RU2405966C2 - Система для выработки электрической энергии - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к системе для выработки электрической энергии из возобновляемых источников энергии. Система включает в себя множество генераторных агрегатов (4а-6с), расположенных в море, и множество распределительных устройств (1а-1с), расположенных в море. Каждое распределительное устройство (1а-1с) соединено с множеством генераторных агрегатов (4а-6с). Согласно изобретению система включает в себя множество первичных промежуточных станций (17а-17с). Система также включает в себя, по меньшей мере, одну вторичную промежуточную станцию (19). Каждая первичная промежуточная станция (17а-17с) соединена с множеством распределительных устройств, и каждая вторичная промежуточная станция (19) соединена с множеством первичных промежуточных станций (17а-17с). Вторичная промежуточная станция также соединена с расположенной на суше электрической сетью. Переключающее устройство (192) присутствует для обеспечения селективного соединения с разнообразными местами (193, 194, 195) в электрической сети. Изобретение направлено на создание системы, являющейся технически и экономически конкурентоспособной для снабжения энергией общей электрической сети. 2 н. и 26 з.п. ф-лы. 6 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе для выработки электрической энергии из возобновляемых источников энергии, системе, включающей множество генераторных агрегатов.

Изобретение также относится к электрической сети и способу подачи энергии в электрическую сеть.

Выражение «море» в настоящем изобретении следует понимать также как крупные внутренние озера.

Уровень техники

Волновые движения в море и в крупных внутренних озерах составляют потенциальный источник энергии, который до сих пор почти не использовался. То же самое относится к подводным течениям в море и к ветру над морем. Хотя было выдвинуто множество различных предложений относительно генераторных агрегатов, использующих эти возобновляемые источники энергии для приведения в действие генератора, количество энергии, получаемое этим путем, пренебрежимо мало. Главными причинами тому являются экономические. Проблематично создание агрегатов такого типа, которые являются экономически конкурентоспособными. Как правило, выходная мощность таких агрегатов очень мала. Поэтому требуется огромное число таких агрегатов, чтобы достичь существенного уровня мощности, который мог бы конкурировать с традиционными источниками энергии, такими как гидроэнергетика, ядерная энергетика и установки, работающие на ископаемом топливе.

Проблема достижения экономически конкурентоспособных систем выработки энергии, основанных на таких возобновляемых источниках энергии, состоит, с одной стороны, в создании эффективных генераторных агрегатов с низкими затратами и, с другой стороны, в разработке оптимизированной системы, которая может включать огромное число таких генераторных агрегатов. Последний аспект является критически важным для производства и подачи энергии в крупном промышленном масштабе для снабжения электрической энергией электрической сети. Настоящее изобретение сосредоточено на таком аспекте.

Заявка WO 03/058055 раскрывает волновую энергетическую установку, включающую в себя линейный генератор. Установка сконструирована так, что она эффективно вырабатывает электрическую энергию при сравнительно низкой стоимости. Этот литературный источник также представляет, как множество установок может быть соединено с множеством распределительных устройств, причем каждое распределительное устройство соединено с промежуточной станцией, подающей энергию на приемную станцию, расположенную на суше. Таким образом, документ представляет систему, включающую многочисленные генераторные агрегаты, выводы которых сведены в кабель между промежуточной станцией и расположенной на суше приемной станцией. Поэтому представленная система способна вырабатывать электрическую энергию с мощностью, во много раз более высокой, чем мощность одиночного генераторного агрегата. Типично одиночный агрегат обеспечивает мощность на уровне 10 кВт, и система в целом будет в состоянии вырабатывать энергию с мощностью порядка 300 кВт.

Однако во многих случаях это далеко не достаточно для достижения конкурентоспособной системы энергоснабжения. Далее, представленная система ограничена в снабжении конкретного места на суше, которое может быть соединено с электрической сетью. Задача настоящего изобретения состоит в предоставлении системы для выработки электрической энергии из возобновляемых источников энергии, которая является технически и экономически конкурентоспособной для снабжения энергией общей электрической сети. Еще одной задачей является предоставление системы, обеспечивающей высокую степень гибкости в отношении энергоснабжения сети.

