KR102552328B1 - 복수의 전력 변환 장치를 가지는 부유식 풍력 발전 장치 - Google Patents

복수의 전력 변환 장치를 가지는 부유식 풍력 발전 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102552328B1
KR102552328B1 KR1020187034964A KR20187034964A KR102552328B1 KR 102552328 B1 KR102552328 B1 KR 102552328B1 KR 1020187034964 A KR1020187034964 A KR 1020187034964A KR 20187034964 A KR20187034964 A KR 20187034964A KR 102552328 B1 KR102552328 B1 KR 102552328B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wind turbine
tower
power
wind
free end
Prior art date
Application number
KR1020187034964A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190006986A (ko
Inventor
손케 지그프리트젠
Original Assignee
에어로딘 컨설팅 싱가포르 피티이 엘티디
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 에어로딘 컨설팅 싱가포르 피티이 엘티디 filed Critical 에어로딘 컨설팅 싱가포르 피티이 엘티디
Publication of KR20190006986A publication Critical patent/KR20190006986A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102552328B1 publication Critical patent/KR102552328B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F03D13/25—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors specially adapted for offshore installation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/10—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls
    • B63B1/107—Semi-submersibles; Small waterline area multiple hull vessels and the like, e.g. SWATH
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/02—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
    • B63B2035/446—Floating structures carrying electric power plants for converting wind energy into electric energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
    • F05B2240/2213—Rotors for wind turbines with horizontal axis and with the rotor downwind from the yaw pivot axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/93—Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines

Abstract

풍력 발전 장치(10)로서, 상기 장치는, 반잠수식으로 설계된 부유식 기반(20), 부유식 기반(20) 상에 배치된 타워(30), 타워(30)로부터 연장된 적어도 2개의 캔틸레버(40), 각 캔틸레버(40)의 자유 단부에 배치된 전력 변환 장치(50), 및, 타워(30), 캔틸레버(40) 및 전력 변환 장치(50) 상에 작용하는 추력을 기반(20) 내로 도입하기 위해 기반(20)을 전력 변환 장치(50)에 연결하고 또한 전력 변환 장치(50)를 서로 연결하는 케이블 시스템(60)을 가지며, 이러한 케이블 시스템(60)은 풍력 발전 장치(10)의 작동 중에 예상되는 프리텐셔닝에 대해 사용하는 하중보다 더 큰 프리텐셔닝을 가진다.

