KR20120025474A - 수력 터빈 발전기의 출력 제어 강화방법 - Google Patents

Abstract

발전기 내에 배치될 제어 회로의 필요성과 함께, 조력 터빈 발전기(10)의 출력을 원거리에서 제어하기 위한 방법이 서술된다. 터빈(10)의 회전 속도, 그리고 이에 따른 발전기의 출력 전력 크기는, 해상 터빈을 육상 변전소(22)에 연결하는 해저 전력 케이블(24)의 송전 선간 전압을 변화시킴으로써 제어된다.

Description

수력 터빈 발전기의 출력 제어 강화방법{AN ENHANCED METHOD OF CONTROLLING THE OUTPUT OF A HYDROELECTRIC TURBINE GENERATOR}

본 발명은 수력 터빈 발전기의 출력 제어 강화방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 출력용 송전 시스템(송전 시스템은 발전기 출력 감소 기간 동안 그 송전 시스템 내 결함을 모니터링하는 것을 부가적으로 제공함)을 통해 출력을 제어하는 방법에 관한 것이다.

환경의식의 증가와 재생불가능 에너지원 의존도에 대한 꺼림이 예를 들어 태양열에너지, 풍력에너지, 열에너지, 조력에너지와 같은 재생가능 에너지원의 이용 증가를 이끌고 있다. 조력에너지는 조류이 있는 곳에 터빈 발전기를 설치하고 이러한 조수를 전기에너지로 변환하는 것을 포함한다.

도 1과 도 2를 참고하면, 수력 터빈 발전기의 예가 PCT 출원 번호 PCT/EP2007/006258에 설명된다. 발전기(10)는 직접구동 무축 영구자석 발전기 구조(direct-drive shaftless permanent magnet generator construction)이다. 이러한 발전기(10)는 링형상의 스테이터(stator, 12)와 로터(rotor, 14)를 포함하며, 스테이터(12)는 스테이터(12)의 둘레를 따라 위치한 복수의 코일(17, 도 2)를 가진다. 로터(14)는 가운데 중공부를 형성하는 내측 림(inner rim, 16)을 포함한다. 로터(14)는 내측 림(16)과 외측 림(20) 사이에 구속되어 방사상으로 연장되는 블레이드(blade, 18)의 배열을 더 포함한다. 로터(14)는 외측 림(20)에 배치된 자석(21, 도 2)의 배열을 더 포함한다. 스테이터(12)는 로터(14)를 동심(同心)으로 둘러싸며, 복수의 코일은 자석의 자속 리턴 경로(magnetic flux return path)를 제공한다.

발전기(10)는 발전기(10)를 통과하는 해수의 움직임이 블레이드(18)에 작용하도록 조류이 있는 곳에 설치되며, 로터(14)는 스테이터(12) 내에서 회전한다. 스테이터(12)의 코일에 대한 자석의 움직임은 각각의 코일에 기전력(EMF)를 포함하도록 자석에 의해 발생된 자기장을 일으킨다. 이렇게 포함된 EMF들은 터빈 발전기(10)로부터 전력 출력을 제공한다.

이러한 조력 발전기의 사용이 증가하는 것과 더불어, 이러한 발전기의 작동을 정확하고 효과적으로 제어할 수 있는 능력, 특히 이러한 터빈 발전기가 최적의 "팁-스피드 비(tip-speed ratio)"에서 작동하도록 보장하는 것이 더 중요해지고 있다. 이러한 팁-스피드 비는 터빈의 블레이드의 팁(tip)의 회전 속도와 조류의 실제 속도 간의 비율이며, 이러한 팁-스피드 비는 터빈을 통해 최적의 전력 생산을 위한 최적의 팁-스피드 비를 가진 터빈 각각과 함께 일반적으로 터빈의 설계에 의존적이다. 따라서, 터빈의 작동 속도는 이용할 수 있는 조력이나 그 수준에 따라 최적의 출력 전력을 보장하기 위해 조정될 수 있다. 또한, 주 전력 송전시스템(main power grid)의 요구사항에 따라 생산된 전력 출력을 역류(run back)시키는 것도 때때로 필요할 수 있다.

표준 발전기 시스템에서는, 발전기에서 추출한 전력량이 작동 전압이나 주파수를 조정함으로써 제어될 수 있다. 이러한 제어는 보통 발전기 내에서 실행된다. 발전기와 그 제어기는 시운전, 서비스 테스트, 유지보수 및 설정 조정을 위해 일반적으로 쉽게 접근할 수 있다. 제어기에 추가하여, 재생가능 에너지 발전기는, 출력 전력을 고정 전압 및 주파수로 즉시 변환하기 위해서 그리고 각 개별 발전기의 상태를 모니터하기 위해서 전력 변환 및 모니터링 장비를 보통 발전기 주변에 둔다.

출력 전력을 전송하는 송전 시스템은 상대적으로 작은 허용오차 범위 이내에서 소정의 값에 고정된 전압과 주파수를 사용하여 높은 전압에서 장거리를 이동한다. 이에 따라, 발전기 전압 출력은 변압기를 사용하는 발전기에 가까운 전송 수준으로 정상적으로 강화된다.

조력에너지를 동력화하는 것도 거친 해저 환경에서 지속적이고 효율적인 운영을 보장하기 위해서 터빈의 유지보수 측면에서 유사한 도전이 있다. 해저 터빈 발전기의 설치와 폐기는 상대적으로 비싸며, 이러한 시스템의 다양한 부품들에 일반적인 유지보수를 실시하는 것도 경제적이지 않다. 또한, 민감한 전자 장비, 전력변환 및/또는 냉각 시스템(즉, 장기적인 신뢰성을 유지하기 위해 정기적인 정비 및 정기 점검을 필요로 하는 부품)을 해저 발전기 내에 포함하는 것도 실현 가능하지 않다.

따라서, 수력 터빈의 회전 속도를 제어하기 위한 새로운 시스템과 방법을 제공하는 것과, 이에 따라 이러한 수력 터빈 발전기 내에 위치한 부품들을 제어하고 모니터링하는 것을 필요로 하지 않는 수력 터빈 발전기의 출력을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

따라서, 하나 이상의 터빈 발전기에서 원거리 변전소로 전력을 전송하는 하나 이상의 해저 전력 케이블을 이용하여, 하나 이상의 해상 조력 터빈 발전기에 의해 생산된 출력 전력을, 원거리 변전소에서 원거리 제어하는 방법이 제공된다. 이러한 방법은, 하나 이상의 터빈 발전기의 회전 속도를 제어하기 위해 해저 전력 케이블의 선간 전압(line voltage)을 바꾸는 단계를 포함하며, 터빈 발전기의 회전 속도는 하나 이상의 터빈 발전기에 의해 생산된 출력 전력에 관련된다.