Сущность изобретения

Ряд задач решается тем, что система обсуждаемого типа включает в себя конкретные признаки, что система включает в себя множество первичных промежуточных станций и, по меньшей мере, одну вторичную промежуточную станцию, причем каждая первичная промежуточная станция соединена с множеством упомянутых распределительных устройств, по меньшей мере, одна вторичная промежуточная станция соединена с множеством упомянутых первичных промежуточных станций и с расположенной на суше электрической сетью, и система включает в себя переключающие устройства, позволяющие селективное соединение, по меньшей мере, одной вторичной промежуточной станции с разнообразными точками электрической сети.

Применением промежуточной станции, по меньшей мере, на двух уровнях каскадного включения согласно изобретению становится возможным создание системы с очень большим числом генераторных агрегатов так, что общая выходная мощность системы выходит на уровень, достаточный для конкурентоспособности даже при подаче энергии в общую сеть. Путем соединения вторичной промежуточной станции примерно с десятью первичными промежуточными станциями, соединения каждой первичной промежуточной станции примерно с пятью распределительными устройствами и соединения каждого распределительного устройства примерно с десятью генераторными агрегатами выходная мощность системы достигает уровня 5 МВт, если каждый генераторный агрегат имеет мощность 10 кВт.

Каскадное включение, основанное на принципе объединения множества генераторных агрегатов вокруг распределительного устройства, соединения множества таких распределительных устройств с первичной промежуточной станцией и соединения множества таких первичных промежуточных станций с вторичной промежуточной станцией имеет много преимуществ:

- Система из очень большого количества генераторных агрегатов становится очень рациональной и структурированной благодаря каскадной компоновке, которая делает систему легко управляемой и упрощает техническое обслуживание.

- Если в части системы произойдет авария, остальная часть системы будет способна работать без сбоев.

- Все распределительные устройства могут быть практически идентичными, как и все первичные промежуточные станции, чем обеспечивается экономически выгодное изготовление этих компонентов.

- Каждый из этих компонентов может быть предназначен для вполне определенной задачи, строго определенного уровня мощности и включает в себя четко определенные компоненты, обеспечивающие рациональное изготовление и техническое обслуживание таковых.

- Структурная компоновка сводит к минимуму потери, поскольку кабели и электрические параметры тока могут быть оптимально приспособлены к каждому уровню системы.

Благодаря такой конструкции системы, что она может быть соединена с различными частями электрической сети, система обеспечивает высокую степень гибкости.

Система согласно изобретению тем самым позволяет вырабатывать электрическую мощность из таких возобновляемых источников энергии с высокой мощностью и в экономически конкурентоспособном масштабе и обеспечивает высокую гибкость.

Согласно предпочтительному варианту осуществления система включает в себя множество вторичных промежуточных станций, соединенных с множеством первичных промежуточных станций.

Таким образом, система становится приспособленной к тому, чтобы включать еще большее число генераторных агрегатов.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления система включает в себя третичную промежуточную станцию, причем третичная промежуточная станция соединена с множеством вторичных промежуточных станций.

Это представляет систему, где завершается ступень к следующему уровню в каскадной компоновке. Если третичная промежуточная станция соединяется с восемью вторичными промежуточными станциями, мощность от третичной промежуточной станции доводится до уровня 40 МВт. Этот вариант осуществления тем самым подчеркивает преимущества вышеупомянутого каскадного включения в случаях, где может быть применено соответствующее большое число генераторных агрегатов.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, некоторые из первичных промежуточных станций располагаются в море.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, одна из вторичных промежуточных станций располагается в море.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, третичная промежуточная станция также располагается в море.

Размещение первичных и, в некоторых случаях, также вторичных промежуточных станций, и даже третичной промежуточной станции в море обеспечивает использование системы также для генераторных агрегатов, которые располагаются далеко от побережья и подают электроэнергию на сушу с помощью минимально возможного числа кабелей. Это повышает эффективность системы. Обычно энергия, получаемая от волн и ветра, является более значительной по величине на больших расстояниях от побережья.