Description

복수의 전력 변환 장치를 가지는 부유식 풍력 발전 장치
본 발명은 복수의 전력 변환 장치를 가지는 부유식 풍력 발전 장치(floating wind power plant)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 부유식 기반(floating foundation), 상기 부유식 기반 상에 배치된 타워(tower), 상기 타워로부터 연장된 적어도 두 개의 아웃리거(outrigger)로서, 각각의 아웃리거는 이의 자유 단부 상에 배치된 전력 변환 장치를 가지는 아웃리거, 및 상기 기반을 전력 변환 장치에 연결 및 전력 변환 장치를 서로 연결하는 케이블 시스템을 가지는 부유식 풍력 발전 장치에 관한 것이다.
해저에 고정된 기초부(footing)를 가지는 해상 풍력 발전 장치는 이미 공지되어 있으며, 복수의 전력 변환 장치를 가지는 구조물은 이미 제안되어 있다; GB 2 443 886 A, DE 10 2012 020 052 B3를 참조한다.
부유식 하부 구조물, 즉, 부유식 기반을 가지는 부유식 풍력 발전 장치는, 일반적으로 부유식 기반 상에 배치된 타워를 가지는 구조를 나타내며, 예를 들어, 로터(rotor), 로터 베어링(rotor bearing), 구동부(drive) 및 발전기(generator)를 포함하는 전력 변환 장치를 가지고; 이는 GB 2 489 158 A, DE 10 2014 109 212 A1를 참조한다.
매우 드문 경우로서, WO 2014/060420 A1로부터 "밸러스트된(ballasted) SPAR"로서 설계된, 부유식 기반 상에 배치된 두 개의 로터를 가지는 부유식 풍력 발전 장치가 공지되어 있다. 두 개의 전력 변환 장치는 두 개의 아웃리거의 자유 단부에 장착되어, SPAR에 장착되고 가이(guy)를 통해 서로 연결된다. 발전 장치는 다운윈드 터빈(downwind turbine)을 가지도록 설계되어, 바람에 자동으로 방향을 맞출 수 있도록 설계된다. 이를 위해, 베어링은 수중 영역의 SPAR 주위에 배치되어, 해당 발전 장치의 크기는 8-10 m 범위의 직경을 가져야 한다.
이러한 유형의 베어링은 현재 사용 불가능하며, 그렇다 하더라도, 매우 노동 집약적이며, 제조 비용은 고가이다.
또한, SPAR 부양 장치(floater) 및 그 위에 배치된 풍력 발전 장치로 구성된 완전한 구조 시스템은 기존의 비틀림 안정성이 존재하지 않음에 따라 강력하고 제어 불가능한 비틀림 진동을 가지는 경향이 있는 것이 이미 명백하다.
마지막으로, 두 개의 터빈의 단부에 장착되는 아웃리거는 반드시 굽힘 모먼트로서 로터의 추력을 SPAR 구조 내로 도입해야 한다. 이것은, 결과적으로, 많은 양의 재료를 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 부유식 풍력 발전 장치에 작용하는 바람 및 파도로부터 힘을 견딜 수 있으며, 낮은 재료 비용 및 적은 노동력으로 제조되는 부유식 풍력 발전 장치를 생산하는 것이다.
이러한 목적은 발명에 따라 청구항 1의 특징을 가지는 부유식 풍력 발전 장치에 의해 달성된다. 독립항은 본 발명의 유리한 실시형태를 나타낸다.
WO 2014/060420 A1로부터 공지된 발전 장치와는 대조적으로, 본 발명에 따르는 부유식 풍력 발전 장치에서는, 반잠수식(half-submerged)으로 설계된 부유 구조물은 오직 한 지점에만 물에 잠기는 것이 아니라, 평면 내 공간적으로 분포된 지점에서도 물에 잠긴다. 이것은 부유 안정성을 실질적으로 증가시키고 흘수(draft)를 실질적으로 감소시키며, 완전한 구조는 수평 공간의 확장으로 인해 비틀림 강성을 가져 풍향의 변화에 따라 수중에서 안정적으로 조정될 수 있다.