터빈 발전기의 터빈 회전 속도는, 생산된 출력 전력 크기에 관련된 회전 속도와 함께, 상기 터빈 발전기에 존재하는 송전 선간 전압과 조류 속도에 의해 제어된다. 발전기의 선간 전압이 변함에 따라, 필요에 따라 발전기에 의해 생산된 출력 전력의 크기가 조정될 수 있음과 함께, 터빈 속도는 조류가 터빈을 자유 회전시키는 크기까지 직접적으로 제어될 수 있다. 터빈 발전기의 출력을 제어하기 위해 전력 송전 시스템(power transmission system)을 사용하는 것은, 발전 장소에서 먼 거리에 위치될 발전기 출력에 대한 적당한 제어를 가능하게 하며, 이러한 시스템의 보다 효율적인 모니터링과 유지관리를 가능하게 한다. 해저 전력 케이블의 선간 전압이 원거리 전력 변전소로부터 조정될 수 있음에 따라, 이것이 회전 속도의 원거리 제어를 가능하게 하며, 결과적으로 해상 터빈 발전기에 의해 생산된 전력 크기의 원거리 제어를 가능하게 한다. 이는 해저 발전기가 위치한 곳에 제어 회로를 구비할 필요성을 제거한다. 원거리 전력 변전소는 육상 변전소일 수 있다는 것이 이해된다.

바람직하게는, 선간 전압의 변화는 터빈 발전기가 이용할 수 있는 조력에 비례하며, 이는 해저 전력 케이블의 선간 전압이 터빈 발전기가 이용할 수 있는 조력에 대해 터빈 발전기에 최적의 팁-스피드 비를 제공하기 위함이다.

터빈 발전기에 의해 생산될 수 있는 출력 전력량은 그 발전기에서 이용할 수 있는 조력에 의해 결정된다. 더 많은 조력을 이용할 수 있음에 따라, 발전기는 더 많은 출력 전력을 생산할 수 있다. 따라서, 높은 조수 기간 동안 최적의 터빈 운영은 최적 팁-스피드 비를 유지하기 위해 높은 속도로 유지된다. 유사하게, 사용가능한 조력이 감소하면, 최적 터빈 운영은 최적 팁-스피드 비를 유지하기 위해 낮은 팁-스피드로 유지된다. 터빈의 회전 속도가 송전 선간 전압에 관련됨에 따라, 터빈은 작동되며, 터빈 발전기가 항상 최적 수준에서 작동하는 것을 보장하기 위해 선간 전압은 변동될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어 방법은, (ⅰ) 상기 하나 이상의 해상 조력 터빈 발전기에서 이용할 수 있는 조력을 나타내는 신호를 모니터링하는 단계-상기 신호는 상기 해저 전력 케이블을 통해 상기 원거리 변전소에 수신됨-; (ⅱ) 상기 원거리 변전소에서 상기 해저 전력 케이블의 선간 전압을 조정하는 단계-상기 선간 전압은 이용할 수 있는 조력이 감소하면 감소하며, 상기 선간 전압은 이용할 수 있는 조력이 증가하면 증가함-; (ⅲ) 상기 해저 전력 케이블의 선간 전압 크기는 이용할 수 있는 조력에 비례하여 변화하도록, 단계 (ⅰ) 내지 단계(ⅲ)를 반복하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 단계 (ⅰ)는 해저 전력 케이블의 주어진 선간 전압값으로 수행되며, 이용할 수 있는 조력을 나타내는 신호는 상기 주어진 선간 전압값에서의 출력 전력 크기이며, 단계 (ⅱ)는 조정된 선간 전압값에 상기 주어진 선간 전압값을 업데이트하는 단계를 더 포함한다.

특정 선간 전압에서 조력 터빈 발전기에 의해 생산된 출력 전력은 그 시간에 이용할 수 있는 조력에 직접적으로 비례하며, 생산된 출력 전력의 크기는 이용할 수 있는 조력의 현재 강도를 나타내는 지표이다. 현재 조류의 강도를 표시하기 위해 출력 전력 크기를 사용한다는 것은, 생산된 출력 전력의 크기 변화를 감지함으로써 조류의 강도 변화를 감지하는 것이 가능함에 따라, 별도의 조류 흐름 감지 부품이나 통신 네트워크가 필요하지 않다는 것을 의미한다.

바람직하게는, 상기 제어 방법은, (ⅰ) 상기 하나 이상의 해상 조력 터빈 발전기에 의해 생산된 출력 전력이 제약될 수 있는 제약 조건 신호를 수신하는 단계-상기 하나 이상의 해상 조력 터빈 발전기에 의해 생산될 것이 요구되는 기준 출력 전력 크기(set level of output power)의 지표를 포함함-; (ⅱ) 상기 하나 이상의 해상 조력 터빈 발전기에 의해 생산된 출력 전력을 모니터링하는 단계-상기 해저 전력 케이블을 통해 상기 원거리 변전소에 수신됨-; (ⅲ) 상기 모니터링된 출력 전력 크기와 상기 기준 출력 전력 크기를 비교하는 단계; (ⅳ) 상기 원거리 변전소에서 상기 해저 전력 케이블의 선간 전압을 조정하는 단계-상기 하나 이상의 터빈 발전기에 의해 생산된 출력 전력이 상기 기준 출력 전력 크기를 근접하여 따르도록, 상기 조정 단계는 상기 비교 단계에 기초함-; (ⅴ) 상기 제한 조건이 제거될 때까지 상기 모니터링된 출력 전력이 상기 기준 출력 전력 크기를 근접하여 따르도록, 단계 (ⅱ) 내지 단계(ⅳ)를 반복하는 단계를 포함한다.

때때로, 예를 들어 전송 제한 때문에 발전기의 출력을 역류(run back)시킬 수 있는 것이 요구되며, 송전 시스템 오퍼레이터는 제한 조건이 제거될 때까지 출력이 일시적으로 감소한다는 요청을 보낼 수 있다. 이 경우, 출력 전력의 기준 크기에 도달할 때까지, 해저 전력 케이블의 선간 전압을 바꿀 수 있다. 이러한 제한이 제거된 후에, 출력 전력을 최적의 수준으로 되돌리기 위해 상기 선간 전압을 다시 바꾸는 것이 가능하다.

