間で第２の係留ワイヤ（９）に取り付けられて前記第２の係留ワイヤ（９）に沿って延びる請求項５又は６の一項に記載のパワーケーブル構成（１、５０）。
8. 前記風力発電ユニット（５）の少なくとも一部が、第１のライン（Ｌ１）及び第２のライン（Ｌ２）に沿って配置され、前記係留要素（７）が、前記第１のライン（Ｌ１）と前記第２のライン（Ｌ２）との間の第３のライン（Ｌ３）に沿って配置され、前記第１のライン（Ｌ１）、前記第２のライン（Ｌ２）、及び前記第３のライン（Ｌ３）が互いに平行であり、前記パワーケーブル構成（１、５０）が、複数の主パワーケーブル（１５）を備え、各主パワーケーブル（１５）が、前記風力発電ユニット（５）を前記配電網に接続するための少なくとも２つの別個の導体を備え、前記主パワーケーブル（１５）が、第１のケーブル経路（５２）及び第２のケーブル経路（５４）内に配置され、前記第１のケーブル経路（５２）が、前記主パワーケーブル（１５）が前記第１のライン（Ｌ１）の前記風力発電ユニット（５）と前記第３のライン（Ｌ３）の前記係留要素（７）との間で交互に延びるように配置され、前記第２の経路（５４）が、前記主パワーケーブル（１５）が前記第２のライン（Ｌ２）の前記風力発電ユニット（５）と前記第３のライン（Ｌ３）の前記係留要素（７）との間で交互に延びるように配置され、前記第１のケーブル経路（５２）が、前記第１のライン（Ｌ１）の前記風力発電ユニット（５）を配電網に独立して接続し、前記第２のケーブル経路（５４）が、前記第２のライン（Ｌ２）の前記風力発電ユニット（５）を配電網に独立して接続し、
   前記風力発電パーク（４０）が、中心に前記係留要素（７）の１つが位置された六角形セル（４２）を形成するように前記風力発電ユニット（５）が分布されるように構成される請求項５〜７のうちいずれか一項に記載のパワーケーブル構成。
9. 前記パワーケーブル構成（１、５０）が、前記風力発電所（３ａ、３ｂ）を前記配電網に接続するように適合された少なくとも１本の副パワーケーブル（５８）を備え、前記副パワーケーブル（５８）が、前記主パワーケーブル（１５）に接続され、前記風力発電所（３ａ、３ｂ）から離れるように延びる請求項１〜８のうちいずれか一項に記載のパワーケーブル構成（１、５０）。
10. 前記パワーケーブル構成が、少なくとも１本の管（６０）を備え、前記管が、前記係留ワイヤ（９）の少なくとも１本に取り付けられ、前記係留ワイヤ（９）の前記少なくとも１本に沿って延び、管（６０）内で前記主パワーケーブル（１５）が延びる請求項１〜９のうちいずれか一項に記載のパワーケーブル構成。
11. 沖合風力発電パーク（４０）用の請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載のパワーケーブル構成（１、５０）を確立するための方法であって、前記パワーケーブル構成（１、５０）が、パワーケーブル（１５）、及び複数の接続要素（２０）を備え、前記接続要素（２０）が、前記接続要素（２０）と前記係留ワイヤ（９）とが互いに係合できるようにする開状態、及び前記接続要素（２０）と前記係留ワイヤ（９）とを互いに係合されたまま保つための閉状態を備え、
    方法が：
    −前記パワーケーブル（１５）を前記接続要素（２０）に取り付けるステップ、
    −前記接続要素（２０）を前記開状態に設定するステップ、
    −前記接続要素（２０）を、前記パワーケーブル（１５）と共に海面から前記係留ワイヤ（９）に案内し、それにより前記接続要素（２０）が前記係留ワイヤ（９）と係合するステップ、及び
    −前記接続要素（２０）を前記閉状態に設定するステップ
    を含む方法。
12. 前記主パワーケーブル（１５）を前記係留ワイヤ（９）に案内するための案内構成を備えるパワーケーブル構成（１、５０）であって、前記案内構成が、各接続要素（２０）ごとに、海面にあるフロート（２４）、前記フロート（２４）と前記接続要素（２０）との間に延びるガイドワイヤ（２２）、及び前記それぞれの接続要素用のガイドループを備えるパワーケーブル構成（１、５０）に関して実施され、方法がさらに：
    −前記パワーケーブル（１５）及び前記接続要素（２０）の１つの周りに前記ガイドループを配置するステップ、及び
    −前記パワーケーブル（１５）を前記ガイドワイヤ（２２）に沿って前記係留ワイヤ（９）に案内するステップ
    を含み、
    さらに、
    −前記ガイドワイヤ（２２）を伸張すると共に、前記パワーケーブル（１５）を前記係留ワイヤ（９）に案内するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 沖合風力発電パーク（４０）用の請求項１０に記載のパワーケーブル構成（１、５０）を確立するための方法であって：
    −前記管を前記係留ワイヤ（９）に取り付けるステップ、及び
    −前記パワーケーブル（１５）を前記管内に引き入れるステップ
    を含む方法。
14. さらに：
    −前記管を海面から前記係留ワイヤ（９）に案内するステップ
    を含む請求項１３に記載の方法。
15. 沖合風力発電パーク（４０）用の請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載のパワーケーブル構成（１、５０）を解体するための方法であって、前記パワーケーブル構成（１、５０）が、パワーケーブル（１５）及び複数の接続要素（２０）を備え、前記接続要素（２０）が、前記接続要素（２０）と前記係留ワイヤ（９）とが互いに係合できるようにする開状態、及び前記接続要素（２０）と前記係留ワイヤ（９）とを互いに係合されたまま保つ閉状態を備え、
    方法が：
    −前記接続要素（２０）を前記開状態に設定するステップ、
    −前記接続要素（２０）を、前記パワーケーブル（１５）と共に前記係留ワイヤ（９）から海面に案内するステップ、及び
    −前記パワーケーブル（１５）を前記接続要素（２０）から取り外すステップ
    を含む方法。