특히, 풍력 발전 장치의 바람직한 실시형태에 따르면, Y 구조체가 사용되며, 이는 수중 영역에 배치되며, 단부에 세 개의 부력체("부양 장치")가 배치된다. 케이블 시스템의 가이는 수역 외부의 이러한 부양 장치의 상단의 전력 변환 장치로 연결된다. 추가의 가이는 두 개의 전력 변환 장치 사이에 배치되어, 두 개의 전력 변환 장치의 중량 하중을 흡수한다. 두 개의 발전 장치로부터 부양 장치로의 두 개의 가이는 맞바람으로(upwind) 배치되어, 로터에 의해 생성된 추력을 흡수하고, 이를 부양 장치 및 Y 구조체로 도입하는 역할을 한다. 각각의 단부에서 전력 변환 장치를 운반하는 두 개의 아웃리거는 굽힘 모먼트에 의해 아주 약간의 응력을 받는다.
두 개의 전력 변환 장치 아래에 배치된 가이는 발전 장치가 제동되면 후방 추력을 흡수하고, 이를 풍하측에(lee side) 배치된 부양 장치로 도입하는 작업을 수행한다. 케이블 시스템은 충분히 프리텐션되어(pretensioned), 부하가 가해지지 않을 때, 케이블은 부하를 받지 않으며 더 이상 프리텐셔닝을 가지지 않는다.
부양 장치는 바람직하게 각 가이의 경사에 배치된다. 따라서, 측면에서 보았을 때 풍상측(windward) 부양 장치는 풍상측 가이의 각도로 타워 쪽으로 기울어져 있다.
풍하측 부양 장치 또한 풍하측 가이의 각도로 타워 쪽으로 기울어져 있다. 각 전력 변환 장치에서 연접된(articulated) 가이의 프리텐셔닝이 조정되어, 모든 프리텐셔닝으로부터 생성된 힘이 정확하게 아웃리거의 축으로 작용할 수 있다. 이러한 설계로, 아웃리거 구조 내로 굽힘 모먼트는 도입되지 않으며, 오직 압축력만 도입되도록 한다.
수렴하는 가이 상의 연접점의 위치는 가능한 한 가장 짧은 거리에 걸쳐 낮은 구조 하중이 발생하도록 선택되어야 한다. 이러한 맥락에서, 가이는 한 지점에서 수렴하도록 하는 것이 유리하다.
부양 장치의 경사 위치로 인한 유리한 하중 전달 거동이 존재한다. 한편으로, 파도 하중이 가이의 하중과 함께, 구체적으로 (부분적으로) 부력에 의해 부양 장치에서 보완되므로, Y 기반은 하중이 적어지고, 큰 크기를 가지지 않는다. 또한, Y 기반의 굽힘 모먼트는 Y 기반 챔버의 의도적인 범람(flooding)에 의해 더욱 감소될 수 있다.
본 발명에 따르면, 반잠수식으로 설계된 부유식 기반, 부유식 기반 상에 배치된 타워, 상기 타워로부터 연장된 적어도 두 개의 아웃리거로서, 각각의 아웃리거는 이의 자유 단부 상에 배치된 전력 변환 장치를 가지는 아웃리거, 및 기반을 전력 변환 장치에 연결 및 전력 변환 장치를 서로 연결하는 케이블 시스템을 가지는 풍력 발전 장치가 또한 제공되며, 이러한 케이블 시스템은 풍력 발전 장치의 작동 중에 예상되는 프리텐셔닝에 대해 사용하는 하중보다 더 큰 프리텐셔닝을 가진다.
케이블 시스템은 타워, 아웃리거 및 전력 변환 장치에 작용하는 추력이 프리스트레싱된 케이블을 통해 기반 내로 도입되도록 구체적으로 설계된다. 그러므로 프리텐셔닝은 반드시 어떠한 순간에도 케이블이 느슨해지지 않도록 충분히 커야한다.
케이블 시스템은 원칙적으로 단일 케이블을 포함할 수 있다. 그러나 케이블 시스템은, 바람직하게 복수의 케이블을 포함한다.
바람직한 실시형태에 따르면, 케이블 시스템의 프리텐셔닝으로 인한 힘 벡터는 풍력 발전 장치를 사용하는 동안 시간에 따라 평균화된 캔틸레버 축에 위치한다.
부유식 기반은 바람직하게 하나의 긴 암(arm) 및 두 개의 짧은 암을 가지는 Y 형상 플랫폼으로서 설계되며, 타워는 세 개의 암의 연결점에 배치된다.
특히 바람직하게는, 풍력 발전 장치는 다운윈드 터빈을 가지도록 설계되며 타워는 풍하측으로 기울어져 있다.
추가의 유리한 실시형태는 적어도 두 개의 전력 변환 장치가 짧은 암의 자유 단부 상에 배치되는 경우 달성된다.
케이블 시스템은 특히 긴 암의 자유 단부 및/또는 짧은 암의 자유 단부에서 연접되는 방식으로 설계된다.
택일적으로, 케이블 시스템은 긴 암의 자유 단부에서 오직 연접되며, 전력 변환 장치는 지지체를 통해 짧은 암의 자유 단부에 또한 연결된다.
구체적으로, 부유식 기반은 각각의 암의 자유 단부에 부양 장치를 가지며, 이것은 타워를 대향하는 측면에서 기반에 연결된다. 특히 바람직하게, 이러한 부양 장치는 각 부양 장치의 종축이 전력 변환 장치와 함께 적어도 하나의 평면에 있는 방식으로 배치된다.