다른 실시예에서는, 상기 제어 방법은, 해상 조력 터빈 발전기 집합체에서 원거리 변전소로 전력을 전송하는 해저 전력 케이블을 이용하여, 상기 해상 조력 터빈 발전기 집합체의 출력 전력을 상기 원거리 변전소에서 원거리 제어하는 방법을 제공한다. 이러한 방법은 해상 조력 터빈 발전기 집합체의 터빈 발전기의 회전 속도를 제어하기 위해 해저 전력 케이블의 선간 전압을 바꾸는 단계를 포함하며, 상기 집합체의 상기 터빈 발전기의 회전 속도는 상기 터빈 발전기 집합체의 출력 전력에 관련된다.

이 경우, 터빈 발전기 집합체 전체의 출력이 모니터링될 수 있으며, 상기 집합체의 전체 출력을 제어하기 위해 싱글 해저 전력 송전 케이블만을 이용하여 선간 전압이 변화될 수 있다.

바람직하게는, 선간 전압의 변화는 터빈 발전기 집합체가 이용할 수 있는 조력에 비례하며, 이는 해저 전력 케이블의 선간 전압이 집합체가 이용할 수 있는 조력에 대해 전체 집합체가 생산할 수 있는 최대 전력 생산이 가능하도록 집합체 내 터빈 발전기 각각에 최적의 팁-스피드를 제공하도록 하기 위함이다.

바람직하게는, 선간 전압의 변화는 터빈 발전기가 이용할 수 있는 조력에 비례하며, 이는 해저 전력 케이블 각각의 선간 전압이 집합체가 이용할 수 있는 조력에 대해 집합체 내 터빈 발전기 각각에 최적의 팁-스피드 비를 제공하기 위함이다.

이는, 일반적 조류 조건일 때 집찹체로부터 추출될 수 있는 최대 전력량의 생산을 보장하기 위해 집합체의 선간 전압이 바뀔 수 있다는 것을 보장한다. 이것이 터빈 발전기의 일부 또는 아마도 전부가 그들의 특정 최적점(optimum point)에서 작동되지 않는다는 것을 의미하더라도, 집합체를 제어하기 위해 싱글 전력 케이블을 사용할 때 집합체의 선간 전압은 최대가 되는 것을 보장한다. 또한, 선간 전압의 변화는 반파 반일주조 신호(half-wave sinusoidal signal)를 따르라고 말할 수 있음이 이해되며, 이것이 조력의 썰물과 밀물(ebb and flow) 크기와 나란히 변함에 따라 변한다.

다른 실시예에서, 상기 제어 방법은 해상 조력 터빈 발전기 집합체의 출력 전력을 원거리 변전소에서 원거리 제어하는 방법을 제공하며, 집합체 내 터빈 발전기 각각은 터빈 발전기에서 원거리 변전소로 전력을 전송하는 해저 전력 케이블을 각각 구비한다. 이러한 방법은 집합체 내의 터빈 발전기 각각의 회전 속도를 제어하기 위해 해저 전력 케이블 각각의 선간 전압을 바꾸는 단계를 포함하며, 터빈 발전기의 회전 속도는 터빈 발전기의 출력 전력에 관련된다.

터빈 발전기 집합체는 하나 이상의 터빈 발전기를 포함할 수 있음이 이해된다.

바람직하게는, 선간 전압의 변화는 터빈 발전기가 이용할 수 있는 조력에 비례하며, 이는 해저 전력 케이블 각각의 선간 전압이 집합체가 이용할 수 있는 조력에 대해 집합체 내 터빈 발전기 각각에 최적의 팁-스피드 비를 제공하기 위함이다.

바람직하게는, 터빈 발전기의 회전 속도를 제어하기 위해 해저 전력 케이블의 선간 전압을 바꾸는 것은 터빈 발전기에서 이용할 수 있는 예상 조력에 기초할 수 있다.

선간 전압의 조정을 이용할 수 있는 예상 조력 크기에 기초한다면, 예상 조석 등과 관련하여 알고 있는 지식을 바탕으로, 발전기 작동의 간단한 자동 제어를 가능하게 한다. 바람직하게는, 주어진 선간 전압 기준점(set point)에서 생산된 전력량은 그 순간에 그 기준점에서 예상되는 전력량과 비교된다. 조력 에너지의 예측 가능성과 함께, 날짜와 시간을 추적함으로써, 예상 전력량의 견적이 데이터베이스로부터 얻어질 수 있으며, 제어 시스템과 터빈 발전기 집합체가 정확히 작동하는지 모니터하기 위한 방법을 제공하기 위해 비교될 수 있다.

또한, 하나 이상의 터빈 발전기에서 원거리 변전소로 전력을 전송하는 하나 이상의 해저 전력 케이블을 이용하여, 하나 이상의 해상 조력 터빈 발전기에 의해 생산된 출력 전력을, 원거리 변전소에서 원거리 제어하는 방법이 제공된다. 이러한 방법은, 하나 이상의 터빈 발전기의 회전 속도를 제어하기 위해 해저 전력 케이블의 선간 전압을 바꾸는 단계를 포함하며, 터빈 발전기의 회전 속도는 하나 이상의 터빈 발전기에 의해 생산된 출력 전력에 관련된다. 상기 방법은, 상기 하나 이상의 터빈 발전기에 의해 생산된 출력 전력이 정의된 출력 전력 크기 이하로 떨어질 때, 상기 해저 전력 케이블의 최소 선간 전압 크기를 유지하는 단계를 포함한다.

해저 전력 케이블에서 최소 전압 크기를 유지함에 따라, 휴조(slack tide) 기간 동안 케이블 내 결함 상태를 모니터링할 수 있다. 또한, 전력 케이블의 전압의 변이 범위가 줄어듦에 따라, 전력 케이블에 작용하는 전기적 스트레스가 감소되며, 케이블의 수명을 연장시킬 수 있다.

바람직하게는, 선간 전압의 변화는 터빈 발전기가 이용할 수 있는 조력에 비례하며, 상기 방법은, 터빈 발전기에서 이용할 수 있는 조력이 터빈 발전기의 컷 인 스피드(cut-in speed) 이하로 떨어질 때, 상기 해저 전력 케이블의 최소 선간 전압 크기를 유지하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 선간 전압은 제1 값과 제2 값 사이에서 변동하며, 상기 제1 값은 제1 값에 상응하며, 상기 제1 값 이하에서는 상기 하나 이상의 터빈 발전기에 의해 전력이 생산되지 않으며, 상기 제2 값에서는 상기 하나 이상의 터빈 발전기에 의해 최대 전력이 생산된다.

바람직하게는, 상기 최소 선간 전압 크기는 상기 터빈 발전기의 최대 전압의 25% 내지 35% 사이이다.

또는, 상기 최소 선간 전압 크기는 개방 회로 또는 역류(runback) 작동기간에 더 높을 수 있다. 또한, 최소 크기가 최고 전압의 50% 내지 60% 수준까지 높은 경우가 있을 수 있다. 또한, 터빈 발전기에 의해 생산된 전력이 영점(zero)에 도달하기 전(즉, 이용가능한 조력이 터빈 발전기의 컷 인 스피드에 도달하기 전)에 선간 전압 크기가 최소 크기에서 유지될 수 있음이 이해된다.

