KR20200015719A - 변전소, 설치 및 구현 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 특히, 풍력 발전 단지(wind farm)의 풍력 터빈에 의해 생산된 전기의 전압을 높이거나 낮추어 전기 분배 네트워크로의 이의 송전을 보장하도록 구성된 상기 풍력 발전 단지를 위한 변전소(1A, 1B, 1C)에 관 한 것으로, 이는

모듈(3)을 포함하고,

은 적어도 2인 정수이고, 이 모듈들(3)은 형상과 외부 치수에 있어서 동일하고, 각각의 모듈(3)은 상기 전압을 높이거나 낮추도록 구성된 적어도 하나의 전기 변압기(T)를 포함하고, 이 모듈들(3)은 상기 네트워크에 각각의 변압기(T)의 전력의 합과 동일한 전체 전력을 전달할 수 있도록 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

변전소, 설치 및 구현 방법

본 발명은, 특히, 풍력 터빈에 의해 생산되는 전기의 전압을 높이거나 낮추고 분배 그리드로 최소한의 손실로 이를 송전할 수 있게 하도록 구성된 풍력 발전 단지(wind farm)를 위한 변전소에 관한 것이다. 유익하게는, 본 발명은 육상(onshore) 또는 해상(offshore) 에너지 생산에 적용된다.

해상 적용에 대한 분야가 아래에서 더욱 특별히 상술될 것이다.

해상 풍력 발전 단지는 다양한 개수의 풍력 터빈으로 구성된다. 이 풍력 터빈의 단위 전력도 가변적이다. 이것은 종종 메가 와트(MW)로 표시되며 범위가 일반적으로 200 MW 내지 900 MW로 변동하는 풍력 발전 단지의 총 전력(total power)이라 한다.

전압이 최적 성능(출발지와 도착지 사이의 손실 감소)으로 송전되기 위해서는, 이를 높이는 것이 필요하다(예를 들어, 33kV/220kV). 따라서, 변압기 스테이션 또는 변전소("해상 변전소(Offshore Sub-Station)"에 대한 "OSS")가 필요하다. 이는 주로 적어도 하나의 변압기와 이의 적절한 동작, 유지 보수, 제어, 안전, 그리드 연결 및 선상 접근(access on board)을 위하여 필요한 모든 설비 물품(item)으로 구성된다.

"에너지 전환(energy transition)"이라 불리는 현재 시기는, 본질적으로, 화석 및/또는 오염원(석유, 석탄, 원자력)을 대체하여, 재생 가능한 공급원(바람, 유동(current), 조류, 태양 등)으로부터 점점 더 많은 전기를 생산하는 경향이 있다는 사실을 특징으로 한다.

이 에너지 전환은 강력한 산업적 해결 방안이 시장에서 사용 가능하여 현재 에너지와 경쟁할 수 있게 하는 경우에만 가능할 것이다. 따라서, 이들 사이의 에너지 비용은 €/kWh 단위의 LCOE("레벨화된 에너지 비용(Levelized Cost of Energy")에 의해 비교된다.

따라서, 시장은 해상 풍력으로부터의 에너지 비용에서의 상당한 감소를 기대하고 있다.

변전소는 일반적으로 보통 "기계적으로 용접된(mechanically welded)" 종류의 구조, 전기 설비 물품(약어로 "GIS"로 알려진 스위치 보드, 변압기 등), 승강 기구(lifting), 소방 설비, 이 자체의 추가적인 필요(크레인의 운전 등)를 위한 에너지 생산 설비 물품 및 보조적 구조 요소(계단, 사다리 등)를 포함한다.

해상 풍력의 분야는 주로 다음을 특징으로 한다:

▶ 점점 더 많은 상당한 전력을 생성하는 매우 강력한 터빈(전력 > 5 MW)의 사용;

▶ 매우 많은 개수의 풍력 터빈(> 50 풍력 터빈);

▶ 해상 운송 및 설치를 위한 실질적인 자원;

▶ 매우 극심한 환경 조건(토양, 팽창, 유동(current), 바람 등);

▶ 지상에서보다 더 엄격한 규제 요건(피로 강도, 안전 등);

▶ 매우 까다로운 사용 조건(유지 보수, 접근, 취급 등의 어려움).