특히 바람직한 실시형태에 따르면, 또한 두 개의 전력 변환 장치가 장착된 부유식 풍력 발전 장치가 제공되며, 이러한 각 장치는 2-블레이드형 로터를 가지고, 두 개의 전력 변환 장치의 로터 블레이드의 종축은 작동 중에 서로 90°의 위상 시프트로 조절된다.
구체적으로, 두 개의 전력 변환 장치를 가지며, 각 장치는 적어도 하나의 로터 블레이드를 가지는 하나의 로터를 가지는 설계의 경우에, 두 개의 로터의 회전 방향은 구조물에 작용하는 선회력(gyroscopic force)이 전체적으로 상쇄균형화(counterbalancing)하도록 반대 방향으로 구성된다.
그러나 발전 장치가 제동되고, 로터가 정지 위치에 놓이게 되면, 정지 위치의 로터 블레이드는 동일하게, 구체적으로 수평으로 정렬된다.
본 발명의 이점은, 무엇보다도, 해상 풍력 발전 장치가 제공될 수 있으며, 이의 전체 출력은 복수의 개별적인 발전 장치로 구성되는 점이다. 특히, 본 발명에 따른 이러한 풍력 발전 장치의 기술적 실현을 위해, 이미 시험되었으며, 비용-효과적으로 구축될 수 있는 평균 출력의 종래의 발전 장치가 사용되어, 개별적인, 저출력 발전 장치가 사용될 수 있으며, 이는 이미 적합한 승인을 받았다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따른 풍력 발전 장치를 제조하기 위한 노동력 및 시간 소비가 현저히 감소된다.
본 발명은 첨부하는 도면에 도시된 특히 바람직하게 설계된 예시적인 실시형태를 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따라 특히 바람직하게 설계된 제1 예시적인 실시형태의 풍력 발전 장치의 풍하측에서의 사시도;
도 2는 제1 예시적인 실시형태에 따른 풍력 발전 장치의 풍하측에서의 사시도;
도 3은 제1 예시적인 실시형태에 따른 풍력 발전 장치의 측면도;
도 4는 제1 예시적인 실시형태에 따른 풍력 발전 장치의 풍하측에서의 정면도;
도 5는 제1 예시적인 실시형태에 따른 풍력 발전 장치의 평면도;
도 6은 본 발명에 따라 특히 바람직하게 설계된 풍력 발전 장치의 제2 예시적인 실시형태의 풍하측에서의 사시도;
도 7은 제2 예시적인 실시형태에 따른 풍력 발전 장치의 풍하측에서의 사시도;
도 8은 제2 예시적인 실시형태에 따른 풍력 발전 장치의 측면도;
도 9는 제2 예시적인 실시형태에 따른 풍력 발전 장치의 풍하측에서의 정면도;
도 10은 제2 예시적인 실시형태에 따른 풍력 발전 장치의 평면도;
도 11은 본 발명에 따라 특히 바람직하게 설계된 풍력 발전 장치의 제3 예시적인 실시형태의 풍하측에서의 사시도;
도 12는 제3 예시적인 실시형태에 따른 풍력 발전 장치의 사시도;
도 13은 제3 예시적인 실시형태에 따른 풍력 발전 장치의 측면도;
도 14는 제3 예시적인 실시형태에 따른 풍력 발전 장치의 풍하측에서의 정면도;
도 15는 제3 예시적인 실시형태에 따른 풍력 발전 장치의 평면도.
도 1은 본 발명에 따라 특히 바람직하게 설계된 풍력 발전 장치의 제1 예시적인 실시형태의 풍하측에서의 사시도를 도시한다. 후속하는 도 2 내지 도 5는 동일한 풍력 발전 장치를 상기 언급된 추가적인 관점에서 도시한다.
도시된 풍력 발전 장치(10)는 기반(20) 상에 배치된 타워(30) 및 타워(30)로부터 연장된 두 개의 캔틸레버(40)를 가지는 반잠수식 부유식 기반(20)으로서 설계된 기반을 가진다. 각 캔틸레버(40)의 자유 단부에는, 전력 변환 장치(50)가 배치되고, 복수의 케이블로 구성된 케이블 시스템(60)이 제공되며, 상기 케이블 시스템은 타워(30), 캔틸레버(40) 및 전력 변환 장치(50)에 작용하는 추력을 기반(20) 내로 도입하기 위해 궁극적으로 기반(20)을 전력 변환 장치(50)에 연결, 및 전력 변환 장치(50)를 서로 연결하며, 이러한 케이블 시스템(60)은 풍력 발전 장치(10)의 작동 중에 예상되는 프리텐셔닝에 대해 사용하는 하중보다 더 큰 프리텐셔닝을 가진다.
특히, 케이블 시스템(60)은, 케이블 시스템(60)의 프리텐셔닝으로 인한 힘 벡터는 풍력 발전 장치(10)를 사용하는 동안 시간에 따라 평균화된 캔틸레버(40) 축에 위치하도록 설계된다.
