專利名稱：用于產(chǎn)生電能的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從可再生能源中產(chǎn)生電能的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 多個(gè)發(fā)電才幾纟且。
本發(fā)明也涉及電網(wǎng)以及用于為電網(wǎng)提供能量的方法。
本申請中的表達(dá)大海也應(yīng)當(dāng)被理解為大的內(nèi)陸湖。
背景技術(shù)：
的潛在能源。這與大海中水下的水流和海上的風(fēng)有關(guān)。盡管已有許 多利用這些可再生能源來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的不同的發(fā)電機(jī)組設(shè)想，但以 此方式生產(chǎn)的能源的量是^f效不足道的。其主要原因是經(jīng)濟(jì)方面的。 實(shí)現(xiàn)這才羊的具有經(jīng)濟(jì)竟?fàn)幮缘牟艓捉M還存在問題。通常乂人這些才幾組輸^ 出的功率很d、。因此需要大量這樣的機(jī)組以獲得顯著級別的功率， 才能夠與諸如水力、核能以及用化石燃料為動(dòng)力的機(jī)組這樣的傳統(tǒng) 能源相竟?fàn)帯?br> 基于這些可再生能源而實(shí)現(xiàn)具有經(jīng)濟(jì)竟?fàn)幜Φ哪芰慨a(chǎn)生系統(tǒng)， 其挑戰(zhàn)一 方面是以低成本提供高效的發(fā)電機(jī)組，另 一方面是提供可 以包括大量這樣的發(fā)電機(jī)組的最優(yōu)化系統(tǒng)。對于以大型商業(yè)規(guī)模產(chǎn) 生和提供能量以向電網(wǎng)提供電能來說，后一方面是關(guān)鍵方面。本發(fā) 明著重于這一方面。WO03/058055 7>開了包括線性發(fā)電才幾的波浪動(dòng)力單元。該單元 的設(shè)計(jì)使得其以較低成本有效地產(chǎn)生電能。該參考文獻(xiàn)也公開了多 個(gè)這樣的單元如何能夠連接到多個(gè)開關(guān)設(shè)備，以及每個(gè)開關(guān)設(shè)備如 何連一妾到為基于陸地的4妻收站提供能量的中間站。因此，該參考文 獻(xiàn)公開了 一種包括許多發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)組的輸出被收集到 處于中間站和基于陸地的4妄收站之間的纜線中。因此，該7>開的系 統(tǒng)能夠以比單個(gè)發(fā)電機(jī)組輸出的功率高許多倍的功率來提供電能。 典型地，單個(gè)才幾組纟是供1 OkW級別的功率，而該系統(tǒng)總共將可一是供 約為300kW功率的能量。
然而，在大多數(shù)情況下，這遠(yuǎn)不足以實(shí)現(xiàn)竟?fàn)幮缘哪芰抗?yīng)系 統(tǒng)。而且，該公開的系統(tǒng)受限于僅向能夠連接到電網(wǎng)的特定地點(diǎn)供 電。
本發(fā)明的目的在于沖是供一種用于從可再生能源中產(chǎn)生電能的 系統(tǒng)，對于向普通電網(wǎng)提供能量，該系統(tǒng)在技術(shù)上和商業(yè)上是具有 竟?fàn)幜Φ摹?br> 本發(fā)明的另 一個(gè)目的是提供具有高度靈活性的關(guān)于向網(wǎng)絡(luò)供 電的系鄉(xiāng)充。

發(fā)明內(nèi)容
這些目的是這樣實(shí)現(xiàn)的所討論的這種系統(tǒng)包括特定特征，該 系統(tǒng)包4舌多個(gè)初級中間站和至少 一個(gè)次級中間站，每個(gè)初級中間站 連才妄到多個(gè)開關(guān)i殳備，該至少一個(gè)次級中間站連4妾到多個(gè)初鄉(xiāng)及中間 站并連接到基于陸地的電網(wǎng)，并且該系統(tǒng)包括允許選擇性地將至少 一個(gè)次級中間站連接到電網(wǎng)中的不同位置的開關(guān)裝置。根據(jù)本發(fā)明，通過在級聯(lián)連接中的至少兩級上提供中間站，將
可能創(chuàng)建一種具有極大數(shù)量的發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)，使得該系統(tǒng)的共同 的輸出在向通常的網(wǎng)絡(luò)供電時(shí)，也將具有足夠竟?fàn)幮缘乃健?br> 如果每個(gè)發(fā)電機(jī)組具有10kW的功率，通過將次級中間站連接 到約10個(gè)初級中間站、爿尋每個(gè)初級中間站連4妄到約5個(gè)開關(guān)i殳備 以及將每個(gè)開關(guān)設(shè)備連接到約10個(gè)發(fā)電機(jī)組，該系統(tǒng)的輸出將達(dá) 到5MW的級另'J。
基于將多個(gè)發(fā)電機(jī)組連接到開關(guān)設(shè)備、將多個(gè)這樣的開關(guān)設(shè)備 連4妄到初級中間站以及將多個(gè)這樣的初級中間站連4妄到次級中間 站的原則的級聯(lián)連4妄具有許多優(yōu)勢