변전소 건설에 대한 현재 관행은 각각의 고객 및 각각의 설치 현장에 특정된 변전소를 설계하는 것으로 이루어진다. 따라서, 각각의 변전소는 아키텍처, 전력, 질량 및 치수의 측면에서 자신의 특성을 가진다. 따라서, 각각의 새로 건설된 변전소는, 어느 정도는, "프로토타입(prototype)"이다.

비용 절감을 추구하면서 이러한 어셈블리를 설계하기 위하여, 당해 업계에서의 통상의 기술자는 문헌 GB 253 217에 의존할 수 있다.

이 문헌은 풍력 터빈 기초부(foundation)에 변전소를 "통합"하고, 이에 의해 변전소가 기반으로 하는 추가 기초부를 제거함으로써 이익을 얻는 것을 제안한다. 그러나, 이 해결 방안은 특히 질량의 측면에서 특히 한계를 가진다. 이미 풍력 터빈으로부터 상당한 힘을 이미 받고 있는 기초부에 추가적인 힘을 발생시키는 추가적인 설비를 부가하는 것은 실제로 어렵다. 이 힘을 감소시키기 위하여, 당해 업계에서의 통상의 기술자는 전기 장비 물품을 불가피하게 제한하거나 풍력 터빈의 기초부를 상당히 강화시켜야 할 것이다.

이것은 필연적으로 이러한 해결 방안의 사용 사례를 제한하고 기껏해야 풍력 터빈 기초부에 추가될 필요가 있을 설비 물품의 개수를 상당히 증가시킬 것이다. 그러면, 당해 업계에서의 통상의 기술자가 이 해결 방안의 장점에 의문을 제기하는 것이 가능하다.

또한, 이 분야에서의 최신 기술은 다음의 문헌에 의해 예시될 수 있다: WO 2011/120591, WO 2012/144884, CN 204 126 320, CN 104　631 410, CN 203 942 186, CN 204 456 043 및 "THE TW 2.0 OFFSHORE TECHNICAL DESCRIPTION", SUSTAIN, THE WORDL SUSTAINABLE ENERGY FAIR (1999-05-15).

본 발명은, 이러한 변전소에 일반적으로 포함되는 설비 물품의 측면뿐만 아니라 특히 안전 및 유지 보수 파라미터의 측면에서도 영향을 미치지 않으면서, 전체 비용을 감소시킴으로써 변전소의 구성을 합리화함으로써 이 문제에 대한 해결 방안을 제공하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 본 발명은 주로 풍력 발전 단지(wind farm)의 풍력 터빈에 의해 생산된 전기의 전압을 높이거나 낮추어 분배 그리드로의 이의 송전을 보장하도록 구성된 상기 풍력 발전 단지를 위한 변전소에 관한 것으로,

변전소가

개의 모듈(3)을 포함하고,

은 적어도 2인 정수이고, 이 모듈은 동일한 형상과 외부 치수를 갖고, 각각의 모듈은 상기 전압을 높이거나 낮추도록 구성된 적어도 하나의 전기 변압기를 포함하고, 이 모듈들은 상기 그리드에 각각의 변압기의 전력의 합과 동일한 전체 전력을 제공할 수 있도록 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.

기본적인 기술적 아이디어는

개의 표준화된 단위 모듈로 구성되는 변전소를 제안하는 것이다.

각각의 표준화된 단위 모듈은 이의 수명 단계(phase) 동안(가장 불리한 상황을 고려하고 이에 의해 이의 사전 인증을 허용하는, 현장에서의 작동 시, 운송 동안, 설치 동안) 접할 상이한 부하를 견디도록 설계된다.