부유식 기반(20)은 바람직하게 하나의 긴 암(22) 및 두 개의 짧은 암(24, 26)을 가지는 Y 형상 플랫폼으로서 설계되며, 타워(30)는 세 개의 암(22, 24, 26)의 연결점에 배치된다.
타워(30)는 부력체(28)("부양 장치")로서 설계될 수 있다.
케이블 시스템(60)은 직접적으로 기반(20)에 인접하거나, 또는 간접적으로 기반(20)의 자유 단부에 배치된 부양 장치(28)에 연결된 케이블 시스템(60)에 의해 기반(20)에 연결될 수 있다.
도면은 풍력 발전 장치(10)가 다운윈드 터빈을 가지도록 설계되며 타워(30)는 풍하측으로 기울어져 있는 것을 도시한다. 따라서, 전력 변환 장치(50)가 짧은 암(24, 26)의 자유 단부 상에 각각 배치되는 방식으로 전력 변환 장치(50)를 배치할 수 있다.
도면이 명백하게 도시하는 바와 같이, 각 부양 장치(28)의 종축은 적어도 하나의 평면에서 전력 변환 장치(50)와 정렬되어, 풍력 발전 장치(10)의 구조물 내로 최적의 힘이 도입되도록 한다.
풍력 발전 장치(10)는 전력 변환 장치(50)의 두 개의 로터의 회전 방향이 반대 방향이 되도록 설계된다. 이러한 설계는 전체적으로 선회력이 보완되기 때문에 부유식 풍력 발전 장치(10)의 동적 거동에 긍정적인 영향을 미친다.
구체적으로, 로터 블레이드는 서로 작동 중에 서로에 대해 위상 시프트를 가지도록 설계되며, 도시된 예시적인 실시형태에서, 전력 변환 장치(50)의 블레이드는 서로에 대해 90° 위상 시프트를 가지도록 배치된다.
도 6은 본 발명에 따라 특히 바람직하게 설계된 풍력 발전 장치의 제2 예시적인 실시형태의 풍하측에서의 사시도를 도시한다. 후속하는 도 7 내지 도 10은 동일한 풍력 발전 장치를 상기 언급된 추가적인 관점에서 도시한다.
제2 예시적인 실시형태는 케이블 시스템이 기반(20)의 긴 암(22)의 자유 단부에서 연접되며, 전력 변환 장치(50)가 지지체(70)를 통해 짧은 암(24, 26)의 자유 단부로 연결되는 점에서, 도 1 내지 도 5에 도시된 예시적인 실시형태와 상이하다.
제2 예시적인 실시형태에서, 케이블(60)은, 전력 변환 장치(50)를 짧은 암(24, 26)의 자유 단부에 연결하여, 지지체(70)에 의해 대체되고, 이러한 지지체는 특히 종축을 기준으로, 비압축성이며 비틀림에 견고하다.
이러한 설계는 전력 변환 장치(50)에 작용하는 추력을 기반(20) 내로 도입하는 것을 돕지만, 제1 예시적인 실시형태와 비교하여 재료 비용의 증가를 의미한다. 그러나 이러한 재료 비용 증가는 특정 영역에서 발생하는 바람 하중에 따라 정당화되며, 여기서 기반(20)의 긴 암(22)을 전력 변환 장치(50)에 및 전력 변환 장치(50)를 서로 연결하는 케이블 시스템(60)은, 본 발명에 따른 이점을 추가적으로 가진다.
도 11은 최종적으로 본 발명에 따라 특히 바람직하게 설계된 풍력 발전 장치의 제3 예시적인 실시형태의 풍하측에서의 사시도를 도시하며; 후속하는 도 12 내지 도 15는 동일한 풍력 발전 장치를 상기 언급된 추가적인 관점에서 도시한다.
도 1 내지 5에 도시된 예시적인 실시형태에는 대조적으로, 두 개의 전력 변환 장치(50)가 제공될 뿐만 아니라, 세 개의 전력 변환 장치가 제공된다. 이러한 경우에, 타워(30)는 두 개의 캔틸레버(40)의 시작 지점을 넘어 연장되고, 이의 단부에서 추가의 전력 변환 장치(50)를 운반한다.
타워(30)에 배치된 이러한 제3 전력 변환 장치(50) 배치는 바람직하게 다른 두 개의 전력 변환 장치(50)와 동일하게 설계된다. 택일적으로, 제3 전력 변환 장치(50)는 또한, 예를 들어, 3-블레이드형 로터가 장착될 수 있으며, 캔틸레버(40) 상에 배치된 전력 변환 장치는 2-블레이드형 로터가 장착된다.
어떠한 경우에도, 이러한 예시적인 실시형태의 케이블 시스템(60)은, 더욱 복잡한 방식으로 설계되어 기반(20)이 케이블(60)을 통해 각 전력 변환 장치(50)와 함께, 및 전력 변환 장치(50)가 서로 인장된다.