바람직하게는, 상기 방법은 (ⅰ) 상기 하나 이상의 해상 조력 터빈 발전기에서 이용할 수 있는 조력을 나타내는 신호를 모니터링하는 단계-상기 신호는 상기 해저 전력 케이블을 통해 상기 원거리 변전소에 수신됨-; (ⅱ) 상기 원거리 변전소에서 상기 해저 전력 케이블의 선간 전압을 조정하는 단계-상기 선간 전압은 이용할 수 있는 조력이 감소하면 감소하며, 상기 선간 전압은 이용할 수 있는 조력이 증가하면 증가함-; (ⅲ) 상기 해저 전력 케이블의 선간 전압 크기는 이용할 수 있는 조력에 비례하여 변화하도록, 단계 (ⅰ) 내지 단계(ⅲ)를 반복하는 단계를 포함하며, 상기 방법은 (ⅳ) 언제든지 상기 하나 이상의 해상 조력 터빈 발전기에서 이용할 수 있는 조력이 상기 조력 터빈 발전기의 컷 인 스피드(cut-in speed) 이하로 떨어질 때에는 상기 해저 전력 케이블의 최소 선간 전압 크기를 유지하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은, 상기 해저 전력 케이블의 최소 선간 전압 크기를 유지하는 동안, 상기 해저 전력 케이블 내 결함의 존재를 확인하기 위해 상기 해저 전력 케이블에 의해 형성된 회로의 상태(state)를 모니터링하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은, 집합체에서 원거리 변전소로 전력을 전송하는 해저 전력 케이블을 이용하여 상기 해상 조력 터빈 발전기 집합체의 출력 전력을 상기 원거리 변전소에서 원거리 제어하는 방법을 제공한다. 이러한 방법은, 해상 조력 터빈 발전기 집합체의 터빈 발전기의 회전 속도를 제어하기 위해 해저 전력 케이블의 선간 전압을 바꾸는 단계-상기 집합체의 상기 터빈 발전기의 회전 속도는 상기 터빈 발전기 집합체의 출력 전력에 관련됨-를 포함한다. 상기 방법은, 상기 하나 이상의 터빈 발전기에 의해 생산된 출력 전력이 정의된 출력 전력 크기 이하로 떨어질 때, 상기 해저 전력 케이블의 최소 선간 전압 크기를 유지하는 단계를 포함한다.

도 1은 공지된 수력 터빈 발전기를 도시한 것이고,
도 2는 도 1의 발전기의 일부 단면도를 도시한 것이며,
도 3은 육상(on-shore) 변전소에 연결된 도 1의 발전기를 도시한 것이며,
도 4도 서로 다른 조류 크기에 따라 샘플 터빈 발전기에 대한 몇 가지 토크 속도 곡선을 나타낸 그래프이며,
도 5는 샘플 터빈 발전기에 대한 전압 및 전류 그래프이며,
도 6은 본 발명의 방법에 대한 샘플 제어 알고리즘을 도시한 것이며,
도 7은 조류의 속도에 대해 해저 전력 케이블의 송전 선간 전압의 샘플 편차를 나타낸 그래프이며,
도 8은 터빈 발전기에서 조류 속도에 대해 터빈 발전기의 최적의 팁-스피드을 나타낸 그래프이며,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 24시간 동안 반일의 조류에서 샘플 조류 흐름 조건으로 해상(off-shore) 조력 터빈 발전기에 결합된 해저 전력 케이블에 적용된 선간 전압을 나타낸 그래프이다.

도 2를 참고하면, 해상 조력 터빈 발전기(10)는 조수 지역에 설치된다. 이러한 발전기(10)는 해저 전력 케이블(24)를 통해 육상 전력 변전소(22)에 연결된다. 이러한 변전소(22)는 수력 발전기 회로망과 전기 분배 송전시스템(26) 간에 인터페이스(interface)를 제공한다. 전력 케이블(24)은 발전기(10)에서 생산된 전력을 해상 터빈(10)에서 육상 변전소(22)까지 전송한다. 일반적으로, 이러한 터빈(10)에서 생산된 교류전력은 전력 케이블(24)을 통해 전송되기 전에 직류로 정류된다.

도 2에 도시된 시스템은 싱글 수력 터빈 발전기(10)를 도시하고 있으나, 조력 터빈 발전기(10) 집합체의 일부로서 해저 전력 케이블(24)이 다른 터빈 발전기들에 연결될 수 있음이 이해된다. 터빈 발전기(10) 집합체는 병렬로 연결된 다수의 발전기들을 포함하며, 이러한 다수의 발전기들은 동일한 전력 케이블에 전력을 공급한다. 또는, 터빈 발전기(10) 집합체는 동일한 조수 지역에 위치한 다수의 발전기들을 포함할 수 있으며, 이러한 다수의 발전기들은 일련의 전력 케이블들에 전력을 공급한다.

이러한 집합체 내 발전기들에 의해 생산된 누적 전력은 싱글 전력 케이블(24)를 통해 육상 변전소(22)로 전송될 수 있다. 또는, 집합체 내 각각의 터빈 발전기(10)는 각 발전기(10)와 연동된 각각의 해저 전력 케이블(24)을 통해 육상 변전소(22)에 연결될 수 있다.

이러한 육상 변전소(22)는 적절한 전력 변환 및 전력 변형 장치를 포함한다. 전력 변환 장치는 해저 전력 케이블(24)의 직류 선간 전압(line voltage)을 바꾸도록 작동할 수 있는 제어기를 포함할 수 있다. 이러한 시스템의 바람직한 작동에서, 케이블(24) 상의 직류 전압의 변화는 발전기(10)에서 사용할 수 있는 조력 전력량에 비례하여 수행된다. 최적의 작동을 위해, 발전기(10)의 출력 전력은 강한 조수 조건에서는 고압으로 케이블(24)을 따라 전송되며, 약한 조수 조건에서는 저압으로 전송된다. 유도된 전압은 전력을 먼 거리(즉, 먼 해상의 조력 발전기 집합체로부터 육상의 변전소 및 공급 송전시스템)로 전송하기에 적당하고 충분히 높은 수준임이 이해된다.