유익하게는, 모듈은 모든 종류의 설비 물품 및 연관된 보조 장치를 수용하고, 대량 생산 공정에서 제조되도록 설계된다.

결과는 현재 및 장래의 고객 요건에 완전히 응답하는 변전소이다.

이 변전소의 다른 유익하고 비한정적인 특징에 따르면:

● 각각의 모듈은 여러 방(room)의 배열을 포함하고, 이 배열은 모듈마다 동일하다;

● 각각의 모듈은 여러 방의 배열을 포함하고, 제1 및 제2 모듈의 배열은 서로 바로 옆에 위치 설정될 때 이의 해당하는 방의 전부 또는 일부가 대칭이 되도록 반대이다;

● 각각의 모듈에는, 고압 또는 중간 전압 스위치 기어, 즉 "가스 절연식 스위치기어(Gas Insulated Switchgear)", 저압 전원 보드, 백업 전원을 위한 에너지 저장 시스템, 주변 공기 냉각 시스템, 화재 감지 및 소방 시스템, 대피 구역 중 적어도 하나의 설비 물품이 더 제공된다.

● 각각의 변압기의 전력은 150 내지 400 MW이다;

● 상기 변압기들은 동일한 전력을 가진다;

● 적어도 하나의 변압기는 다른 변압기의 전력과 상이한 전력을 가진다;

● 상기 모듈들 중 하나에는 리던던트(redundant) 변압기, 즉 다른 모듈들 중 한 모듈의 변압기의 고장의 경우에만 서비스되도록 구성된 변압기가 제공된다.

본 발명의 다른 양태는 복수의 풍력 터빈 및 이전 특징들 중 하나에 따른 적어도 하나의 변전소를 포함하는 설비에 관한 것이다.

이 설비의 다른 유익하고 비한정적인 특징에 따르면:

● 상기 변전소는 육상에 설치된다;

● 상기 변전소는 해상에 설치된다;

● 상기 변전소는 기초부(foundation) 상에, 부유하는 지지부 상에 또는 해저(seabed) 상에 놓인다;

● 상기 변전소는 "재킷(jacket)" 타입의 기초부 또는 모노파일(monopile) 상에 놓인다;

● 상기 변전소의 모듈들은 동일한 지지부 상에 또는 적어도 2개의 지지부 상에 설치된다;

● 상기 변전소의 적어도 하나의 모듈은 육상에 설치되고, 다른 모듈(들)은 해상에 설치된다.

마지막으로, 본 발명의 마지막 양태는 위에서 열거된 특징들 중 임의의 특징에 따른 변전소를 해상 현장에 설치하기 위한 방법에 관한 것이다.

이 방법의 특정 특징에 따르면:

● 상기 육상 모듈들이 연결되고, 이 모듈들은 상기 현장에 운송되고 설치된다;

● 상기 모듈들의 각각은 개별적으로 운송되어 설치되고, 이 모듈들의 연결은 상기 현장에서 수행된다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이어지는 설명을 읽는 것에 따라 명백하게 될 것이다. 이 설명은 다음의 첨부된 도면을 참조하여 이루어진다:
- 도 1은 본 발명에 따른 변전소의 3가지 예시적인 실시예의 간략화된 사시도이다;
- 도 2는 본 발명의 변전소의 통합부인 모듈에 대한 하나의 예시적인 실시예의 사시도이다;
- 도 3은 앞선 것과 유사한 도면이고, 모듈은 선택적인 추가 설비 물품이 제공되는 것으로 도시된다;
- 도 4는 또한 다른 방향을 따라 본 도 3의 모듈의 사시도이다;
- 도 5는 도 2에 도시된 것과 같은 2개의 모듈을 포함하는 변전소의 사시도이다;
- 도 6은 이전과 유사한 도면이고, 모듈에는 상기 추가 설비 물품이 제공된다;
- 도 7 및 8은 각각 도 5 및 6과 유사한 도면이고, 여기에서 모듈의 개수는 3이다;
- 도 9는 위에서 본 모듈의 방의 배열을 도시하는 도면이다;
- 도 10 및 11은 각각 2개 및 3개의 모듈을 포함하는 위에서 본 변전소의 방의 배열을 도시하는 도면이다.