Claims (12)

  1. - 반잠수식(half-submerged)으로 설계되고, 세 개의 암(arm)(22, 24 및 26)을 구비한 부유식 기반(20),
    - 부유식 기반(20) 상에 배치된 타워(30),
    - 타워(30)로부터 연장된 적어도 두 개의 캔틸레버(40),
    - 각각의 캔틸레버(40)의 자유 단부 상에 배치된 전력 변환 장치(50),
    및
    - 타워(30), 캔틸레버(40) 및 전력 변환 장치(50)에 작용하는 추력을 기반(20) 내로 도입하기 위해 기반(20)의 상기 세 개의 암 중에서 두 개의 암을 직접 전력 변환 장치(50)에 연결하고, 또한 전력 변환 장치(50)를 서로 연결하는 케이블 시스템(60)
    을 가지며,
    케이블 시스템(60)은 풍력 발전 장치(10)의 작동 중에 예상되는 프리텐셔닝에 대해 사용하는 하중보다 더 큰 프리텐셔닝을 가지는 풍력 발전 장치(10).
  2. 청구항 1에 있어서,
    케이블 시스템(60)의 프리텐셔닝으로 인한 힘 벡터는 풍력 발전 장치(10)를 사용하는 동안, 시간이 지남에 따라 평균화된 캔틸레버(40)의 축(axis)에 위치하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치(10).
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    부유식 기반(20)은 하나의 긴 암(22) 및 두 개의 짧은 암(24, 26)을 가지는 Y 형상 플랫폼으로서 설계되며,
    타워(30)는 세 개의 암(22, 24, 26)의 연결점에 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치(10).
  4. 청구항 3에 있어서,
    풍력 발전 장치(10)는 다운윈드 터빈을 가지도록 설계되며 타워(30)는 풍하측으로 경사지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치(10).
  5. 청구항 3에 있어서,
    적어도 두 개의 전력 변환 장치(50)는 짧은 암(24, 26)의 자유 단부 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치(10).
  6. 청구항 3에 있어서,
    케이블 시스템은 긴 암(22)의 자유 단부 및 짧은 암(24, 26)의 자유 단부에서 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치(10).
  7. 청구항 3에 있어서,
    케이블 시스템은 긴 암(22)의 자유 단부에서 연결되고, 전력 변환 장치(50)는 지지체(70)를 통해 짧은 암(24, 26)의 자유 단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치(10).
  8. 청구항 3에 있어서,
    부유식 기반(20)은 각각의 암(22, 24, 26)의 자유 단부에서 타워(30)와 대향하는 측에서 기반(20)에 연결된 부양 장치(28)를 가지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치(10).
  9. 청구항 8에 있어서,
    각각의 부양 장치(28)의 종축은 적어도 하나의 평면에서 전력 변환 장치(50)와 정렬되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치(10).
  10. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    두 개의 전력 변환 장치(50)는, 각각이 적어도 하나의 로터 블레이드를 가지는 로터를 가지며, 두 로터의 회전 방향은 반대 방향인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치(10).
  11. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    두 개의 전력 변환 장치(50)는, 각각이 적어도 하나의 로터 블레이드를 가지는 로터를 가지며, 로터 블레이드는 작동 중에 서로에 대하여 위상-시프트 방식으로 조절되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치(10).
  12. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    두 개의 전력 변환 장치(50)는, 각각이 적어도 하나의 로터 블레이드를 가지는 로터를 가지며, 로터 블레이드는 정지 상태에서 일치하도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치(10).
KR1020187034964A 2016-06-03 2017-04-28 복수의 전력 변환 장치를 가지는 부유식 풍력 발전 장치 KR102552328B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016110290.3A DE102016110290B4 (de) 2016-06-03 2016-06-03 Schwimmende Windenergieanlage mit einer Mehrzahl von Energiewandlungseinheiten
DE102016110290.3 2016-06-03
PCT/DE2017/100353 WO2017206976A1 (de) 2016-06-03 2017-04-28 Schwimmende windenergieanlage mit einer mehrzahl von energiewandlungseinheiten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190006986A KR20190006986A (ko) 2019-01-21
KR102552328B1 true KR102552328B1 (ko) 2023-07-06