Путем размещения станций в море первичные промежуточные станции могут быть расположены ближе к распределительным устройствам, и вторичные промежуточные станции - ближе к первичным промежуточным станциям, и т.д. Такое расположение сводит к минимуму потери.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления каждое распределительное устройство включает в себя водонепроницаемый контейнер, закрепленный на дне моря, причем контейнер содержит, по меньшей мере, некоторые из компонентов распределительного устройства.

Этим предлагается исчерпывающее решение, где распределительные устройства могут быть смонтированы как стандартные модули с использованием стандартных компонентов. Контейнер обеспечивает защиту от окружающей воды.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, некоторые из первичных промежуточных станций и/или, по меньшей мере, некоторые из вторичных промежуточных станций включают в себя водонепроницаемый контейнер, зафиксированный на дне моря, причем контейнер содержит, по меньшей мере, некоторые из компонентов станций.

Этот вариант осуществления дает преимущества соответствующих видов, как те, которые получаются расположением распределительного устройства подобным образом и которые были описаны выше.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, некоторые из генераторных агрегатов включают в себя устройства, приводимые в действие волнами.

Генераторные агрегаты, приводимые в действие волнами, в большей степени, чем прочие альтернативы, представляют ситуацию, где количество агрегатов велико, и мощность каждого агрегата мала. Поскольку система согласно настоящему изобретению в особенности предназначена для таких вариантов применения, ее преимущества в особенности выгодны, когда используются для генераторных агрегатов, приводимых в действие волнами.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления генератор, по меньшей мере, из некоторых генераторных агрегатов, приводимых в действие волнами, представляет собой линейный генератор, имеющий ротор с возвратно-поступательным движением, включающий в себя постоянные магниты.

Когда генератор приводится в движение волнами, применение линейного генератора имеет преимущества в том, что перемещения поплавка на поверхности моря могут быть использованы непосредственно без преобразования движений во вращательные движения.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, некоторые из генераторных агрегатов представляют собой генераторы, приводимые в действие ветром или потоками воды.

Во многих случаях преимущественным является применение системы для таких типов источников энергии либо только для одного из этих типов, либо для обоих, или, альтернативно, в комбинации с генераторами, приводимыми в действие волнами.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления система включает в себя выпрямители для преобразования переменного тока в постоянный ток (AC/DC) и/или инвенторы для преобразования постоянного тока в переменный ток (DC/AC), причем выпрямители/инвенторы размещаются в распределительных устройствах и/или в промежуточных станциях.

С помощью этих устройств система может быть оптимизирована в отношении передачи электроэнергии так, что надлежащий тип тока может быть выбран для кабельных соединений на различных уровнях системы.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, некоторые из выпрямителей включают в себя диодный или тиристорный мост.

Тем самым может быть выполнено простое и надежное выпрямление.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, некоторые из распределительных устройств и/или промежуточных станций включают в себя трансформатор.

Включением трансформатора в блок распределительного устройства/промежуточной станции ток может быть трансформирован до уровней, которые являются оптимизированными для характеристик кабелей на различных уровнях системы.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления генераторные агрегаты соединены с распределительными устройствами кабелями переменного тока (АС).

Для передачи от агрегатов на распределительные устройства применение переменного тока (АС) обычно является наиболее приемлемой альтернативой.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления соединения между распределительными устройствами и первичными промежуточными станциями и/или соединения между промежуточными станциями включают в себя кабели переменного тока (АС) или кабели постоянного тока (DC), соответственно.

Для этих соединений переменный ток (АС) мог бы быть наилучшим в некоторых вариантах применения, и постоянный ток (DC) наилучшим в других, и оптимизация ситуации, до какой степени и на каком уровне должны применяться переменный ток (АС) или постоянный ток (DC), зависит от реальных условий, при которых работает система.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, некоторые из первичных промежуточных станций оснащаются контрольной и управляющей системой для компонентов постоянного тока (DC).

Такая контрольная и управляющая система помогает обеспечить приспособление к разнообразным условиям, которые доминируют в системе.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, одна из вторичных или третичных промежуточных станций располагается на суше и включает в себя главенствующую контрольную систему, предназначенную для контроля системы для выработки энергии.