특정 조류 크기 이상에서, 터빈의 회전 속도는 터빈 발전기(10)가 작동하도록 허용된 전압에 비례한다. 이러한 조류로부터 최대 전력을 지속적으로 뽑아내기 위해서, 터빈을 고정된 팁-스피드 비에서 작동시킬 필요가 있다. 이러한 팁-스피드 비는 블레이드의 팁(tip)의 회전 속도와 조류의 실제 속도 간의 비율이다. 만약 팁의 속도가 조류 속도와 정확하게 같다면, 팁-스피드 비는 1이 된다. 특정 터빈 발전기의 최적의 팁-스피드 비는 이러한 특정 터빈의 블레이드(18)의 디자인에 의해 결정된다.

따라서, 터빈 발전기(10)의 최적의 작동을 보장하기 위해, 조류 속도에 비례하여 회전 속도를 바꾸는 것이 바람직하다. 회전 속도가 제어됨에 따라, 발전기(10)의 출력 전력도 발전기(10)가 사용할 수 있는 조력에 대해 최적의 수준에서 유지될 수 있다.

회전 속도를 제어하는 것은, 싱글 터빈이 고정된 팁-스피드 비에서 작동하도록, 또는 터빈의 집합체가 그 집합체의 최적 팁-스피드 비에 가장 가깝게 작동하도록, 조류 속도에 비례하여 해저 전력 케이블(24)의 직류 선간 전압의 높낮이(크기)를 제어함으로써 제어기에 의해 성취된다.

상대적으로 일정한 조류 속도를 가진 장소에서, 터빈의 최적 회전 속도는 그 터빈의 토크 속도 곡선에 따라 달라진다.

도 4를 참조하면, 특정 터빈에 대해 4개의 서로 다른 조류 속도에서의 토크 속도 곡선이 도시되며, 터빈의 회전 속도가 바뀜에 따라 생성된 토크의 변화 및 다양한 토크 속도 곡선의 최적 포인트를 도시하고 있다. 최적 포인트를 보여주는 곡선은 전압과 전류를 나타내며, 도 5에 보다 자세히 도시된다. 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 조류 속도가 4m/s 일 때 최적의 전력 출력은 약 17 RPM의 팁-스피드에서 발생하며, 약 520 kNm의 출력 토크를 발생한다. 터빈을 17 RPM에서 작동시키기 위해, V-I 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 케이블을 4,200V에서 작동시키는 것이 요구된다. 이 포인트로부터 터빈의 팁-스피드의 어떠한 증가나 감소도 출력 전력에서 상응하는 감소를 발생시킨다.

오퍼레이터(operator)에 의한 송전 선간 전압의 수동 제어가 가능하며, 또한 예를 들어 육상 전력 변전소(22)에 위치한 프로그래머블 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller, PLC)에 구현된 제어 알고리즘 또는 다른 적절한 처리 수단을 통해 제어 동작이 자동으로 조정될 수도 있다는 것이 예측된다. 이러한 PLC 또는 처리 수단은 해저 전력 케이블(24)의 송전 선간 전압이변경되게 작동할 수 있다.

도 6을 참고하면, 샘플 제어 알고리즘이 도시된다. 이러한 알고리즘은 최적의 전력 생산을 보장하기 위해 직류 전압값 영역에 걸쳐 송전 선간 전압이 변경되게 작동할 수 있다.

알고리즘의 시작(100)시, 선간 전압은 소정의 시작 전압(X)으로 설정된다(단계 102). 다음으로, 해저 전력 케이블(24)의 설정된 선간 전압값(X)에 대해, 터빈 발전기(10)에 의해 생산된 출력 전력을 제어기로 측정한다(단계 104). 이러한 측정 작업은 소정의 시간 동안 생산된 직류 출력 전력 크기을 평균함으로써 수행될 수 있다.

이러한 특정 선간 전압 크기(X)에 대해 측정된 전력 크기가 기록된다(단계 106). 전력 케이블에서의 송전 선간 전압은 보폭 전압(step voltage, A)에 의해 증가되며, 새로운 전압 크기 Y=X+A를 생성한다(단계 108). 이런 특정 선간 전압 크기(Y)에 대해 생산된 출력 전력이 측정된다(단계 110).

다음으로, 비교 작업이 수행되며(단계 112), 선간 전압(Y)에서 측정된 출력 전력 크기와 선간 전압(X)에서 기록된 출력 전력 크기를 서로 비교한다.

현재 측정된 출력 전력의 크기가 선간 전압(X)에서 기록된 전력 크기보다 더 크다면, 이는 팁-스피드 비가 그 발전기(터빈 발전기(10)에서 사용할 수 있는 조력에 의해 결정된 부분)의 최적 팁-스피드 비에 가까워진 결과로서 선간 전압(Y) 값이 향상된 출력 발전으로 나타난 것을 의미한다.

터빈 특성 곡선의 현재 위치에 따라(도 4 참조), 송전 선간 전압의 추가적인 증가는 향상된 전력 출력으로 나타난다. 이때, 선간 전압은 추가 보폭 전압(A)에 의해 증가되며, 새로운 송전 선간 전압 크기 Z=Y+A로 나타난다(단계 114).

이러한 특정 선간 전압 크기(Z)에 대해 측정된 전력 크기가 기록된다(단계 116). 다음으로, 비교 작업이 수행되며(단계 118), 선간 전압(Z)에서 측정된 출력 전력 크기와 선간 전압(Y)에서 기록된 출력 전력 크기를 서로 비교한다.

Z에서 측정된 출력 전력이 Y에서 기록된 출력 전력보다 더 크다면, 터빈 특성 곡선에서 최적점(optimum point)에 아직 도달하지 않았다는 것이 가능하다. 이러한 알고리즘은 다시 반복될 수 있으며, X=Z가 되도록 X를 지정하며(단계 120), 출력 전력 크기의 추가 테스트를 위해 알고리즘의 단계 108로 복귀한다.

그러나, Z의 출력 전력이 Y의 출력 전력보다 더 작으면, Y의 송전 선간 전압값이 최적의 전력 생산을 제공한다는 것이 가능하며, 송전 선간 전압값(Y)은 일정 시간(T) 동안 전력 케이블(24)에서 유지되며(단계 122), 단계 122 이후에 알고리즘은 단계 104로 복귀한다.

기간(T)은, 조력 크기가 크게 변동되는 것이 얼마나 신속하게 예측되는지 그리고 해저 전력 케이블(24)의 송전 선간 전압을 바꾸는 것이 얼마나 자주(예를 들어, 5분) 요구되는지 간에 균형을 제공하기 위해 선택된다.

단계 112에서, 선간 전압(Y)에서 측정된 출력 전력 크기가 선간 전압(X)에서 측정된 출력 전력 크기보다 작다면, 이는 해저 전력 케이블(24)의 선간 전압을 올리는 것이 생산된 출력 전력의 감소로 나타나는 것을 의미한다. 그럼, 알고리즘은 송전 선간 전압을 낮추는 것이 향상된 출력 발전으로 나타나는지를 체크한다. 이것은 다시 터빈 특성 곡선 상에 현재 위치에 따라 달라진다.