위에서 나타낸 바와 같이, 본 설명은 더욱 특별하게는 해상 적용, 즉 본 발명에 따른 변전소가 해상에 위치되는 분야에 관련하여 제공된다.

그러나, 달리 언급되지 않는다면, 이하 설명되는 것은 본 발명의 변전소가 육상에 위치되는 적용예에 대하여도 적용된다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 3개의 변전소(1A, 1B, 1C)를 나타낸다.

3개의 변전소는 해상에서 도면의 더 나은 판독을 위하여 도시되지 않은 풍력 발전 단지 근처에 설치된다.

도면의 왼쪽에 보이는 변전소(1A)는 플랫폼에 상에 놓이는 두 개의 모듈(3)을 포함하며, 그 자체는 업계의 용어로 "재킷(jacket)"으로 불리는 기초부(foundation)(2A)의 상부에 위치된다. 일반적으로, 이 플랫폼의 높이는 변전소가 해수면 레벨(M)보다 훨씬 높기에는 충분하다.

"재킷"이라는 용어는 "파일론(Pylon)" 타입의 기초부를 나타내는데 사용된다. 이는 일반적으로 각각이 수직에 대하여 예각을 형성하는 동일한 경사 배향을 갖는 4개의 다리부(feet)의 세트로 구성되어, 기중기(derrick)의 구조를 닮은 어셈블리를 형성한다.

이 도면의 중간에 보이는 변전소(1B)는 이전과 동일한 종류이지만, 변전소(1A)의 모듈과 동일한 종류의 2개가 아닌 3개의 모듈을 포함한다는 점에서 다르다. 기초부(2B)는 기초부(2A)와 동일한 종류이다.

역시 3개의 모듈(3)을 포함하는 변전소(1C)에 관하여는, 이는 더 깊은 해저에 설치되도록 제공된 부유형 기초부(2C)를 포함한다. 당해 업계에서의 통상의 기술자는 가장 적합한 기초부를 어떻게 선택하는지를 알 것이다.

도시되지 않은 일 실시예에서, 변전소는 해저 상에 직접 놓일 수 있다.

물론, 모듈의 개수는 (도 1의 경우에서와 같이) 2개 또는 3개로 한정되지 않는다. 이는 더 많을 수 있다.

도 2는 본 발명의 변전소를 구성하는 모듈(3)의 가능한 예시적인 실시예를 나타낸다.

물론, 이는 간단한 예시적인 실시예이며, 다른 형태의 모듈들이 고려될 수 있다.

여기에 도시된 모듈은 평행 육면체형 사각형에 적합하다. 이것은 본질적으로 시트, 보강재(stiffener) 및 프로파일로 구성된 금속 구조물(30)로 형성된다. 이러한 구조물은 특히 강성 측면에서 특히 효율적이다.

여기에서, 모듈은 3개의 레벨 또는 층(floor)(N1, N2, N3)으로 구성된다. 물론 이 개수는 다를(더 많거나 더 적을) 수 있다.

이러한 모듈의 내부 배열은 본 설명에서 나중에 특정될 것이다.

도 2에서, 모듈(3)의 양측에 배치되고 운전자가 한 레벨에서 다른 레벨로 보통으로 이동할 수 있게 하는 2개의 계단실(31)이 있다.

도시된 예에서, 레벨(N2, N3)은 하부 레벨(N1)의 표면보다 더 적은 표면을 차지하여, 이의 상부 표면에서 플랫폼(32)을 치운다.

또한, 가장 높은 레벨의 상부 표면에서 개방하는 유지 보수 해치(hatch)(33, 34)가 있는 것이 주목된다. 이 유지 보수 해치는 도시되지 않은 패널에 의해 사용 시 닫힐 것이다.