Family

ID=58765632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187034964A KR102552328B1 (ko) 2016-06-03 2017-04-28 복수의 전력 변환 장치를 가지는 부유식 풍력 발전 장치

Country Status (12)

Country Link
US (1) US11028832B2 (ko)
EP (1) EP3464882B1 (ko)
JP (1) JP6810794B2 (ko)
KR (1) KR102552328B1 (ko)
CN (1) CN109477455B (ko)
DE (1) DE102016110290B4 (ko)
DK (1) DK3464882T3 (ko)
ES (1) ES2933677T3 (ko)
HR (1) HRP20221441T1 (ko)
PT (1) PT3464882T (ko)
TW (1) TWI682099B (ko)
WO (1) WO2017206976A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE542925C2 (en) 2018-01-19 2020-09-15 Freia Offshore Ab Floating wind power platform
EP3807518B1 (en) * 2018-06-15 2022-02-09 Vestas Wind Systems A/S A multirotor wind turbine
DE102019118564B4 (de) * 2019-07-09 2021-03-11 Aerodyn Consulting Singapore Pte Ltd Windenergieanlage mit einem eine Mehrzahl von Auftriebskörpern aufweisenden schwimmenden Fundament
DE102020108154B3 (de) * 2020-03-25 2021-04-08 Aerodyn Consulting Singapore Pte Ltd Vorrichtung und Verfahren zum Errichten einer Windenergieanlage mit einem Turm und zwei sich vom Turm erstreckenden Auslegern
CN111980870B (zh) * 2020-09-03 2021-07-06 明阳智慧能源集团股份公司 一种抑制漂浮式双叶轮风电机组浮台横摇运动的控制方法
NO346590B1 (en) 2020-09-18 2022-10-17 Fred Olsen Ocean Ltd Wind turbine with floating foundation
CN112065650A (zh) * 2020-10-10 2020-12-11 明阳智慧能源集团股份公司 一种具有导风结构的漂浮式风力发电机组
DE102021002882B4 (de) 2021-06-04 2023-02-16 Stev Bringmann Schwimmende Windkraftanlage mit zwei Energiewandlungseinheiten
DE102021118329A1 (de) 2021-07-15 2023-01-19 Aerodyn Consulting Singapore Pte Ltd Single-Point-Mooring-Windenergieanlage mit zwei jeweils einen Rotor aufweisenden Windenergiewandlungseinheiten
CN113738590B (zh) * 2021-09-07 2023-03-31 上海电气风电集团股份有限公司 海上通用型风机发电系统
CN115492723B (zh) * 2022-08-23 2023-12-22 若光若盐(南京)科技有限公司 一种三风轮海上漂浮式大型风力发电机组

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2443886A (en) * 2006-11-20 2008-05-21 Michael Torr Todman Multi rotor wind turbine
WO2014060420A1 (fr) * 2012-10-15 2014-04-24 Sereo Sas Aérogénérateur birotor «en v» sur structure flottante de type spar
WO2016000681A1 (de) * 2014-07-01 2016-01-07 Aerodyn Engineering Gmbh Schwimmende windenergieanlage mit einem schwimmenden fundament und verfahren zur installation einer solchen windenergieanlage

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1006496C2 (nl) 1997-07-07 1999-01-08 Lagerwey Windturbine B V Windmolen-eiland.
JP2001165032A (ja) * 1999-12-07 2001-06-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風力発電装置
AU2001242321A1 (en) * 2000-03-28 2001-10-08 Per Lauritsen Floating offshore wind power installation
US7156586B2 (en) 2003-01-06 2007-01-02 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine with floating foundation
JP4638163B2 (ja) 2004-03-19 2011-02-23 三菱重工業株式会社 風車装置
JP2009030586A (ja) 2006-10-10 2009-02-12 Teruo Kinoshita 海洋風車ポンプ装置と風車ポンプ人工漁場と係留式風力発電所。
WO2009036107A2 (en) * 2007-09-13 2009-03-19 Floating Windfarms Corporation Offshore vertical-axis wind turbine and associated systems and methods
NO327871B1 (no) * 2007-11-19 2009-10-12 Windsea As Flytende vindkraftanordning
DE102008003647B4 (de) * 2008-01-09 2011-12-15 Gicon Windpower Ip Gmbh Schwimmendes Gründungstragwerk mit Auftriebskomponenten, in aufgelöster Bauweise
DK2271547T3 (da) * 2008-04-23 2014-04-07 Principle Power Inc Søjlestabiliseret offshore-platform med vandindfangningsplader og asymmetrisk fortøjningssystem til støtte for offshore-vindmøller
NO329467B1 (no) 2009-02-10 2010-10-25 Oyvind Nedrebo Fralands vindturbinanlegg
NO331127B1 (no) * 2009-11-25 2011-10-17 Sway As Metode for dreining av et vindkraftverk i forhold til vindretningen
US8197208B2 (en) 2009-12-16 2012-06-12 Clear Path Energy, Llc Floating underwater support structure
US20110283640A1 (en) * 2010-05-21 2011-11-24 Catadon Systems, Inc. Folding tower
TWM410105U (en) 2011-03-18 2011-08-21 Houly Co Ltd Device for offsetting rotation torsion of floating-type wind power generator
US8474219B2 (en) * 2011-07-13 2013-07-02 Ultimate Strength Cable, LLC Stay cable for structures
SE536302C2 (sv) 2011-11-15 2013-08-13 Flowocean Ltd Ett vindkraftverk för konvertering av vindenergi till elektrisk energi till havs
WO2013084545A1 (ja) 2011-12-05 2013-06-13 三菱重工業株式会社 浮体式風力発電装置および浮体式風力発電装置の係留方法
WO2014055027A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 Hexicon Ab Floating platform and energy producing plant comprising such a floating platform
DE102012020052B3 (de) 2012-10-12 2014-04-03 Werner Möbius Engineering GmbH Windkraftanlage
DE102013005299A1 (de) * 2013-03-27 2014-10-02 Ullrich Meyer Schwimmendes Ringwindrad
US9964097B2 (en) * 2013-09-24 2018-05-08 University Of Maine System Board Of Trustees Floating wind turbine support system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2443886A (en) * 2006-11-20 2008-05-21 Michael Torr Todman Multi rotor wind turbine
WO2014060420A1 (fr) * 2012-10-15 2014-04-24 Sereo Sas Aérogénérateur birotor «en v» sur structure flottante de type spar
WO2016000681A1 (de) * 2014-07-01 2016-01-07 Aerodyn Engineering Gmbh Schwimmende windenergieanlage mit einem schwimmenden fundament und verfahren zur installation einer solchen windenergieanlage