-由于采用級聯(lián)方式，其使得系統(tǒng)易于管理并且簡化了維 護(hù)，從而具有該具有極大數(shù)量發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)變得非常合 理4匕和結(jié)構(gòu)4匕。
-萬一系統(tǒng)中的一部分出現(xiàn)了故障，該系統(tǒng)的其余部分將能 夠不受影響地運(yùn)^f亍。
畫所有開關(guān)i殳備可以實(shí)際上相同，所有初級中間站也可以相 同，這就允許具有成本效益地制造這些部件。
-這些部件中的每一個(gè)都可以是為明確的目標(biāo)、明確的功率 電平來設(shè)計(jì)的，并且包括允許合理地制造和維護(hù)的明確部 件。
- 由于纜線和電流的電參凄t可以最〗尤i也適用于該系統(tǒng)的每 一級，所以該結(jié)構(gòu)化的模式使損耗最小化。通過設(shè)計(jì)該系統(tǒng)以使其可以連接到電網(wǎng)中的不同部分，/人而該 系統(tǒng)具有高度靈活性。
因此，本發(fā)明的系統(tǒng)允許以高功率、并在商業(yè)竟?fàn)幏秶鷥?nèi)、以 及高靈活性地從這些可再生能源中產(chǎn)生電能。
才艮據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，該系統(tǒng)包括連4妻到多個(gè)初級中間站的多個(gè)次 纟及中間站。
從而該系統(tǒng)將適合于包括更多的發(fā)電機(jī)組。
根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，該系統(tǒng)包括第三級中間站，該第三級中 間站連4妄到多個(gè)次級中間站。
其描述了這樣一種系統(tǒng)，其中，在級聯(lián)^^式中到達(dá)另一級的措
施是完整的。如果第三級中間站連接到8個(gè)次級中間站，則來自第 三級中間站的功率將會(huì)達(dá)到40MW的級別。因此，在可以4吏用相當(dāng) 大量的發(fā)電機(jī)組的情況下，該實(shí)施例強(qiáng)調(diào)上述的級聯(lián)模式的優(yōu)勢。
根據(jù)另 一 優(yōu)選實(shí)施例，初級中間站中的至少 一 些位于海中。
才艮據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，次級中間站中的至少 一個(gè)位于海中。
才艮據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，第三級中間站也位于海中。
通過在海中提供初級中間站、以及一些情況下也提供次級中間 站、并且甚至4是供第三級中間站，允許該系統(tǒng)也用于位于遠(yuǎn)離海岸 的發(fā)電機(jī)組并通過盡可能少的纜線為陸地提供電能。這提高了系統(tǒng) 的效率。通常，在遠(yuǎn)離海岸的地方，波浪和風(fēng)的可用能量更高。通過在海中安排站，初級中間站可以^立于靠近開關(guān)i殳備以及次 級中間站靠近初級中間站，等等。這種布局^f吏損4毛最小化。
根據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，每個(gè)開關(guān)設(shè)備包括固定于海床的水密封 容器，該容器容納開關(guān)設(shè)備部件中的至少一些。
該實(shí)施例^是供了全面的解決方案，其中，開關(guān)設(shè)備可以構(gòu)造為 使用標(biāo)準(zhǔn)部件的標(biāo)準(zhǔn)模塊。該容器提供保護(hù)以防止周圍的水。
才艮據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，初級中間站中的至少一些和/或次級中間
站中的至少一些包括固定于海床的水密封容器，該容器容納該站的 至少一些部^f牛。
且已經(jīng)描述過的那類優(yōu)勢相應(yīng)的優(yōu)勢。
根據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，發(fā)電機(jī)組中的至少 一些包括以波浪為動(dòng) 力的裝置。
波浪動(dòng)力發(fā)電機(jī)組多于其他選擇表明這樣一種狀況，機(jī)組的數(shù) 量大而每個(gè)機(jī)組的功率低。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的系統(tǒng)是特別為這種應(yīng) 用i殳計(jì)的，所以當(dāng)應(yīng)用于波浪動(dòng)力發(fā)電才幾組時(shí)，本發(fā)明優(yōu)勢尤其有 用。
根據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，波浪動(dòng)力發(fā)電機(jī)組中的至少 一些發(fā)電機(jī) 是具有包括永久磁鐵的往復(fù)轉(zhuǎn)子的線性發(fā)電機(jī)。