또한, 크레인 지지부(37a)가 있는 것이 주목된다.

단지 표시를 위하여, 이러한 모듈(3)은 다음의 치수를 가질 수 있다:

- 길이: 29.5 미터;

- 폭(계단실(31) 제외): 14 미터;

- 높이: 12 미터.

이의 중량에 관하여, 모듈이 배열되고 이것이 작동되도록 하는 모든 장치들이 설치되는 것을 고려하면, 이는 대략 1000 톤이 될 수 있다.

도 3 및 4의 모듈은 도 2의 모듈과 동일하다. 그러나, 여기에서 도시된 바와 같이, 이것에는 선택 설비가 설치된다.

따라서, 션트 리액터(35)가 있는 것이 주목되며, 이의 기능은 이의 유도성 거동에 의해 그리드의 용량성 거동을 보상함으로써 그리드의 전압을 제어하는 것이며, 이는 전술한 플랫폼(32) 상에 배치되고 주변 펜스에 의해 보호된다. 또한, 도시되지 않은 패널에 의해 사용 시 닫히는 유지 보수 해치의 상부 부분이 있는 것이 주목된다. 또한, 반대측 단부에 라디에이터(360) 보호 지붕(36)이 있는 것이 주목된다.

이 지붕(36)은 백업 발전기(38) 및 고조파 필터링 시스템(39)을 위한 지지부 역할을 한다.

변전소의 요구에 맞추어진 승강 용량을 갖는 승강 크레인(37)의 지지부(37a)가 있는 것이 주목된다.

이러한 선택적인 설비 물품들로는 모듈(3)의 기본적인 형상과 치수는 변하지 않는다. 그러나, 다시 단지 표시만을 위하여, 이의 중량은 1200 톤에 달한다.

도 5는 본 발명에 따른 변전소(1A)의 하나의 가능한 실시예를 도시한다.

여기에서, 이는 도 2의 모듈과 동일한 2개의 모듈(3)로 구성된다. 이 모듈들은 이들이 동일한 형상과 외부 치수를 가질 뿐만 아니라 변전소의 구조적 강도에 필요한 이들의 배치 및 이들의 치수 설정(재료의 성질/품질, 두께, 관성 계수 등)을 가지는 의미에서 동일하다.

설명에서 나중에 알 수 있는 바와 같이, 각각의 모듈은 풍력 발전 단지에 의해 생산된 전기의 전압을 높이거나 그리드로부터 들어오고 유지 보수 기간 동안 풍력 터빈에 전력을 공급할 수 있게 하는 전압을 낮추기 위한 적어도 하나의 전기 변압기를 포함한다.

본 발명에 따르면, 이러한 모듈들은 각각의 변압기의 전력의 합과 동일한 전체 전력을 제공할 수 있도록 서로 연결된다. 따라서, 필요한 모듈들의 개수

은 각각의 모듈의 단위(개별) 전력과 원하는 전체 전력의 함수로서 결정된다.

본 명세서에서 나타낸 경우, 2개의 모듈(3)이 근접한다. 하나의 다른 실시예에서, 모듈들은 근접하지 않고 반대로 분리될 수 있다.

유사한 방식으로, 도 6에 도시된 변전소(1A)는 도 3의 모듈, 즉 자신의 선택적 설비를 갖는 모듈과 같은 2개의 모듈(3)로 이루어진다. 그러나, 단일 크레인(37)이 있는 것이 주목된다. 그러나, 필요하다면, 여기에서 크레인을 가지지 않는 모듈(3)에 제2 크레인이 제공될 수 있다.

도 7 및 8은 전술한 것과 동일한 3개의 모듈(3)로 형성된 2개의 유사한 변전소(1B)를 도시한다.

물론, 더 많은 개수의 모듈(3)을 갖는 것을 고려하는 것이 가능하지만, 이 상황은 도면들을 불필요하게 어수선하게 하지 않기 위하여 도면들에는 도시되지 않았다.

도 9는 전술한 모듈과 같은 모듈(3)의 룸(room)의 배열(4)을 개략적으로 도시한다.

또한, 이것은 다른 종류의 계획이 고려될 수 있는 일례이다.

여기에서, 전술한 레벨(N1)의 계획만이 도시된다.

따라서, 도 9는 동일한 내부 복도(5)에 의해 접근 가능한 6개의 룸(40 내지 45)의 세트를 다룬다.

이 복도가 모듈 내에 배치된다는 사실은 매번 모듈을 빠져나올 필요 없이 운전자가 방에서 방으로 안전하게 돌아다닐 수 있게 한다.

제공된 구성에서, 방(40 - 45)은 아래에서 상술되는 기능을 가진다.

방(40)은 전술한 변압기(T)를 수용한다. 이 변압기는 풍력 발전 단지의 풍력 터빈의 일부에 연결된다.

방(41)은 중간 전압 스위치 보드를 수용한다.

방(42)은 저압 시스템을 수용한다.

방(43)은 제1 저압 시스템을 복제하는 제2 저압 시스템을 수용한다.

방(44)은 고압 스위치 보드를 수용한다.

방(45)은 소방 시스템 및 공조 시스템을 수용하는 구역을 구성한다.

폐쇄된 방 내에 변압기(T)가 있는 것은 변압기가 보호되지만 외부에 위치되고 이에 따라 환경적 위험에 노출되는 알려진 변전소에 비하여 이의 수명을 상당히 증가시킬 수 있게 한다.

도 10은 2개의 모듈(3)로 이루어진 변전소(1A)의 방 배치를 개략적으로 도시한다. 또한, 도시는 메인 레벨(N1)로 제한된다.

유익하게는, 이 배열은 양 모듈(3)에 대하여 정확히 동일하다. 이러한 상황에서, 모듈(3)의 구성 및 내부 공간의 계획은 합리화될 수 있다.

도시되지 않은 일 실시예에서, 제1 및 제2 모듈(3)의 방의 배열은 서로 바로 옆에 위치 설정될 때 이의 해당하는 방들이 대칭이 되도록 반대이다. 따라서, 이 구성은, 필요한 경우에, 이러한 2개의 상이한 모듈에 속하는 동일한 기능의 방들을 더 용이하게 연결할 수 있게 한다.

다른 층에서, 다음의 구역들이 제공된다:

- 데이터 제어, 감독 및 획득을 위한 구역;

- 보조 장치(즉, 백업) 및 접지 변압기를 위한 구역;

- 백업 발전기 세트를 위한 구역;

- 안전 대피소;

- 작업장;

- 창고.

더욱이, 헬리 호이스팅(helihoisting) 영역 및 레이더 마스트(radar mast)가 예를 들어 상부 레벨의 지붕에 제공될 수 있다.

도 11은 3개의 동일한 모듈(3)을 다룬다는 점에서만 도 10과 다르다.

본 발명의 변전소에서, 바람직하게는, 변압기(T)는 동일한 전력(P)을 가진다. 그러나, 적어도 하나의 변압기가 다른 변압기의 전력과 다른 전력을 가지는 것을 고려하는 것이 가능하다.

또한, 적어도 하나의 모듈에는 리던던트(redundant) 변압기, 즉 다른 모듈들 중 하나의 모듈의 변압기(T)의 고장의 경우에만 서비스되도록 구성된 변압기가 제공될 수 있다.

위에서 이미 언급된 바와 같이, 본 발명의 변압기는 우선적으로 해상에 설치되지만, 이는 육상에 설치될 수 있다.

더욱이, 변전소의 모듈들(3)은 유익하게는 동일한 지지부 상에 설치되지만, 적어도 2개의 지지부 상에 설치될 수도 있다.

따라서, 변전소의 적어도 하나의 모듈(3)은 육상에 설치되고 다른 모듈(들)(3)은 해상에 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 변전소를 해상 현장에 설치하기 위하여, 물론, 육상 모듈들(3) 사이를 연결하고 이 모듈들 모두를 운반하여 현장에서 설치하는 것을 고려하는 것이 가능하다.

그러나, 각각의 모듈(3)을 개별적으로 운반하여 설치하고 현장에서 이들의 연결을 수행하는 것도 고려하는 것도 가능하다.

유익하게는, 각각의 모듈(3)은 150 내지 400 MV, 더욱 바람직하게는 200 MW 내지 300 MW의 전력을 제공할 수 있고, 이 모듈들은 함께 연결될 때 더 높은 전력의 "전역(global) 모듈"을 형성한다. 예를 들어, 2개의 모듈을 연결하여 300 MW 내지 600 MW 변전소를 획득하거나, 3개의 모듈을 연결하여 600 MW 내지 900 MW 변전소를 획득하는 등이 가능하다.

각각의 모듈(3)(예를 들어, 200 MW 내지 300 MW 모듈)은 논의 대상의 범위의 임의의 전기 설비를 수용할 수 있다. 이것은, 범위의 더 낮은 부분에 대하여, 전체 공정 동안, 특히, 연구, 산업화, 제조 및 설치에 있어서 획득되는 이득에 의해 상당히 보상되는 구조의 대형화를 정시적으로 생성할 수 있다. 또한, 각각의 모듈(3)은 이전에 인증되어, 상당히 더 많은 제조 시간(특히 연구에서)을 얻을 수 있으며, 이는 투자의 개시와 설치의 활성화 사이의 시간을 체계적으로 줄이고자 하고 투자에 대한 회수를 개시하는 산업 운영자에 대한 큰 이점을 갖는다.

동일한 모듈을 갖는 것은 대량 생산 공정을 개발하는 것을 가능하게 하며, 이는 당연히 비용, 수량 및 시간의 측면에서 단일의 예시적인 모듈을 구성하는 변전소 제조 공정에 비하여 더 효율적이다. (풍력 발전 단지의 환경 조건 또는 계약자의 특별 요건에 특정된) 추가 설비 물품들의 통합이 옵션의 형태로 설계 및 제조 개발로부터 제공될 수 있고, 각각의 모듈에 대한 이들의 통합은 대량 생산과 양립 가능하다.

현장에서의 설치의 측면에서, 본 발명에 따른 해결 방안은 또한 모듈들(3)의 육상 연결(무거운 해상 승강 수단(예를 들어, 4000 톤)의 사용을 필요로 하지만 설치 시간이 짧다) 또는 모듈들의 해상 연결(더 가벼운 승강 수단의 사용이 필요하지만, 해상 작업 시간이 더 길다)을 허용함으로써 시장에서 이용 가능한 저렴한 설치 수단에 실시간으로 맞출 수 있게 한다.

물론, 청구범위를 포함하는 본 출원 전체에 걸쳐, "모듈들의 연결", "서로 연결된 모듈들" 및 다른 동등한 표현은 풍력 발전 단지 내의 모듈들의 배치에 따른 전기적 연결 및 바람직하게는 기계적 연결을 의미한다.

Claims (16)

1. 풍력 발전 단지(wind farm)의 풍력 터빈에 의해 생산된 전기의 전압을 높이거나 낮추어 분배 그리드로의 이의 송전을 보장하도록 구성된 상기 풍력 발전 단지를 위한 변전소(1A, 1B, 1C)에 있어서,
   

   

   모듈(3)을 포함하고,

   