Also Published As

Publication number Publication date
JP6810794B2 (ja) 2021-01-06
TW201802350A (zh) 2018-01-16
KR20190006986A (ko) 2019-01-21
HRP20221441T1 (hr) 2023-02-03
DE102016110290A1 (de) 2017-12-07
EP3464882B1 (de) 2022-10-19
WO2017206976A1 (de) 2017-12-07
DE102016110290B4 (de) 2021-11-25
EP3464882A1 (de) 2019-04-10
PT3464882T (pt) 2023-01-25
US11028832B2 (en) 2021-06-08
CN109477455A (zh) 2019-03-15
US20190211804A1 (en) 2019-07-11
JP2019522147A (ja) 2019-08-08
DK3464882T3 (da) 2023-01-09
CN109477455B (zh) 2021-03-26
ES2933677T3 (es) 2023-02-13
TWI682099B (zh) 2020-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102552328B1 (ko) 복수의 전력 변환 장치를 가지는 부유식 풍력 발전 장치
EP3115600B1 (en) Flare-type tensile legs floating wind turbine base, offshore wind turbine and construction method
US8197208B2 (en) Floating underwater support structure
JP5760133B2 (ja) 洋上風力タービンの支持のための水エントラップメントプレートおよび非対称的係留システムを伴う、コラムで安定化された洋上プラットホーム
EP3034388B1 (en) Wind power generation system
EP3642479B1 (en) Floating structure for offshore wind turbine
JP2021510793A (ja) 風力および太陽光発電のためのマルチ風力タービンおよびソーラーを支持する風に対向して自己整列する浮体式プラットフォーム、ならびにその構築方法
US20170218919A1 (en) Wind tracing, rotational, semi-submerged raft for wind power generation and a construction method thereof
US8937395B2 (en) Ocean floor mounting of wave energy converters
EP1881927B1 (en) Anchoring arrangement for floating wind turbine installations
US8439641B2 (en) Flow driven engine
JP2021511250A (ja) テンションレグ装置を備えた浮体式風力発電プラットフォーム
KR20220081329A (ko) 부유식 해상 풍력 터빈용 요잉 부이 마스트
JP7433859B2 (ja) 風力発電装置の支持構造及び風力発電装置
TWI769380B (zh) 單點式繫綁風力渦輪機
US20140322012A1 (en) Flow Driven Engine
US20190277252A1 (en) Systems and Methods for Maximizing Wind Energy
CN217074735U (zh) 漂浮式平台以及多风机发电系统
CN116201696B (zh) 一种张拉整体式海上风力发电支撑结构
TW202244388A (zh) 用於接收離岸部署中之風力機塔之浮力結構

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2020101002193; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20200901

Effective date: 20211102

J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2023131000008; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20230320

Effective date: 20230523

GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant