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公開番号2025063004
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-15
出願番号2024161575
出願日2024-09-19
発明の名称外部電源を備えた風力タービンシステムおよび方法
出願人ゼネラルエレクトリックレノバブレスエスパーニャ, エセ.エレ.
代理人個人,個人
主分類F03D 9/11 20160101AFI20250408BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】外部電源を備えた風力タービンシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】本開示は、風力タービン構成要素に電力を供給するための主電力供給ラインと、内部バックアップ電源と、内部バックアップ電源からの電力を変換して主電力供給ラインに電力を供給するように構成された第1のコンバータとを備える風力タービンシステムに関する。風力タービンシステムは、主電力供給ラインに電力を供給するように構成された外部電源と、外部電源と主電力供給ラインとの間に配置された外部電源スイッチとをさらに備える。外部電源はさらに、内部バックアップ電源に電力を供給するように構成される。本開示はまた、風力タービンシステムの主電力供給ラインに電力を供給するための方法に関する。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
風力タービンシステムであって、
風力タービンの構成要素に電力を供給する主電力供給ライン（２００）と、
内部バックアップ電源（１１０）と、
内部バックアップ電源（１１０）からの電力を変換し、主電力供給ライン（２００）に電力を供給するように構成された第１のコンバータ（１３０）と、
主電力供給ライン（２００）に電力を供給するように構成された外部電源（１２０）と、
外部電源（１２０）と主電力供給ライン（２００）の間に配置された外部電源スイッチ（１３５）と、を含み、
外部電源（１２０）はさらに、内部バックアップ電源（１１０）に電力を供給するように構成される、風力タービンシステム。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
外部電源（１２０）がエンジン発電機、特にディーゼル発電機である、請求項１に記載の風力タービンシステム。
【請求項３】
外部電源（１２０）が、再生可能電源、特に１つまたは複数の太陽電池パネルを含む、請求項１に記載の風力タービンシステム。
【請求項４】
内部バックアップ電源（１１０）は、１つまたは複数のバッテリおよび／または１つまたは複数のコンデンサを含む、請求項１に記載の風力タービンシステム。
【請求項５】
内部バックアップ電源（１１０）は、風力タービンのヨーシステムにバックアップ電力を供給するように構成される、請求項１に記載の風力タービンシステム。
【請求項６】
外部電源（１２０）の電力が主電力供給ラインの電力よりも低く、任意選択で、外部電源の電力が２０～５５ｋＷＡである、請求項１に記載の風力タービンシステム。
【請求項７】
外部電源（１２０）によって内部バックアップ電源（１１０）に供給される電力を変換する第２のコンバータ（１２５）をさらに含む、請求項１に記載の風力タービンシステム。
【請求項８】
風力タービンの構成要素に電力を供給するための方法（４００）であって、
内部バックアップ電源（１１０）を備えた風力タービンの構成要素に接続された主電力供給ライン（２００）に電力を供給するステップ（４０２）と、
同時に、内部バックアップ電源（１１０）を外部電源（１２０）で充電するステップ（４０４）と、を含む、方法。
【請求項９】
外部電源（１２０）は、主電力供給ラインの電力より低い電力を有するディーゼル発電機であり、任意に、２０～５５ｋＷＡの電力を有する、請求項８記載の方法（４００）。
【請求項１０】
第２のコンバータを用いて、外部電源（１２０）から供給される電力を内部バックアップ電源（１１０）に適合させるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法（４００）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、バックアップ電源を含む風力タービンシステムに関し、特に外部電源を含む風力タービンシステムに関する。また、本開示は、風力タービン構成要素に電源を供給する方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
現代の風力タービンは、電力網に電力を供給するために一般的に使用されている。この種の風力タービンは一般に、タワーと、タワー上に配置されたロータとを含む。ロータは通常、ハブと複数のブレードから成り、ブレードにかかる風の影響を受けて回転する。この回転によりトルクが発生し、通常、ロータシャフトを介して発電機に直接（「直接駆動」または「ギアレス」）またはギアボックスを使用して伝達される。こうして発電機は電力を生成し、電力網に供給することができる。
【０００３】
風力タービンハブは、ナセルの前部に回転可能に連結される場合がある。風力タービンハブはロータシャフトに連結され、ロータシャフトは、ナセル内のフレームに配置された１つまたは複数のロータシャフト軸受を使用してナセルに回転可能に取り付けられる。ナセルは、風力タービンタワーの上に配置されるハウジングであり、（ナセルの外側に配置されていない場合は）ギアボックスと発電機、さらに風力タービンによっては電力コンバータや補助システムなどの構成要素（コンポーネント）を格納し、保護することができる。
【０００４】
風力タービンは一般に、ピッチ制御システム、換気・温度調整システム、通信システム、オイルポンプシステムなど、動作に電力を必要とする補助システムを含み得る。これらのシステムを作動させるための電力は、一般に電力網から得ることができる。
【０００５】
電力網が喪失した場合（If a grid loss occurs）、すなわち風力タービンが何らかの理由で電力網から電力を得て電力網に電力を供給することができなくなった場合、風力タービンの電気システムの一部が作動しなくなる可能性がある。電力網が利用できないときに風力タービンの少なくとも一部の補助システムの運転を延長できるようにするために、１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置および／またはエネルギー供給装置を設けることが知られている。例えば、内部バックアップ電源としてバッテリまたはコンデンサ（capacitor：キャパシタ）を使用すること、および／または外部電源としてディーゼル発電機またはソーラーパネルを使用することが知られている。
【０００６】
重要な補助システムを長時間作動させるためには、複数の電源／蓄電装置、および／または比較的大きなエネルギー供給／蓄電装置が必要となる場合がある。
【０００７】
また、風力タービン、特に洋上風力タービンの試運転中は、電力網が利用できないことがあり、１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置および／またはエネルギー供給装置が、電源として機能し、試運転に関わる（involved with commissioning：機能確認運転に関与する）風力タービンの様々な補助システムに電力を供給するために使用されることがある。特に、風力タービンのヨーシステムにバックアップ電力を供給するために使用される蓄電装置は、試運転作業を実施する（carrying out commissioning tasks：機能確認タスクを成し遂げる）ために使用することができ、ディーゼル発電機は、バックアップ電源を補充するため、または必要に応じて補助電源システムに電力を供給するために使用することができる。
【０００８】
風力タービンの補助システムの需要を満たすためには、ディーゼル発電機は大型である必要がある。風力タービンに使用されるディーゼル発電機は、通常１００ｋＶＡを超えるサイズであり、特に洋上風力タービンの場合、輸送と設置が非常に困難で高価である。
【０００９】
本開示は、前述の欠点のいくつかを少なくとも部分的に克服する方法および装置を提供する。
【発明の概要】
【００１０】
本開示の一態様では、風力タービンシステムが提供される。風力タービンシステムは、風力タービン構成要素に電力を供給するための主電力供給ラインと、内部バックアップ電源と、内部バックアップ電源からの電力を変換して主電力供給ラインに電力を供給するように構成された第１のコンバータとを備える。風力タービンシステムは、主電力供給ラインに電力を供給するように構成された外部電源と、外部電源と主電力供給ラインとの間に配置された外部電源スイッチとをさらに備える。外部電源はさらに、内部バックアップ電源に電力を供給するように構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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