먼저, 단계 124에서, 선간 전압은 Z=X-A 수준으로 감소된다. 다음으로, 단계 126에서, 제어기가 선간 전압(Z)에서 생산된 출력 전력을 측정한다. 다음으로, 선간 전압(X)에서 측정된 출력 전력 크기와 선간 전압(Z)에서 측정된 출력 전력 크기의 비교가 이루어진다(단계 128).

선간 전압(Z)에서 측정된 출력 전력 크기가 선간 전압(X)에서 측정된 출력 전력 크기보다 작으면, 최적의 출력 전력이 X의 선간 전압 크기에서 생산될 수 있는 것으로 본다. 따라서, 선간 전압값 X는 일정 기간(T) 동안 전력 케이블(24)에서 유지되며(단계 131), 단계 131 이후에 알고리즘은 단계 104로 복귀한다.

선간 전압(Z)에서 측정된 출력 전력 크기가 선간 전압(X)에서 측정된 출력 전력 크기보다 크면, 송전 선간 전압 크기의 추가 감소가 생산된 출력 전력의 상응하는 증가로 나타나는 것이 가능하다(도 3 참조).

먼저, 송전 선간 전압은 새로운 크기로 감소되며, X=Z-A로 지정된다(단계 130). 이 크기에서 생산된 출력 전력은 선간 전압 크기(X)에서 측정된다(단계 132). 단계 134에서, 선간 전압(X)에서 측정된 출력 전력 크기와 선간 전압(Z)에서 기록된 출력 전력 크기 간에 비교가 이루어진다.

선간 전압(Z)에서 측정된 출력 전력 크기가 선간 전압(X)에서 측정된 출력 전력 크기보다 더 크다면, 선간 전압(Z)은 사용할 수 있는 조력의 현재 크기에서 최적의 전력 발전을 나타내는 것이다. 따라서, 송전 선간 전압이 Z크기로 다시 증가되며(단계 136), 선간 전압값 Z는 일정 기간(T) 동안 전력 케이블(24)에서 유지되며(단계 138), 단계 138 이후에 추가 모니터링을 위해 알고리즘은 단계 104로 복귀한다.

그러나, 더 감소된 선간 전압값을 위해 출력 전력이 계속 증가되면, 알고리즘은 최적의 전력 발전에 도달할 때까지 송전 선간 전압 크기를 계속 감소시킨다(단계 140, 142).

이와 같은 상술한 알고리즘의 사용은, 최적 전력 발전이 지속적으로 유지되는 것을 보장하기 위해 송전 선간 전압 크기의 지속적인 변화를 야기한다.

도 7을 참고하면, 샘플 조력 터빈 발전기 시스템에 대한 그래프가 도시되며, 조류값 영역에서 최적의 선간 전압 크기를 도시한다. 그래프로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 최적 전압은 조류 속도가 증가함에 따라 증가하며, 이는 동일한 최적 팁-스피드 비를 유지하기 위해 터빈이 보다 높은 RPM에서 작동하는 것이 필요하기 때문이다.

도 8을 참고하면, 샘플 터빈에서 조류 속도에 따른 샘플 터빈의 최적 터빈 RPM 크기를 나타낸 그래프가 도시된다. 최적의 팁-스피드 비를 유지하기 위해 이러한 상관관계는 따라야한다. 조력과 회전 속도 간에 이러한 선형 상관관계는 이 그래프에서 쉽게 확인할 수 있다. 그러나, 예를 들어 3노트(knot)의 고정된 조수에서, 약 4.5 RPM 내외에서의 터빈의 회전 속도의 어떠한 변화도 최적 전력 출력 미만으로 이어진다(앞의 도 4 참조).

도시된 샘플 알고리즘은 최적 전력 생산을 위한 송전 선간 전압을 찾기 위한 것이며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 이러한 알고리즘의 다른 변형도 구현될 수 있음이 이해된다. 예를 들어, 전송 제한으로 인해 필요할 때 발전 출력을 감소시키기 위해 동일한 제어 시스템이 사용될 수도 있으며, 송전 시스템 오퍼레이터(예를 들어, 국가 송전 시스템 오퍼레이터)가 이러한 전송 제한이 처리될 때까지 출력 전력을 일시적으로 런백(run back)하거나 감소시킬 것을 요청할 수 있다. 이러한 요청의 접수시에, 육상 제어시스템은 이에 상응하여 선간 전압을 조정하며, 출력 전력 크기가 요구수준에 도달할 때까지 터빈 단지를 그들의 최적 팁-스피드 비에서 이격시킨다. 오퍼레이터로부터 제한이 제거되면, 터빈 단지는 정상 작동으로 복귀할 수 있다.

또한, 송전 선간 전압 크기의 수동 제어가 가능하도록, 이러한 알고리즘은 오퍼레이터에 의해 언제든지 중간에 간섭될 수 있음이 이해된다.

이러한 알고리즘은, 터빈 발전기가 항상 그들의 최적 팁-스피드 비에서 작동하도록 선간 전압이 조정되는 것을 보장하기 위해, 추가 입력 신호(예를 들어, 터빈 발전기 상류의 조류 속도 센서로부터의 출력)를 수신할 수 있게 변형될 수도 있다.

또한, 다른 실시예에서는, 해저 전력 케이블의 선간 전압의 변화는 터빈 발전기에서 이용할 수 있는 예상 조력에 기초할 수 있다. 예를 들어 조류 차트를 통해, 조력의 크기가 상대적으로 용이하게 예측될 수 있는 지역에서는, 최상의 작동을 보장하기 위해, 선간 전압의 조정을 예측된 조력 크기에 기초하는 것이 가능할 수 있다. 터빈 발전기 설치 위치의 조류 흐름에 대해 주어진 충분한 정보와 함께, 휴조(slack tide)에서 허용된 최소 RPM/전압과 주어진 날의 예상 최고 조류 속도에 의해 결정된 그 날의 최대 전압/rpm과 함께, 봄철(spring) 기간 중 조류에서 발생하는 1년 중 최대 전압과 함께, 적당한 터빈 RPM을 맞추기 위해, 선간 전압은 매 6시간마다 간단히 변경될 수 있다.

