浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置及其使用的變壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及抑制浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置中使用的變壓器的搖動的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置與坐底型風(fēng)力發(fā)電裝置不同，因為風(fēng)浪引起的搖動、振動、傾斜，維護方法成為問題。此外，因為設(shè)置在海上，所以風(fēng)浪較強，總是在前后左右暴露在風(fēng)浪中，所以傾斜引起的搖動成為浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置擔(dān)心的問題。
[0003]作為現(xiàn)有的抑制風(fēng)浪引起的搖動的浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置，能夠列舉日本特開2003-252288號公報(專利文獻1)、日本特開2011-89468號公報(專利文獻2)中公開的技術(shù)。
[0004]在專利文獻1中，作為海上風(fēng)力發(fā)電的浮體式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物，具有在軸向上較長的圓筒狀的主浮體和以包圍該主浮體的周圍的方式與主浮體一體地設(shè)置的多個從浮體，抑制搖動。此外，在專利文獻2中，記載了將二次電池配置在吃水線的下方，從而通過其重量使風(fēng)力發(fā)電裝置的姿勢變得穩(wěn)定的技術(shù)。
[0005]專利文獻1:日本特開2003-252288號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2011-89468號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在輸送用浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置發(fā)電得到的電力時，出于安全性和抑制輸電時的損失的目的，要求使發(fā)電得到的電壓升壓進行輸送，為此，要求在浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置內(nèi)設(shè)置變壓器。
[0008]浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置因風(fēng)浪而搖動時，該風(fēng)力發(fā)電裝置內(nèi)設(shè)置的變壓器也會受到搖動造成的影響。例如存在下述可能性，即變壓器的螺栓松動或線圈位置偏移、以及當(dāng)是油浸式變壓器時產(chǎn)生氣泡而可能因部分放電引起絕緣破壞等成為變壓器故障的原因。
[0009]根據(jù)專利文獻1的技術(shù)，需要具有以包圍主浮體的周圍的方式與主浮體設(shè)置成一體的多個從浮體，所以存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本增大的問題。此外，在專利文獻2中，需要設(shè)置二次電池，同樣存在制造成本增大的問題。
[0010]此外，專利文獻1、2的技術(shù)都能夠一定程度地抑制搖動，但是不能消除搖動造成的影響。此外，它們都沒有關(guān)于搭載了變壓器的浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的記載，完全沒有考慮抑制變壓器的搖動。
[0011]通過將變壓器配置在浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的傾斜中心即穩(wěn)心，將施加于變壓器的搖動抑制為最低限度。
[0012]本發(fā)明能夠抑制風(fēng)浪引起的搖動，能夠最優(yōu)化變壓器的搖動對策，降低成本。
【附圖說明】
[0013]圖1是浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)概要圖。
[0014]圖2是說明浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的平衡的圖。
[0015]圖3是表示浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的傾斜時的平衡的圖。
[0016]圖4是本實施例的說明圖。
[0017]符號說明
[0018]1 浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置
[0019]2 葉片
[0020]4 發(fā)電機
[0021]7 變壓器
[0022]B 浮心
[0023]B’ 傾斜時的浮心
[0024]G 重心
[0025]Μ 穩(wěn)心
【具體實施方式】
[0026]以下，用【附圖說明】實施例。圖1是浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)概要圖。在圖1中，1是浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置整體，2是葉片，3是機艙，4是發(fā)電機，5是塔筒，6是海面，7是變壓器，8是輸電線纜。
[0027]浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置1作為浮體設(shè)置在海上，在海上以直立狀態(tài)浮體，通過未圖示的系泊鏈(Mooring chain)等與錨連接使用。葉片2因風(fēng)力而旋轉(zhuǎn)時，由配置在機艙3內(nèi)的發(fā)電機4生成交流電力，將該電力用配置在塔筒5內(nèi)的變壓器7升壓，并用輸電線纜8輸送。
[0028]用變壓器升壓的理由是因為通過使電壓升高能夠?qū)㈦娏饕种频幂^低，變?yōu)榈碗娏骱蟀踩剌旊?，并且通過較低的電流值來抑制輸電時的損失。
[0029]圖2表示說明浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的平衡的圖。在圖2中，B表示浮心，G表示重心。浮力從浮心向上方作用，重力從重心向下方作用，圖2示出了平衡的狀態(tài)。
[0030]另外，圖示的浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置示出了浮柱式浮體結(jié)構(gòu)。浮柱式是通過使重心總是在浮心的下方而確保靜態(tài)穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)。
[0031]圖3示出了浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的傾斜時的平衡。在圖3中，因為浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置傾斜了 θ°，所以浮心從Β移動至Β’。該Β’的鉛垂方向與B-G的延長線上相交的部分被稱為穩(wěn)心(M) (metacenter)。該穩(wěn)心指的是浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置傾斜的中心，總是以穩(wěn)心為中心開始傾斜。
[0032]圖4是本實施例的說明圖。在圖4中，因為浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置以穩(wěn)心為中心傾斜，所以將變壓器7配置在穩(wěn)心。由此，能夠解決重量較重的變壓器因搖動產(chǎn)生的力矩的影響較大而導(dǎo)致故障的問題。即，能夠消除下述的可能性，即搖動引起的變壓器的螺栓松動和線圈位置偏移、以及當(dāng)是油浸式變壓器時產(chǎn)生氣泡而可能因部分放電引起絕緣破壞等成為變壓器故障的原因。
[0033]此外，浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的因風(fēng)浪引起的搖動傾斜角度最大為15°左右。此外，浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的規(guī)模，例如是葉片的旋轉(zhuǎn)直徑為80?125m、全長為170m左右這樣超過100m的規(guī)模，是全長的一半以上沉入海中的狀態(tài)。
[0034]此外，因為穩(wěn)心是一個點，所以即使要將變壓器配置在穩(wěn)心，因為具有一定程度的大小，所以嚴(yán)密而言不能夠?qū)⒆儔浩髡w配置在穩(wěn)心。于是，實際上將變壓器配置在穩(wěn)心的附近，但是能夠根據(jù)變壓器的力矩允許誤差、抗震設(shè)計強度等限定其配置。
[0035]在從穩(wěn)心起上下L米以內(nèi)配置的情況下的最大力矩Y0的一般式可以概算為:
[0036]Y0 = L*Z*Tan( Θ )
[0037]此處，Θ:搖動傾斜角度，Z:重量。
[0038]這樣，最大力矩Y0與到穩(wěn)心的距離L成正比。
[0039]例如，基于上述浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的規(guī)模和變壓器的大小即數(shù)米規(guī)模，設(shè)穩(wěn)心附近是從穩(wěn)心起上下10m以內(nèi)時，變壓器承受的最大力矩在設(shè)搖動傾斜角度最大為15° 時，是 10*Tanl5° * 重量=2.68* 重量。
[0040]S卩，例如著眼于變壓器的線圈支承強度的情況下，設(shè)線圈的支承強度為Y、線圈的重量為z時，以具有Y > 2.68*Z的關(guān)系的線圈的支承強度Y設(shè)計變壓器即可，所以能夠最優(yōu)化變壓器的搖動對策，降低成本。此外，也能夠使對變壓器造成的損傷保持在最低限度。因此，還能夠期待因變壓器的維護而產(chǎn)生的輸送費用等成本的降低。
【主權(quán)項】
1.一種浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置，其包括受風(fēng)力驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)的葉片和將該葉片的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電力的發(fā)電機，其特征在于，包括: 變壓器，其對從所述發(fā)電機獲得的電力的電壓進行升壓；和 輸電線纜，其輸送該升壓后的電力， 在所述浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的作為傾斜中心的穩(wěn)心附近配置所述變壓器。2.如權(quán)利要求1所述的浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于: 所述浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置是浮柱式，所述浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的重心總是位于所述浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的浮心的下方。3.如權(quán)利要求1或2所述的浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于: 在所述浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的穩(wěn)心的上下10米以內(nèi)配置所述變壓器。4.如權(quán)利要求1?3中任一項所述的浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于: 所述變壓器是油浸式變壓器。5.一種變壓器，其設(shè)置在浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置中，為了輸送從風(fēng)力轉(zhuǎn)換得到的電力而對電力的電壓進行升壓，其特征在于: 根據(jù)力矩對所述變壓器實施了搖動對策，該力矩是基于所述變壓器配置在所述浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置中的位置到所述浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的作為傾斜中心的穩(wěn)心的距離來決定的。6.一種設(shè)置在浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置中的變壓器的搖動抑制方法，其特征在于: 將所述變壓器配置在所述浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的作為傾斜中心的穩(wěn)心附近。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置及其使用的變壓器。在浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置中，出于安全性和抑制輸電時的損失的目的，要求在浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置內(nèi)設(shè)置變壓器。此時，浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置內(nèi)設(shè)置的變壓器也會承受風(fēng)浪引起的搖動，可能導(dǎo)致變壓器故障。因此，采用將變壓器配置在浮體式海上風(fēng)力發(fā)電裝置的傾斜中心即穩(wěn)心附近的結(jié)構(gòu)。由此，能夠抑制風(fēng)浪引起的變壓器的搖動，能夠最優(yōu)化變壓器的搖動對策，降低成本。
【IPC分類】F03D80/80, F03D13/25
【公開號】CN105264224
【申請?zhí)枴緾N201380077078
【發(fā)明人】真島康, 白畑年樹, 西山和男, 久保田圭亮
【申請人】株式會社日立產(chǎn)機系統(tǒng)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2013年7月9日
【公告號】WO2015004737A1