Это является преимуществом для приспособления системы к условиям электрической сети, на которую подается энергия, и для общего приспособления системы к эксплуатационным условиям.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, одна из вторичных или третичных промежуточных станций располагается на суше и включает в себя биллинговую систему.

Если величина этой системы ограничена, размещение на суше обеспечивает технически более простую конструкцию станции. Биллинговая система дает возможность получать надлежащую инвентаризацию поставляемой энергии.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, некоторые из распределительных устройств и промежуточных станций включают в себя устройство релейной защиты.

Такое устройство представляет удобные средства для предотвращения сбоев в системе.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, некоторые из распределительных устройств и промежуточных станций включают в себя контрольно-измерительную систему, предназначенную для измерения параметров, связанных с током.

Измерение этих параметров играет важную роль в контроле и управлении системой и помогает оптимизировать ее.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления система включает в себя систему сигнализации, предназначенную для передачи информационных сигналов и/или управляющих сигналов, по меньшей мере, на некоторые из распределительных устройств и/или промежуточных станций и от таковых.

Предоставление информации этим путем из различных частей системы представляет собой еще один важный канал контроля. Управляющие сигналы являются соответственным образом важными для управления.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления система сигнализации включает в себя средства сигнализации, выбранные из группы, состоящей из оптического волокна, кабелей, средств звуковой сигнализации, средств радиосигнализации и поплавков.

Все эти средства сигнализации могут быть использованы в одной и той же системе. Однако во многих случаях наличествуют только одно или немногие из них. Оптимальный выбор, какого типа должны быть применены средства сигнализации, зависит от разнообразных аспектов, таких как внешние условия, габариты системы, степень сложности системы и т.д.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления обмотка статора, по меньшей мере, некоторых из генераторных агрегатов включает в себя кабель, имеющий твердую изоляцию, причем твердая изоляция включает в себя внутренний полупроводящий слой и наружный полупроводящий слой и промежуточный слой изоляции.

Этот тип статорной обмотки известен как таковой и имеет преимущественные электрические характеристики благодаря круглой форме, создающей однородное электрическое поле. Поскольку с такой обмоткой напряжение может поддерживаться высоким, от применения повышающего трансформатора в соединении с генераторным агрегатом можно отказаться. Преимущества такого рода обмотки проявляются в особенности четко, когда она применяется в генераторных агрегатах в системе согласно изобретению.

Вышеописанные предпочтительные варианты осуществления системы согласно изобретению определены в пунктах формулы изобретения, зависимых от пункта 1.

Согласно способу этого изобретения электрическая энергия подается в электрическую сеть посредством соединения электрической сети с системой для выработки электрической энергии из возобновляемых источников энергии, включающей в себя множество генераторных агрегатов, расположенных в море, и множество распределительных устройств, расположенных в море, причем каждое распределительное устройство соединено с множеством упомянутых генераторных агрегатов, при этом обеспечивают множество первичных промежуточных станций и, по меньшей мере, одну вторичную промежуточную станцию, соединяют каждую первичную промежуточную станцию с множеством упомянутых распределительных устройств, соединяют, по меньшей мере, одну вторичную промежуточную станцию с множеством упомянутых первичных промежуточных станций и с расположенной на суше электрической сетью, и обеспечивают переключающее средство, обеспечивающее селективное соединение, по меньшей мере, одной вторичной промежуточной станции с различными местами в электрической сети.

Способ согласно изобретению обеспечивает соответственные преимущества как таковые, достигаемые системой согласно изобретению и предпочтительным вариантам ее осуществления, и которые были объяснены выше.

Изобретение будет с большей ясностью объяснено с помощью нижеследующего подробного описания преимущественных примеров изобретения и с привлечением сопроводительных чертежей.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схему, иллюстрирующую систему согласно первому примеру изобретения.

Фиг.2 представляет собой схему, иллюстрирующую систему согласно второму примеру изобретения.

Фиг.3 представляет собой иллюстрацию некоторых компонентов системы из Фиг.1 и 2.

Фиг.4 представляет собой вид сбоку примера генераторного агрегата 4 в системе согласно изобретению.

Фиг.5 представляет собой схему, иллюстрирующую пример важных компонентов распределительного устройства в системе согласно изобретению.

Фиг.6 представляет собой поперечное сечение кабеля и статорной обмотки в генераторном агрегате системы согласно изобретению.

Подробное описание преимущественных примеров

Фиг.1 схематически иллюстрирует первый пример системы согласно настоящему изобретению.

Множество генераторных агрегатов 4а, 5а, 6а и т.д. расположены в море и соединены с общим распределительным устройством 1а в море. Множество таких распределительных устройств 1а, 1b, 1с и т.д. с помощью кабелей 16а, 16b, 16с соединены с первичной промежуточной станцией 17а в море. Каждое из распределительных устройств 1а, 1b, 1с и т.д. соединено с множеством генераторных агрегатов. В фигуре каждое распределительное устройство соединено с десятью генераторными агрегатами, но число может меняться, причем приемлемый диапазон находится в пределах 5-15 агрегатов. Число распределительных устройств 1а, 1b, 1с и т.д., соединенных с первичной промежуточной станцией 17а, в иллюстрированном варианте осуществления составляет пять, но могло бы быть приемлемым любое число в пределах диапазона от двух до десяти.

Первичная промежуточная станция 17а кабелем 18 соединена с вторичной промежуточной станцией 19. Вторичная промежуточная станция 19 соединена с десятью первичными промежуточными станциями 17а, 17b, 17с.

Вторичная промежуточная станция 19 кабелем 191 соединена с электрической сетью. С помощью переключателя 192 вторичная промежуточная станция 19 может быть соединена с различными местами 193, 194, 195 и т.д., точками в сети.

Вторичная промежуточная станция 19 может быть размещена либо в море, либо на суше.

Фиг.2 иллюстрирует альтернативный вариант системы. Система Фиг.2 отличается от таковой из Фиг.1 тем, что она более крупная, включающая в себя большее число генераторных агрегатов 4а, 5а, 6а, т.д. и включающая в себя еще один уровень системы. В системе Фиг.2 компоновка генераторных агрегатов, распределительных устройств и первичной промежуточной станции подобна таковой из Фиг.1. В Фиг.2 промежуточная вторичная станция 19а является одной из множества вторичных промежуточных станций 19а, 19b, 19с и т.д. Каждая из этих вторичных промежуточных станций присоединена к структуре из генераторных агрегатов, распределительных устройств и первичных промежуточных станций подобно таковой для вторичной промежуточной станции 19а.

Вторичная промежуточная станция 19а кабелем 20 соединяется с третичной промежуточной станцией 21. К третичной промежуточной станции 21 подобным образом присоединены вторичные промежуточные станции 19а, 19b, 19с и т.д. числом из восьми. Третичная промежуточная станция 21 кабелем 211 соединена с электрической сетью. Подобным образом, как в примере из Фиг.1, присутствует переключатель 212, через который третичная промежуточная станция может быть соединена с различными местами 213, 214, 215 и т.д.

Третичная промежуточная станция 21 оснащена оборудованием, составляющим главенствующую контрольную систему 216, предназначенную для контроля электрической энергии, вырабатываемой системой. Станция также оснащена оборудованием, составляющим биллинговую систему 217, для обеспечения инвентаризации поставленной энергии.

В системе, представленной в Фиг.2, есть десять генераторных агрегатов, соединенных с каждым распределительным устройством. Типичный уровень мощности каждого генераторного агрегата составляет около 10 кВт, который означает, что выходная мощность каждого распределительного устройства составляет 100 кВт. Каждая первичная промежуточная станция соединена с пятью распределительными устройствами, имея результатом выходную мощность 500 кВт. Каждая вторичная промежуточная станция соединена с десятью первичными промежуточными станциями, имея результатом выходную мощность 5 МВт. Третичная промежуточная станция соединена с восемью вторичными промежуточными станциями, давая в целом выходную мощность 40 МВт, поставляемую в электрическую сеть.