當(dāng)發(fā)電機(jī)是以波浪為動(dòng)力時(shí)，使用線性發(fā)電機(jī)具有的優(yōu)勢為 可以直4妄利用海面上的浮物的運(yùn)動(dòng)，而不必將此運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，發(fā)電機(jī)組中的至少 一些是以風(fēng)或水流為 動(dòng)力的發(fā)電才幾。
在很多情況下，將該系統(tǒng)應(yīng)用于這些類型的能源都是有利的， 無論僅這些類型中的 一種或兩種，還是可選地與波浪動(dòng)力發(fā)電機(jī)結(jié)合。
才艮據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，該系統(tǒng)包括AC/DC整流器和/或DC/AC 逆變器，整流器/逆變器被容納在開關(guān)設(shè)備和/或中間站中。
通過這些裝置，在功率傳輸方面，該系統(tǒng)可以;故最優(yōu)化，使得 可以選4奪適當(dāng)類型的電流用于在該系統(tǒng)的不同級的纜線連4妻。
才艮據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，整流器中的至少一些包括二級管或晶閘管橋。
從而可以執(zhí)行簡單且可靠的整流。
才艮據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，開關(guān)i殳備和/或中間站中的至少 一些包4舌 變壓器。
通過在開關(guān)設(shè)備/中間站中包括變壓器，電流可以被變換到對于 在該系統(tǒng)的不同級的纜線情況是最優(yōu)化的級別。
才艮據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，發(fā)電才幾組通過AC-纜線凈皮連接到開關(guān)設(shè)備。
對于從機(jī)組到開關(guān)設(shè)備的傳輸，AC通常是最為合適的選擇。
才艮據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，開關(guān)設(shè)備與初級中間站之間的連沖妾和/ 或多個(gè)中間站之間的連接分別包括AC-纜線或DC-纜線。對于這些連4婁，在一些應(yīng)用中AC可能4交好，而在其他應(yīng)用中 DC可能較好，優(yōu)化到哪一程度以及在哪一級使用AC或DC,這取 決于該系統(tǒng)運(yùn)^f亍的實(shí)際情況。
根據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，初級中間站中的至少 一些被提供有用于 DC-部件的控制和管理系統(tǒng)。
這種控制和管理系統(tǒng)有助于確4呆適應(yīng)系統(tǒng)常發(fā)生的各種情況。
根據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，次級或第三級中間站中的至少 一個(gè)是基 于陸地的，并包括被安排以控制用于產(chǎn)生能量的系統(tǒng)的高級控制系統(tǒng)。
這對于4吏系統(tǒng)適應(yīng)于#皮4是供能量的電網(wǎng)以及4吏系統(tǒng)普遍地適 應(yīng)于運(yùn)行情況是有利的。
才艮據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，次級或第三級中間站中的至少 一個(gè)是基 于陸;l也的，并包4舌計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。
如果此系統(tǒng)的大小受限，則基于陸地的定位使站的建設(shè)在技術(shù) 上更加容易。計(jì)費(fèi)系統(tǒng)對獲得供應(yīng)的能量的適當(dāng)計(jì)費(fèi)提供了可能性。
根據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，開關(guān)設(shè)備和中間站中的至少 一些包括繼 電保護(hù)裝置。
這種裝置在用于避免系統(tǒng)內(nèi)故障的測量時(shí)表現(xiàn)出便利性。
根據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施例，開關(guān)設(shè)備和中間站中的至少 一些包括被 安排以測量相關(guān)電流的參數(shù)的測量系統(tǒng)。測量這些參數(shù)在系統(tǒng)的控制與管理中扮演重要角色，并有助于 優(yōu)化系統(tǒng)的控制與管理。
根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，該系統(tǒng)包括信號系統(tǒng)，其被安排以將信 息信號和啟動(dòng)信號傳輸?shù)介_關(guān)設(shè)備和/或中間站中的至少 一些以及
從這些開關(guān)設(shè)備和/或中間站傳輸信息信號和啟動(dòng)信號。
以此方法從系統(tǒng)的不同部分提供信息是控制的另 一個(gè)重要環(huán) 節(jié)。啟動(dòng)信號對于管理是相當(dāng)重要的。
根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，信號系統(tǒng)包括信號裝置，其選自由光纖、 纜線、聲音信號裝置、無線信號裝置以及浮物組成的組。
所有這些信號裝置可以4吏用在一個(gè)和相同的系統(tǒng)中。然而，在 很多情況下，僅出現(xiàn)它們中的一種或少數(shù)幾種。將使用哪種信號裝 置的最佳選4奪取決于多個(gè)方面，例如外部條件、系統(tǒng)的大小、系統(tǒng) 的復(fù)雜度等。
根據(jù)另 一 優(yōu)選實(shí)施例，發(fā)電機(jī)組中的至少 一 些的定子線圏包括 具有固態(tài)絕緣體的纜線，固態(tài)絕緣體包括內(nèi)半導(dǎo)電層和外半導(dǎo)電層 及中間絕纟彖層。
這種類型的定子線圏本身是已知的，并由于環(huán)形形狀導(dǎo)致均勻 電場而具有有利的電特性。
因?yàn)槔眠@種線圏4呆持高電壓，所以可以省去與發(fā)電才幾組連才妄 的增壓變壓器。當(dāng)用于根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組時(shí)，這種線 圏的優(yōu)勢尤其顯著。
本發(fā)明的系統(tǒng)的上述優(yōu)選實(shí)施例在根據(jù)權(quán)利要求1的權(quán)利要求
中會(huì)"i羊細(xì)i兌明。才艮據(jù)本發(fā)明的方法，通過將根據(jù)本發(fā)明或本發(fā)明的任一優(yōu)選實(shí) 施例的系統(tǒng)連接到電網(wǎng)，為該電網(wǎng)^是供電能。
才艮據(jù)本發(fā)明的電網(wǎng)，將其連接到^4居本發(fā)明的系統(tǒng)或本發(fā)明的 任一優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)。
優(yōu)選實(shí)施例獲得的并且以上已經(jīng)闡述過的那些優(yōu)勢相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。
通過以下對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述以及參考附圖，將 更加清晰地闡述本發(fā)明。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖。
圖2是示出才艮據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖。
圖3是圖1和圖2的系統(tǒng)的特定部件的圖示。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組4的實(shí)例的側(cè)視圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中的開關(guān)設(shè)備的重要部件的實(shí)例 的示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組中的定子線圈和纜線的 橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地示出才艮據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一實(shí)例。多個(gè)發(fā)電機(jī)組4a，5a,6a等被安排在海中并連接到海中的共同的 開關(guān)設(shè)備la。多個(gè)這種開關(guān)設(shè)備la,lb,lc等通過纜線16a,16b,16c
連4妾到海中的初級中間站17a。每個(gè)開關(guān)i殳備la,lb,lc等均連4妄到 多個(gè)發(fā)電機(jī)組。在該圖中，每個(gè)開關(guān)設(shè)備連接到10個(gè)發(fā)電機(jī)組， 但數(shù)目可以變化，其中，5-15個(gè)機(jī)組是合適的范圍。在示出的實(shí)施 例中，連接到初級中間站17a的開關(guān)設(shè)備la,lb,lc等的數(shù)目是5個(gè)， 但在2-10范圍內(nèi)的任一數(shù)目都是合適的。
初級中間站17a通過纜線18連"l妄到次級中間站19。次級中間 站19連接到10個(gè)初級中間站17a，17b，17c。
次級中間站19通過纜線191連接到電網(wǎng)。通過開關(guān)192，次級 中間站19可以連接到電網(wǎng)中的不同位置193,194,195等。
次級中間站19可以位于海中或是陸地上。
圖2示出了系統(tǒng)的可選實(shí)例。圖2的系統(tǒng)不同于圖1的系統(tǒng)， 因?yàn)樗?、包括更多?shù)量的發(fā)電機(jī)組4a，5a，6a等且包括系統(tǒng)的又 一級。
圖2的系統(tǒng)中，發(fā)電才幾組、開關(guān)i殳備和初級中間站的安排與圖 1的類似。在圖2中，次級中間站19a是多個(gè)次級中間站19a,19b，19c 等中的 一 個(gè)。這些次級中間站中的每 一 個(gè)均連接到類似于次級中間 站19a連4妄的樣式的發(fā)電才幾組、開關(guān)i殳備以及初級中間站。
次級中間站19a通過纜線20連接到第三級中間站21。以類似 的方式，8個(gè)次級中間站19a,19b,19c等連4^到第三級中間站21。 第三級中間站21通過纜線211連4妄到電網(wǎng)。以類似與圖1的實(shí)例 中的方式，存在開關(guān)212,通過其第三級中間站可以連4妻到不同位 置213， 214， 215等。第三級中間站21被l是供有建立高級控制系統(tǒng)216的裝備，安 排高級控制系統(tǒng)以控制電能產(chǎn)生系統(tǒng)。該站也^皮提供有建立計(jì)費(fèi)系 統(tǒng)217的裝備，以提供供應(yīng)的能量的計(jì)費(fèi)。
在圖2公開的系統(tǒng)中，每個(gè)開關(guān)設(shè)備連接到10個(gè)發(fā)電機(jī)組。 每個(gè)發(fā)電機(jī)組的典型功率級別是約10kW，這意味著每個(gè)開關(guān)設(shè)備 的輸出是1 OOkW。每個(gè)初級中間站連接到5個(gè)開關(guān)設(shè)備，致使500kW 的豐俞出。每個(gè)次級中間站連4妄到10個(gè)初級中間站，致4吏5MW的豐lr 出。第三級中間站連接到8個(gè)次級中間站，致4吏有40MW的輸出將 提供給電網(wǎng)。
當(dāng)然，連接到每個(gè)開關(guān)設(shè)備的發(fā)電機(jī)組的數(shù)目、連接到每個(gè)初 級中間站的開關(guān)設(shè)備的數(shù)目、連接到每個(gè)次級中間站的初級中間站 的數(shù)目以及連接到第三級中間站的次級中間站的數(shù)目都可以變化。 在每一級上，這種連接的典型數(shù)目可以在2-15的范圍內(nèi)。當(dāng)然，在 系統(tǒng)內(nèi)不同級的連接數(shù)目以及在同一級內(nèi)的連接數(shù)目均可以變化。
系統(tǒng)也可以通過4吏用多個(gè)第三級中間站等延伸到更多級。
圖3是示出連接到發(fā)電機(jī)組的開關(guān)設(shè)備la的基本布局草圖。 開關(guān)設(shè)備la被安排為固定在海床B上。
例如，開關(guān)設(shè)備la包括由殼102以及可以是混凝土的底板103 形成的水密封容器。開關(guān)i殳備la固定在海床B中。多個(gè)波浪動(dòng)力 單元的發(fā)電機(jī)4a-9a連接到開關(guān)設(shè)備站。
每個(gè)發(fā)電機(jī)單元4a-9a通過纜線42-46與開關(guān)i殳備站la電連 接，其中，纜線42-46經(jīng)由通過殼102的引入線連接到開關(guān)設(shè)備站 內(nèi)的部件。從每個(gè)單元提供的電壓作為低壓直流或交流電壓。開關(guān)i殳備站la中的部件是常失見類型并沒有在圖中示出。這些 部件可以包括半導(dǎo)體、轉(zhuǎn)換器、斷路器、測量裝置、繼電保護(hù)、避 雷器和其他過電壓保護(hù)裝置、接地裝置、負(fù)載耦合器或分離器、以 及變壓器。
開關(guān)設(shè)備站通過輸出纜線16a提供輸出直流或交流電壓，優(yōu)選 地高電壓。交流電壓具有低頻率并且可以是三相或多相的。也可以 4吏用i者如50或60Hz的標(biāo)準(zhǔn)頻率。
通過開關(guān)設(shè)備站內(nèi)的變壓器，輸入低電壓被轉(zhuǎn)換為輸出高電 壓。必要時(shí)使用開關(guān)設(shè)備站內(nèi)的轉(zhuǎn)換器或逆變器來轉(zhuǎn)換DC-AC,反 之亦然。 '
如圖1所示，來自于開關(guān)設(shè)備la的電壓被提供給初級中間站
17a。
初級中間站17a被固定于海床B中，并包括由殼171和底板 172形成的水密封容器。初級中間站17a可以包括多種部件，在圖 中只象征性地示出了整流器173、逆變器174、用于控制和管理系 統(tǒng)的裝備175、變壓器176、繼電^f呆護(hù)裝置177、用于測量系統(tǒng)的裝 備178和用于信號系統(tǒng)的裝備179。這些部件可以可選地或補(bǔ)充性 地出現(xiàn)在更高級處的開關(guān)i殳備和中間站中。
光纜180連接到用于信號系統(tǒng)的裝備179，通過該裝備，纜線 信息信號可以發(fā)送到初級中間站17a或從初級中間站17a發(fā)送出纜 線信息信號。當(dāng)然，可以選4奪性地或補(bǔ)充性地使用其他類型的信號 裝置。圖3中的發(fā)電才幾組4a-9a #皮示出為波浪動(dòng)力發(fā)電才幾。然而，該 系統(tǒng)也可應(yīng)用于諸如分另U由發(fā)電才幾10a和lla示出的以風(fēng)力或以水
中的水流為動(dòng)力的發(fā)電機(jī)。
對于由10a和lla表示的類型的機(jī)組，通常呈現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)發(fā)電才幾， 而對于由4a-9a表示的類型的機(jī)組，線性發(fā)電機(jī)是合適的。
圖4示出了這種才幾組。
浮體43被安排為漂浮于海洋表面A上，波浪給予浮體43搖擺 的垂直運(yùn)動(dòng)。線性發(fā)電機(jī)45經(jīng)由穩(wěn)固于底部的基板48固定在海床 上。該板可以由混凝土制成。線性發(fā)電機(jī)的定子46a，46c穩(wěn)固到基 才反48上。該定子由四個(gè)垂直的4主習(xí)犬疊層體(laminated stack )纟且成， 在圖中^f又可見其中的兩個(gè)。發(fā)電才幾的往復(fù)轉(zhuǎn)子47 ^皮安排在疊層體 之間并通過線44連接到浮體43。轉(zhuǎn)子47由永久》茲性材料制成。
基板48具有安排于中心的孔50，并與此孔共中心地在海床中 制作底部凹槽49。該凹槽49可以適當(dāng)?shù)爻手本€。4立簧51穩(wěn)固在凹 槽49的下端并且彈簧的另一端系在轉(zhuǎn)子47的下端52。基板48中 的孔50的直徑及凹槽49的直徑是使得轉(zhuǎn)子47可以自由通過它們 的。
當(dāng)浮體43由于海洋表面A上的波浪的運(yùn)動(dòng)而上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，此 運(yùn)動(dòng)經(jīng)由線44傳送到轉(zhuǎn)子47,轉(zhuǎn)子47因此獲得了在疊層體之間的 同等的搖擺運(yùn)動(dòng)。電流因此在定子線圈中產(chǎn)生。凹槽49允許轉(zhuǎn)子 在其向下運(yùn)動(dòng)中穿過整個(gè)定子。拉簧51對向下運(yùn)動(dòng)施加附加力以 使線44 一直保持繃緊狀態(tài)。
圖5示出了開關(guān)i殳備la內(nèi)部可能的布局。在所示的實(shí)例中， 開關(guān)設(shè)備la連接到3個(gè)機(jī)組4a， 5a, 6a。根據(jù)圖示，經(jīng)由斷路器或接觸器31連接每個(gè)機(jī)組，以及整流器32到逆變器33的連接是雙 才及性連沖妄。電^各圖<又畫出了才幾組4a。應(yīng)當(dāng)理解，其#4幾組5a，6a以 相應(yīng)的方式連接。逆變器33可能經(jīng)由變壓器34和/或?yàn)V波器將三相 電流沖是供癥合電纜16a。整流器可以是可控的并為IGBT、 GTO或半 導(dǎo)體閘流管類型的二極管，包括可控或不可控的雙極性部件。
在DC側(cè)的電壓可以是并聯(lián)或串聯(lián)連接、或二者的組合。
圖6是通過形成發(fā)電機(jī)組4a，5a，5b等中的定子線圈的纜線100 的截面圖。纜線的導(dǎo)電部分101的外部，存在固態(tài)絕》彖體，固態(tài)絕 緣體包括內(nèi)半導(dǎo)電層102、外半導(dǎo)電層104和中間絕緣層103固態(tài)
絕緣體。
權(quán)利要求
1. 一種用于從可再生能源中產(chǎn)生電能的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括安排在海中的多個(gè)發(fā)電機(jī)組(4a-6c)以及安排在海中的多個(gè)開關(guān)設(shè)備(1a-1c)，每個(gè)開關(guān)設(shè)備(1a-1c)均連接到多個(gè)所述發(fā)電機(jī)組(4a-6c)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括多個(gè)初級中間站(17a-17c)和至少一個(gè)次級中間站(19；19a-19c)，每個(gè)初級中間站(17a-17c)均連接到多個(gè)所述開關(guān)設(shè)備(1a-1c)，所述至少一個(gè)次級中間站(19；19a-19c)連接到多個(gè)所述初級中間站(17a-17c)和基于陸地的電網(wǎng)，并且所述系統(tǒng)包括開關(guān)裝置(192；212)，所述開關(guān)裝置允許將所述至少一個(gè)次級中間站(19；19a-19c)選擇性地連接到所述電網(wǎng)中的不同位置(193，194，195；213，213，215)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括多個(gè) 次級中間站(19a-19c)，每個(gè)次級中間站(19a-19c)均連4妄到多個(gè) 所述初級中間站(17a-17c)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括第三 級中間站(21),所述第三級中間站(21)連4^到多個(gè)所述次級中 間站(19a誦19c)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述 初纟及中間站(17 a-17 c)中的至少 一 些4立于海中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述次級中間站 (19;19a-19c)中的至少一個(gè)位于海中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，包括第三級中間站(21),其特征 在于，所述第三級中間(21)站位于海中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè) 開關(guān)設(shè)備(la-lc)包括固定于海床(B)的水密封的容器 (102,103)，所述容器(102,103)容納所述開關(guān)設(shè)備的至少一些部件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所 述初級中間站(17a-17c)中的至少 一些和/或所述次級中間站(19; 19a-19c)中的至少 一些包括固定于海床(B)的水密封的容器 (171， 172)，所述容器容納該站的至少一些部件。
9. 才艮據(jù)一又利要求1至8中的4壬一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特;f正在于，所 述發(fā)電機(jī)組(4a-11 a)中的至少 一些包括波浪動(dòng)力裝置(4a-9a)。
10. 才艮據(jù)一又利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一些所述波浪動(dòng) 力發(fā)電機(jī)組(4a-11 a)中的發(fā)電機(jī)是具有包括永久磁鐵的往復(fù)轉(zhuǎn) 子(47)的線性發(fā)電4幾(45 )。
11. 才艮據(jù)片又利要求1至10中的4壬一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特4i在于， 所述發(fā)電才幾組(4a-lla)中的至少一些(10a)是以風(fēng)為動(dòng)力的發(fā)電機(jī)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述發(fā)電機(jī)組(4a-lla)中的至少一些(lla)是以水流為動(dòng)力的發(fā)電機(jī)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述系統(tǒng)包括AC/DC-整流器(32;173)和/或DC/AC-逆變器 (174)，所述整流器/逆變器(32，173，174)容納于所述開關(guān)設(shè)備 (la-lc)中和/或所述中間站(17a-21)中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述整流器(32;173)中的至少 一 些包括二才及管或晶閘管橋。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述開關(guān)設(shè)備(la-lc)和/或所述中間站(17a-21)中的至少一些 包括變壓器(34;176)。
16. 才艮據(jù)—又利要求1至15中的4壬一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特4正在于， 發(fā)電機(jī)組(4a-lla)通過AC-纜線(42-48)連接到所述開關(guān)設(shè)備 (la匿lc)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述開關(guān)i殳備(la-lc)和所述初級中間站(17a-17c)之間的連4妄 和/或所述中間站(17a-21)之間的連接包括AC-纜線。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至17中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述開關(guān)設(shè)備(1 a-1 c)和所述初級中間站(17a-17c)之間的連接 和/或所述中間站(17a-21)之間的連4妄包4舌DC-纟覽線。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述初級中間站(17a-17c)中的至少一些設(shè)置有DC-部件控制 和管理系鄉(xiāng)充(175)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1至19中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述次級(19a-19c)或第三級(21)中間站中的至少 一個(gè)是基于 陸地的，并包括高級控制系統(tǒng)，所述高級控制系統(tǒng)被安排以控 制所述用于產(chǎn)生電能的系統(tǒng)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1至20中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 至少一個(gè)所述次級(19a-19c)或第三級(21)中間站是基于陸地 的，并包^"計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(217)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1至21中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述開關(guān)設(shè)備(la-lc)和/或所述中間站(17a-21)中的至少一些 包括繼電保護(hù)裝置(177)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電保護(hù)裝 置(177)是差動(dòng)保護(hù)或電涌保護(hù)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1至23中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述開關(guān)設(shè)備(la-lc)和/或所述中間站(17a-21)中的至少一些 包括被安排為測量與電流相關(guān)的參數(shù)的測量系統(tǒng)(l78)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1至24中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述系統(tǒng)包括信號系統(tǒng)(179),所述信號系統(tǒng)(179)被安排 為將信息信號傳輸?shù)剿鲩_關(guān)設(shè)備(la-lc)和中間站(17a-21)中 的至少 一些以及從這些開關(guān)設(shè)備(1 a-1 c)和中間站(17a-21 )傳輸4呂息"可。
26. 才艮據(jù)4又利要求25所述的系統(tǒng)，其特;f正在于，所述信號系統(tǒng)(179)包括從由光纖、纜線、聲音信號裝置、無線信號裝置 以及浮物組成的組中選擇的信號裝置(180)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1至26中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述發(fā)電機(jī)組(4a-lla)中的至少一些的定子線圏包括具有固 態(tài)絕緣體的纜線(IOO),所述固態(tài)絕緣體包括內(nèi)半導(dǎo)電層(102)、 外半導(dǎo)電層(103)和中間絕緣層(104)。
28. —種用于為電網(wǎng)提供電能的方法，其特征在于，將根據(jù)權(quán)利要 求1至27中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)連"l妄到所述電網(wǎng)。
29. 電網(wǎng)，其特征在于，所述電網(wǎng)連接到根據(jù)權(quán)利要求1至27中 的4壬一項(xiàng)所述的系纟克。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從可再生能源中產(chǎn)生電能的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括被安排在海中的多個(gè)發(fā)電機(jī)組(4a-6c)以及被安排在大海中的多個(gè)開關(guān)設(shè)備(1a-1c)。每個(gè)開關(guān)設(shè)備(1a-1c)連接到多個(gè)發(fā)電機(jī)組(4a-6c)。根據(jù)本發(fā)明，該系統(tǒng)包括多個(gè)初級中間站(17a-17c)。該系統(tǒng)也包括至少一個(gè)次級中間站(19)。每個(gè)初級中間站(17a-17c)連接到多個(gè)開關(guān)設(shè)備并且每個(gè)次級中間站(19)連接到多個(gè)初級中間站(17a-17c)。次級中間站也連接到基于陸地的電網(wǎng)。存在開關(guān)裝置(192)，用于允許選擇性地連接到電網(wǎng)中的不同位置(193，194，195)。本發(fā)明也涉及一種電網(wǎng)和一種用于為電網(wǎng)提供能量的方法。
文檔編號F03B13/18GK101415937SQ200680054098
公開日2009年4月22日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者卡林·托爾布恩, 馬茨·萊永 申請人:西貝斯特公司