또한, 예를 들어 터빈이 멈출 수 있을 정도로 의도적으로 선간 전압을 바꿈으로써, 터빈 발전기의 회전 속도의 원거리 제어가 터빈 자체의 회전을 정지시키는데 사용될 수 있음이 이해된다. 특정 조류 속도를 위해, 선간 전압을 증가시키는 것이 실제로는 이용할 수 있는 전력량을 감소시킬 수 있다는 것을 주목해야한다(도 4 참조). 터빈이 느려지는 것과 함께 전력 출력에서 상대적으로 큰 변화가 초래될 수 있으므로, 선간 전압을 감소시키는 것은 터빈을 정지시킬 위험을 증가시킨다. 최적 팁-스피드 이상으로 터빈 속도를 증가시키는 것은 전력 출력에서 더 점진적인 감소로 나타날 수 있으며, 이는 이런 제어를 구현하기 위해 보다 바람직한 방법일 수 있다.

다른 실시예에서는, 이런 방법이, 휴조에서 케이블 손상 감지와 관련된 문제를 해결하는데 그리고 사용된 부품의 수명을 연장하는 관점에서 해저 케이블에 가해지는 스트레스를 줄이는데 적용될 수 있다.

조류 지역에서, 이용가능한 조력의 크기는 조류 주기, 즉 수위가 증가할 때(상승 조류, 만조로 불림)나 수위가 감소할 때(하강 조류, 간조로 불림)에 따라 바뀐다.

만조에서, 조류는 최고 만조 수위에 도달할 때까지 점진적으로 상승한다. 조류의 전력 크기는 바다가 만조에서 그 가장 최고 높이에 도달할 때까지 점진적으로 감소한다. 이때, 조류는 그 가장 최저점에 도달하며, 이것을 휴조(slack tide)라고 부른다. 휴조에 도달하면, 조류의 방향은 반대로 전환되며, 간조에 진입한다.

만조와 유사하게, 간조에서 조류는 최고 간조 수준에 도달할 때까지 점진적으로 증가한다. 이런 조류의 전력 크기는 바다가 간조에서 그 가장 최저 높이에 도달할 때까지 점진적으로 감소한다. 간조에서, 조류는 다시 느려지며, 조류의 방향은 반대로 전환되며, 만조가 된다.

이러한 주기는 스스로 지속적으로 반복되며, 반일주조(semidiurnal tide, 하루 두 번의 만조와 두 번의 간조)로 하루에 두 번 발생하거나, 일주조(diurnal tide, 하루에 한 번의 조수 주기)로 하루에 한 번 발생한다.

위에 서술된 제어 방법을 엄격히 적용하는 것은, 이용할 수 있는 조력의 크기에 상호 관계에 있는 조수 주기 동안 0V에서 최대 전압까지 해저 전력 케이블의 선간 전압을 변동시키는 것, 즉 반일주조에 대해 매 6시간마다 또는 일주조에 대해 매 12시간마다 변동시키는 것을 포함한다.

이러한 방법에는 몇 가지 단점이 있다. 일반적으로, 해저 전력 케이블은 예를 들어 낚시 장비나 환경적 조건 등에 의해 야기되는 파손과 같은 결함에 대해 약점이 있다. 만약 케이블의 선간 전압이 0V일 때 케이블 결함이 휴조 기간에 발생하면, 이러한 결함이 쉽게 감지되지 않을 수 있다. 이 경우, 조력의 크기가 조수 주기의 일부로서 상승하기 시작하고 전력 생산이 재개됨에 따라, 해저 전력 케이블의 감지되지 않은 결함이 이 케이블에 추가 손상을 야기한다. 이러한 손상은 결함 영역에서 최초로 발생하지만, 전력 생산이 계속 지속된다면 케이블에 치명적인 손상을 초래한다. 이러한 상황이 발생하면, 전체 케이블의 교체가 필요할 수 있으며, 수리 및 교체를 위해 상당한 비용과 시간이 소요된다.

또한, 케이블 절연에서 전기적 스트레스의 지속적 변화는, 케이블 절연이 지속적으로 편극(polarisation) 손실을 겪게 됨에 따라, 그 수명을 단축한다.

강화된 제어 방법에서는, 이용할 수 있는 조력이 임계값(threshold level) 이하로 떨어지면 고정 전압이 전력 케이블에 인가되는 추가 조건과 함께, 해저 전력 케이블의 선간 전압은 해상 발전기에서 이용할 수 있는 조력의 크기에 따라 변동된다. 이러한 고정 전압은 이용할 수 있는 조력이 임계값 이상으로 상승할 때까지 전력 케이블에서 유지된다.

임계값은 조력의 아무 값에서 선택될 수 있으나, 조력(또는 조류 속도)의 그 값(터빈 발전기가 전력을 추출할 수 없는 값 이하)이 바람직하다. 이러한 값은 터빈의 컷 인 스피드(cut-in speed)라고 불린다.

터빈의 컷 인 스피드 이하에서는 터빈에 의해 전력이 생산될 수 없으므로, 터빈에 의해 생산될 수 있는 에너지의 총 크기에서는 손실이 없다. 그러나, 해저 전력 케이블에서 고정 전압을 유지하는 것은, 결함이 즉시 나타나지므로, 케이블 결함의 신속한 발견을 가능하게 한다. 일단 감지되면, 케이블에 추가 손상이 있기 전에(즉, 발전이 재개되기 전에) 결함이 있는 케이블은 발전 송전 시스템에서 쉽게 격리될 수 있다. 이러한 방법을 활용하는 것은, 전체 케이블의 교체 가능성에 비해, 손상이나 파손이 발생할 때, 케이블의 결함 주변의 작은 부분만이 수리될 필요가 있다는 것을 의미한다.

이러한 방법의 또 다른 장점은 케이블에 가해지는 전기적 스트레스의 감소에 따른 증가한 케이블 수명을 포함한다. 또한, 발전 시스템에 사용되는 전력 변환 장비나 다른 전기적 부품들은 감소된 작동 범위를 가지도록 설계될 수 있다. 또한, 휴조 기간 동안(즉, 최대 발전 출력 전에) 결함의 조기 발견은 송전 시스템 오퍼레이터에게 조력 발전소에 감량이 있을 거라는 것을 미리 알려주며, 부족분을 메우기 위해 대체 발전 시스템이 고용될 수 있다.

케이블 내 결함의 존재를 감지하기 위해, 시스템 어스 포인트(system earth point)가 육상에 위치하며 높은 임피던스를 통해 연결된다. 이러한 임피던스에 걸쳐서 전압이 측정될 수 있으며, 건강한 조건(즉, 결점이 없는 조건)에서는 영점(zero)이 예상된다. 그러나, (예를 들어, 디퍼렌셜 프로텍션(differential protection), 과전류/어스 결점 부족 전압, 중성 전압 변위 등과 같은) 케이블이나 라인의 결점을 감지하는데 사용될 수 있는 다양한 다른 방법이 존재하다는 것이 이해된다. 이러한 모든 보호 방법들은, 결함에 의한 상태 변화를 감지하기 위해 회로가 활성 상태(live state)일 것을 요구한다.

도 9를 참고하면, 샘플 조류 조건에서, 반일주조로, 24시간 동안, 해상 조력 발전기에 결합된 해저 전력 케이블에 인가된 선간 전압을 나타낸 그래프가 도시된다. 조류 속도(즉, 조력의 크기)가 최고 만조('A'로 표시)와 최고 간조('B'로 표시) 사이에서 변함에 따라, 해저 전력 케이블에 인가된 전압이 이에 상응하여 변화는 것이 그래프로부터 확인될 수 있다. 그러나, 일단 조류 속도가 약 0.7m/s (즉, 특정 터빈의 컷 인 스피드) 이하로 떨어지면, 케이블 선간 전압은 약 1500V에서 유지된다. 일단 조류 속도가 이러한 컷 인 스피드 이상으로 회복되면, 선간 전압이 이에 상응하여 다시 변동되며, 전력 발전이 재개될 수 있다.

해저 전력 케이블에 인가된 특정 고정 전압은 사용된 터빈 발전기의 디자인에 따라 달라진다는 것이 이해된다. 컷 인 스피드는 최대 전압의 약 30%가 바람직하다. 예를 들어, 500V 기계에 대해 컷 인 스피드에 상응하는 전압은 약 150V이며, 3300V 기계에 대해 컷 인 스피드에 상응하는 전압 크기는 약 990V이다.

또한, 이러한 강화 방법이, 싱글 해저 전력 케이블을 사용하여 터빈 발전기 집합체을 제어하는 상황에도 적용될 수 있음이 이해된다. 이 경우, 컷 인 스피드는 조력의 크기에 상응하며, 집합체에서 추출된 전력은 조력의 크기 이하에서 0W에 도달한다.

강화된 제어 방법의 사용은, 케이블의 수명을 연장하고 결함이 있는 또는 파손된 케이블을 신속히 감지하는 수단을 제공하기 위해, 해저 전력 케이블에 전압을 항상 유지함으로써, 더욱 신뢰할 수 있는 싱글 터빈 발전기의 작동 방법 또는 터빈 발전기 집합체의 작동 방법을 가능하게 한다.

본 발명은 여기에 서술된 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정되거나 변형될 수 있다.

Claims (8)

1. 하나 이상의 해상 조력 터빈 발전기의 회전 속도를 제어하기 위해 해저 전력 케이블의 선간 전압을 바꾸는 단계-상기 터빈 발전기의 회전 속도는 상기 하나 이상의 터빈 발전기에 의해 생산된 출력 전력에 관련됨-를 포함하며,
   상기 하나 이상의 터빈 발전기에 의해 생산된 출력 전력이 정의된 출력 전력 크기 이하로 떨어질 때, 상기 해저 전력 케이블의 최소 선간 전압 크기를 유지하는 단계를 포함하는,
   상기 하나 이상의 터빈 발전기에서 원거리 변전소로 전력을 전송하는 상기 하나 이상의 해저 전력 케이블을 이용하여 상기 하나 이상의 터빈 발전기에 의해 생산된 출력 전력을 상기 원거리 변전소에서 원거리 제어하는 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 선간 전압의 변화는 상기 터빈 발전기에서 이용할 수 있는 조력에 비례하며,
   상기 터빈 발전기에서 이용할 수 있는 조력이 상기 터빈 발전기의 컷 인 스피드(cut-in speed) 이하로 떨어질 때, 상기 해저 전력 케이블의 최소 선간 전압 크기를 유지하는 단계를 더 포함하는 방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 선간 전압은 제1 값과 제2 값 사이에서 변동하며,
   상기 제1 값은 제1 값에 상응하며, 상기 제1 값 이하에서는 상기 하나 이상의 터빈 발전기에 의해 전력이 생산되지 않으며,
   상기 제2 값에서는 상기 하나 이상의 터빈 발전기에 의해 최대 전력이 생산되는 방법.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 최소 선간 전압 크기는 상기 터빈 발전기의 최대 전압의 25% 내지 35% 사이인 방법.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   (ⅰ) 상기 하나 이상의 해상 조력 터빈 발전기에서 이용할 수 있는 조력을 나타내는 신호를 모니터링하는 단계-상기 신호는 상기 해저 전력 케이블을 통해 상기 원거리 변전소에 수신됨-;
   (ⅱ) 상기 원거리 변전소에서 상기 해저 전력 케이블의 선간 전압을 조정하는 단계-상기 선간 전압은 이용할 수 있는 조력이 감소하면 감소하며, 상기 선간 전압은 이용할 수 있는 조력이 증가하면 증가함-;
   (ⅲ) 상기 해저 전력 케이블의 선간 전압 크기는 이용할 수 있는 조력에 비례하여 변화하도록, 단계 (ⅰ) 내지 단계(ⅲ)를 반복하는 단계를 포함하며,
   상기 방법은,
   (ⅳ) 언제든지 상기 하나 이상의 해상 조력 터빈 발전기에서 이용할 수 있는 조력이 상기 조력 터빈 발전기의 컷 인 스피드(cut-in speed) 이하로 떨어질 때에는 상기 해저 전력 케이블의 최소 선간 전압 크기를 유지하는 단계를 더 포함하는 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 해저 전력 케이블의 최소 선간 전압 크기를 유지하는 동안, 상기 해저 전력 케이블 내 결함의 존재를 확인하기 위해 상기 해저 전력 케이블에 의해 형성된 회로의 상태(state)를 모니터링하는 단계를 더 포함하는 방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   해상 조력 터빈 발전기 집합체의 터빈 발전기의 회전 속도를 제어하기 위해 해저 전력 케이블의 선간 전압을 바꾸는 단계-상기 집합체의 상기 터빈 발전기의 회전 속도는 상기 터빈 발전기 집합체의 출력 전력에 관련됨-를 포함하며,
   상기 해상 조력 터빈 발전기 집합체에 의해 생산된 출력 전력이 정의된 출력 전력 크기 이하로 떨어질 때, 상기 해저 전력 케이블의 최소 선간 전압 크기를 유지하는 단계를 포함하는,
   상기 집합체에서 원거리 변전소로 전력을 전송하는 상기 해저 전력 케이블을 이용하여 상기 해상 조력 터빈 발전기 집합체의 출력 전력을 상기 원거리 변전소에서 원거리 제어하는 방법.
   
8. 전술한 항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 터빈 발전기의 회전 속도를 제어하기 위해 상기 해저 전력 케이블의 선간 전압을 바꾸는 단계는, 상기 터빈 발전기에서 이용할 수 있는 예상 조력에 기초하는 방법.
   

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