Разумеется, что число генераторных агрегатов, соединенных с каждым распределительным устройством, число распределительных устройств, соединенных с каждой первичной промежуточной станцией, число первичных промежуточных станций, соединенных с каждой вторичной промежуточной станцией, и число вторичных промежуточных станций, соединенных с третичной промежуточной станцией, может меняться. Типичное количество таких соединений может быть в диапазоне 2-15 на каждом уровне. Число соединений в пределах системы, конечно, может меняться для различных уровней и внутри одного уровня. Система также может быть расширена до дальнейших уровней, используя множество третичных промежуточных станций, и т.д.

Фиг.3 представляет собой эскиз базовой компоновки, иллюстрирующий распределительное устройство 1а, соединенное с генераторными агрегатами. Распределительное устройство 1а расположено закрепленным на дне моря В. Распределительное устройство 1а состоит из водонепроницаемого контейнера, сформированного корпусом 102 и плитой основания 103, которая может быть сделана, например, из бетона. Распределительное устройство 1а зафиксировано в морском дне В. Генераторы 4а-9а нескольких волновых энергетических установок соединены со станцией распределительного устройства.

Каждый генераторный блок 4а-9а электрически соединен со станцией распределительного устройства 1а кабелями 42-46, которые через вводы в корпусе 102 соединены с компонентами внутри станции распределительного устройства. Напряжение подается от каждого блока как постоянный или переменный электрический ток низкого напряжения.

Компоненты в станции распределительного устройства 1а представляют собой детали общеупотребительного типа и на фигуре не показаны. Эти компоненты могут включать полупроводники, преобразователи, выключатели, измерительные устройства, устройства релейной защиты, молниеотводы и прочие устройства защиты от перенапряжения, средства заземления, распределители нагрузки или разъединители, а также трансформаторы.

Станция распределительного устройства подает выходной постоянный или переменный ток предпочтительно высокого напряжения через выходные кабели 16а. Переменный электрический ток имеет низкую частоту и может быть трехфазным или многофазным. Могут быть также использованы стандартные частоты, такие как 50 или 60 Гц.

Входной ток низкого напряжения преобразуется в выходной ток высокого напряжения с помощью трансформатора в станции распределительного устройства. Преобразователь или инвертор в станции распределительного устройства применяется, когда необходимо преобразовывать постоянный ток в переменный (DC-AC) или наоборот.

Напряжение от распределительного устройства 1а подается на первичную промежуточную станцию 17а, как иллюстрировано в Фиг.1.

Первичная промежуточная станция 17а зафиксирована на морском дне В и состоит из водонепроницаемого контейнера, сформированного корпусом 171 и плитой основания 172. Первичная промежуточная станция 17а может включать разнообразные компоненты, только символически представленные на фигуре, среди прочего выпрямитель 173, инвертор 174, оборудование для системы 175 контроля и управления, трансформатор 176, устройство релейной защиты 177, оборудование для измерительной системы 178 и оборудование для системы сигнализации 179. Такие компоненты альтернативно или дополнительно могут присутствовать в распределительных устройствах и в промежуточных станциях на более высоких уровнях. Оптоволоконный кабель 180 соединен с оборудованием для системы сигнализации 179, через этот кабель информационные сигналы могут быть переданы как на первичную промежуточную станцию 17а, так и из нее. Конечно, могут быть альтернативно или дополнительно использованы прочие типы средств сигнализации.

Генераторные агрегаты 4а-9а в Фиг.2 иллюстрированы как генераторы, приводимые в действие волнами. Однако система применяет генераторы, приводимые в действие ветром или течениями в воде, такие как иллюстрированные агрегаты 10а и 11а, соответственно.

Для агрегатов типов, представленных номерами 10а и 11а, обычным является генератор с вращающимся ротором, тогда как для агрегатов типа, представленного номерами 4а-9а, применяется линейный генератор.

Такой агрегат иллюстрирован в Фиг.4.

Корпус поплавка 43 расположен плавающим на поверхности А океана. Волны сообщают корпусу поплавка 43 вертикальное колебательное движение. Линейный генератор 45 зафиксирован на морском дне с помощью плиты основания 48, закрепленной в дне. Плита может быть изготовлена из бетона. Статор 46а, 46с линейного генератора закреплен на плите основания 48. Статор состоит из четырех вертикальных пластинчатых штабелей в виде колонн, только два из которых видны на фигуре. Ротор с возвратно-поступательным движением 47 генератора располагается между пластинчатыми штабелями и соединен с корпусом поплавка 43 тросом 24. Материалом ротора 47 является постоянный магнит.

Плита основания 48 имеет центрированное отверстие 50, и соосно таковому в морском дне сделана донная выемка 49. Выемка 49 может быть должным образом облицована. Пружина 51, работающая на растяжение, закреплена в нижнем конце выемки 49, и другой конец пружины присоединен к нижнему концу 52 ротора 47. Диаметр отверстия 50 в плите основания 48 и выемки 49 таков, что ротор 47 может свободно перемещаться через них.

Когда корпус поплавка 43 движется вверх и вниз благодаря волновому движению поверхности А океана, это движение передается через трос 44 ротору 47, который тем самым приобретает эквивалентное колебательное движение между пластинчатыми штабелями. Тем самым в обмотках статора генерируется ток. Выемка 49 позволяет ротору при своем перемещении вниз проходить весь статор целиком. Пружина 51, работающая на растяжение, сообщает дополнительное усилие направленному вниз движению так, что трос 44 все время поддерживается в натянутом состоянии.

Фиг.5 иллюстрирует возможную компоновку внутренней части распределительного устройства 1а. В показанном примере распределительное устройство 1а соединено с тремя агрегатами 4а, 5а, 6а. Каждый агрегат соединен через разъединитель или замыкатель 31 и выпрямитель 32 с инвертором 33 в двухполюсном соединении согласно фигуре. Коммутационная схема показана только для агрегата 4а. Должно быть понятно, что другие агрегаты 5а, 6а соединены соответственным способом. Выпрямитель 33 подает трехфазный ток в электрические кабели 16а, возможно, через трансформатор 34 и/или фильтр. Выпрямители могут представлять собой диоды, которые могут быть управляемыми и типа IGBT, GTO, или тиристоры, включающие управляемые или неуправляемые двухполюсные компоненты. Токи на стороне постоянного тока могут быть соединены параллельно или последовательно, или комбинацией таковых.

Фиг.6 представляет собой поперечное сечение кабеля 100, формирующего обмотку статора в генераторных агрегатах 4а, 5а, 5b и т.д. Снаружи проводящей части 101 кабеля предусмотрена твердая изоляция, включающая внутренний полупроводящий слой 102, внешний полупроводящий слой 104 и промежуточный слой изоляции 103.

Claims (28)

1. Система для выработки электрической энергии из возобновляемых источников энергии, включающая в себя множество генераторных агрегатов, расположенных в море, и множество распределительных устройств, расположенных в море, причем каждое распределительное устройство соединено с множеством упомянутых генераторных агрегатов, отличающаяся тем, что включает в себя множество первичных промежуточных станций и, по меньшей мере, одну вторичную промежуточную станцию, причем каждая первичная промежуточная станция соединена с множеством упомянутых распределительных устройств, по меньшей мере, одна вторичная промежуточная станция соединена с множеством упомянутых первичных промежуточных станций и с расположенной на суше электрической сетью, и причем система включает в себя переключающее средство, обеспечивающее селективное соединение, по меньшей мере, одной вторичной промежуточной станции с различными местами в электрической сети.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что система включает в себя множество вторичных промежуточных станций, причем каждая вторичная промежуточная станция соединена с множеством упомянутых первичных промежуточных станций.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что система включает в себя третичную промежуточную станцию, причем третичная промежуточная станция соединена с множеством упомянутых вторичных промежуточных станций.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые из первичных промежуточных станций расположены в море.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из вторичных промежуточных станций расположена в море.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что третичная промежуточная станция расположена в море.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждое распределительное устройство включает в себя водонепроницаемый контейнер, зафиксированный на морском дне, причем контейнер содержит, по меньшей мере, некоторые из компонентов распределительного устройства.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые из первичных промежуточных станций и/или, по меньшей мере, некоторые из вторичных промежуточных станций включают в себя водонепроницаемый контейнер, зафиксированный на морском дне, причем контейнер содержит, по меньшей мере, некоторые из компонентов станций.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые из генераторных агрегатов включают в себя средства, приводимые в действие волнами.

10. Система по п.9, отличающаяся тем, что генератор из, по меньшей мере, некоторых из приводимых в действие волнами генераторных агрегатов представляет собой линейный генератор, имеющий ротор с возвратно-поступательным движением, включающий в себя постоянные магниты.

11. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые из генераторных агрегатов представляют собой генераторы, приводимые в действие ветром.

12. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые из генераторных агрегатов представляют собой генераторы, приводимые в действие течениями воды.

13. Система по п.1, отличающаяся тем, что включает в себя выпрямители для преобразования переменного тока в постоянный ток (AC/DC) и/или инверторы для преобразования постоянного тока в переменный ток (DC/AC), причем выпрямители/инверторы размещены в распределительных устройствах и/или в промежуточных станциях.

14. Система по п.13, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые из выпрямителей включают в себя диодный или тиристорный мост.

15. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые из распределительных устройств и/или промежуточных станций включают в себя трансформатор.

16. Система по п.1, отличающаяся тем, что генераторные агрегаты соединены с распределительными устройствами кабелями переменного тока (АС).

17. Система по п.1, отличающаяся тем, что соединения между распределительными устройствами и первичными промежуточными станциями и/или соединения между промежуточными станциями включают в себя кабели переменного тока (АС).

18. Система по п.1, отличающаяся тем, что соединения между распределительными устройствами и первичной промежуточной станцией и/или соединения между промежуточными станциями включают в себя кабели постоянного тока (DC).

19. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые из первичных промежуточных станций оснащены системой контроля и управления для компонентов постоянного тока (DC).

20. Система по п.3, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из упомянутых вторичных или третичных промежуточных станций расположена на суше и включает в себя главную систему контроля, выполненную с возможностью контроля системы выработки электрической энергии.

21. Система по п.3, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна упомянутая вторичная или третичная промежуточная станция расположена на суше и включает в себя биллинговую систему.

22. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые из упомянутых распределительных устройств и/или упомянутых промежуточных станций включают в себя устройство релейной защиты.

23. Система по п.22, отличающаяся тем, что упомянутое устройство релейной защиты представляет собой дифференциальную защиту или защиту от перенапряжений.

24. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые из упомянутых распределительных устройств и/или упомянутых промежуточных станций включают в себя измерительную систему, выполненную с возможностью измерения параметров относящихся к току.

25. Система по п.1, отличающаяся тем, что система включает в себя систему сигнализации, выполненную с возможностью передачи информационных сигналов, по меньшей мере, на некоторые из распределительных устройств и промежуточных станций и от них.

26. Система по п.25, отличающаяся тем, что система сигнализации включает в себя средства сигнализации, выбранные из группы, состоящей из оптоволокна, кабеля, средств звуковой сигнализации, средств радиосигнализации и поплавков.

27. Система по п.1, отличающаяся тем, что обмотка статора, по меньшей мере, некоторых из генераторных агрегатов включает в себя кабель, имеющий твердую изоляцию, причем твердая изоляция включает в себя внутренний полупроводящий слой, наружный полупроводящий слой и промежуточный слой изоляции.

28. Способ подачи электрической энергии в электрическую сеть посредством соединения электрической сети с системой для выработки электрической энергии из возобновляемых источников энергии, включающей в себя множество генераторных агрегатов, расположенных в море, и множество распределительных устройств, расположенных в море, причем каждое распределительное устройство соединено с множеством упомянутых генераторных агрегатов, отличающийся тем, что обеспечивают множество первичных промежуточных станций и, по меньшей мере, одну вторичную промежуточную станцию, соединяют каждую первичную промежуточную станцию с множеством упомянутых распределительных устройств, соединяют, по меньшей мере, одну вторичную промежуточную станцию с множеством упомянутых первичных промежуточных станций и с расположенной на суше электрической сетью, и обеспечивают переключающее средство, обеспечивающее селективное соединение, по меньшей мере, одной вторичной промежуточной станции с различными местами в электрической сети.

Images