   은 적어도 2인 정수이고, 상기 모듈들(3)은 동일한 형상과 외부 치수를 갖고, 각각의 모듈(3)은 상기 전압을 높이거나 낮추도록 구성된 적어도 하나의 전기 변압기(T)를 포함하고, 상기 모듈들(3)은 상기 그리드에 각각의 변압기(T)의 전력의 합과 동일한 전체 전력을 제공할 수 있도록 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 변전소(1A, 1B, 1C).
2. 제1항에 있어서,
   각각의 모듈(3)은 여러 방(room)(40 - 45)의 배열(4)을 포함하고, 상기 배열(4)은 모듈(3)마다 동일한 것을 특징으로 하는, 변전소(1A, 1B, 1C).
3. 제1항에 있어서,
   각각의 모듈(3)은 여러 방(40 - 45)의 배열(4)을 포함하고, 제1 및 제2 모듈(3)이 서로 인접하여 위치할 때, 상기 제1 및 제2 모듈(3)은 각 모듈이 포함하는 방(40 - 45)의 전부 또는 일부가 대칭이 되도록 반대로 배열되는 것을 특징으로 하는, 변전소(1A, 1B, 1C).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   각각의 모듈(3)에는, 고압 또는 중간 전압 스위치 기어, 즉 가스 절연식 스위치기어(Gas Insulated Switchgear), 저압 전원 보드, 백업 전원을 위한 에너지 저장 시스템, 주변 공기 냉각 시스템, 화재 감지 및 소방 시스템, 대피 구역 중 적어도 하나의 설비 물품이 더 제공되는 것을 특징으로 하는, 변전소(1A, 1B, 1C).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   각각의 변압기(T)의 전력(P)은 150 내지 400 MW인 것을 특징으로 하는, 변전소(1A, 1B, 1C).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 변압기들(T)은 동일한 전력(P)을 갖는
   것을 특징으로 하는, 변전소(1A, 1B, 1C).
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 변압기(T)는 다른 변압기(T)의 전력과 상이한 전력을 갖는 것을 특징으로 하는, 변전소(1A, 1B, 1C).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 모듈들(3) 중 하나에는 리던던트(redundant) 변압기(T), 즉, 다른 모듈들 중 하나의 모듈의 변압기(T)가 고장인 경우에만 서비스되도록 구성된 변압기가 제공되는 것을 특징으로 하는, 변전소(1A, 1B, 1C).
9. 복수의 풍력 터빈 및 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 변전소(1A, 1B, 1C)를 포함하는 설비에 있어서,
   상기 변전소(1A, 1B, 1C)는 육상(onshore)에 설치되는 것을 특징으로 하는, 설비.
10. 복수의 풍력 터빈 및 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 변전소(1A, 1B, 1C)를 포함하는 설비에 있어서,
    상기 변전소(1A, 1B, 1C)는 해상(offshore)에 설치되는 것을 특징으로 하는, 설비.
11. 제10항에 있어서,
    상기 변전소(1A, 1B, 1C)는 기초부(foundation)(2A, 2B) 상에, 부유하는 지지부(2C) 상에 또는 해저(seabed) 상에 놓이는 것을 특징으로 하는, 설비.
12. 제11항에 있어서,
    상기 변전소(1A, 1B, 1C)는 "재킷(jacket)" 타입의 기초부 또는 모노파일(monopile) 상에 놓이는 것을 특징으로 하는, 설비.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변전소(1A, 1B, 1C)의 모듈들(3)은 동일한 지지부 상에 또는 적어도 2개의 지지부 상에 설치되는 것을 특징으로 하는, 설비.
14. 복수의 풍력 터빈 및 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 변전소(1A, 1B, 1C)를 포함하는 설비에 있어서,
    상기 변전소(1A, 1B, 1C)의 적어도 하나의 모듈(3)은 육상에 설치되고, 다른 모듈(들)(3)은 해상에 설치되는 것을 특징으로 하는, 설비.
15. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 변전소(1A, 1B, 1C)를 해상 현장에 설치하기 위한 방법에 있어서,
    상기 모듈들(3)은 육상에서 연결되고, 모든 상기 모듈들(3)은 운송되어 상기 현장에 설치되는 것을 특징으로 하는, 방법.
16. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 변전소(1A, 1B, 1C)를 해상 현장에 설치하기 위한 방법에 있어서,
    상기 모듈들(3)의 각각은 개별적으로 운송되어 설치되고, 상기 모듈들의 연결은 상기 현장에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.

Images