TW200827546A - Wind and wave power generation - Google Patents

Description

200827546 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於浮動力發電系統，且尤指（但是非 ^ 具有穩定度控制之該種系統。 ' ^) 【先前技術】 利用風力之近海（offshore)發電係具有潛力以成為主 能源，且於過去四十年或更多年係已經為諸多實驗 之主題。自風以取出能量係眾所週知，藉由致使風以二： 一風力渦輪機，其係典型為儘可能高地 . 確：其為暴露於完全的風力而且為消除任何二二= 1:2!:產生的干擾。儘管該等渦輪機係相當有效率 =取出自風之大量的能量1高效率的渦輪機係傾： 為八有極大的直徑之葉片且因此需要其可為安 :極高的平台或塔台―也上，此係由於塔台為可牢固 地固定至地面而未顯現問 干口 動之一 p1 仁疋田女裝至受到波浪的移 "千口，固定物之安全性係有些較有問題。任 何该種移動係致使渦輪機為㈣自-穩態條件且產生可為 不利的結構負載者於渴輪機與支撐塔台其本身…基於 水的涡輪機配置係操作 、 作以利用由互動於平台或於安裝之浮 動柱的波浪所引起之前後 上七唾緣 j俊移動。本質上，前向移動係產生 该4轉子葉片為暴露至農 ” 生 多的能量係可為於h之彳彳視在（啊㈣風，且較 風，相較於當該等葉二::前向移動期間而取出 律^ 4 片為靜止或為向後搖動而可取出者。 儘官此附加能量取出儀 、子馮有利，必須為平衡於渦輪機所 5 200827546 安裝於其之支撐塔台的結構負載，且此係於風暴的海面條 件時為不期望地高且可能導致結構失效。 ” 除了上述的問題以外，該等平台係當浮動於其將極為 波浪起伏的海面而亦為受損於高達六個軸（滾動（r〇u)、偏 轉（yaw)、傾斜（pitch)、升降（heave)、搖擺（sway)、盘波動 ㈣㈣）之不利的移動。於任—個或多個軸的移動係將具有 於平台穩定度、結構負載以及發電之不利的影響，且較佳 ^ 料低至-最小值，藉以延長平台壽命與能量取出。種^ 系統係已經提出以穩定化平台其本身，—者係論述 洲專利EP_8號，其中，於一種〇wc之水柱係扣留 且匕後為釋放以企圖於同步化。儘管上述的配置係提 於發電或穩定度問韻$搞3' 的解決方式，使得發電為 取大化係將有時為不利於結構負载或穩定度而使得 為最大化係將具有於發電之不利影響。 ^ - 偏轉控制係特別重要於合+ 平〜、“" 田止圖Μ化一種繫留（nu)0red) 千口於海面且非為易於由上述的配置所提出。經常 ） 係關於搖擺該平台為繞於其繫 ' 向，繫留器具係接著置放於其可為“:力、大小與方 繫:線亦為提供，其可施"當 ::成為-振盛移動，振盈移動係 ==外力之頻率，—個外力係當:= 來臨的波浪且為成形，諸如載:供::二台:設計為面對 當該等特徵為不存在，該等平台係將特徵’但 城為不％疋於高海面 6 200827546 狀‘％，且此係亦將導致嚴重的應變為置放於平台其本身鱼 =於其的任何風力渦輪機結構。此問題係由於其置放該 風為相料來臨的波浪之—角度的風/潮流條件而加劇。 r \ 接或間接利用波力且將該能量轉換成為電力係亦為 電力係接著騎送至海岸以供後續利。振蓋水柱 “旦oscdlatmg water c〇1_)係已經成為轉換波能量至 里之-種極為普遍的方法’無論為基於海岸、底部安 y或㈣式裝置。儘管存在其利用波能量之諸多方式， ，出或建立於過去二十年來之實質每《 OWC係具有-或 ^ US渦輪機，其係由隨著水為衝進與衝出而退出或 進入該柱之加壓的空氣所驅動。_之普遍性係極為便 ^精其’ Weils渦輪機係轉換於波室與大氣之間的雙向 乳流成為於發電機輕合之單向脈衝群的轉矩。甚者，於海 面平心期間或當空氣速率為於每個波浪流動倒退二倍期間 而了降至零，则8渦輪機係需要少量的動力以保有旋轉。 ，間:的Wells渦輪機係運用一組的固定間距葉片，且儘 官此寻者係提供概括為極正面的助益於產生電能量一種 固定葉片4 WeUs渦輪機為以合理效率而操作於其之波浪 (及因此氣流)條件之範圍係嚴重為受限於葉片失速㈣”。 典型而言，Wells渦輪機係運用對稱型面葉片及其弦 於旋轉平面’且經常為僅針對於2與13度之間的入射角 度而產生正轉矩。低於2度，於低空氣速率的操作面積， 升降分量係過小而未產生正轉矩且轉子係傾向為喪失速 度°於其高於Π度之入射角度’葉片段係失速。迅速增 7 200827546 大的拖复力量係支配較不迅速衰退的升降力量且效率係折 衷然而，右葉片係諸如為能夠改變傾斜度（沖⑻以防止 入射角度為超過某個最大角度，例如：8度，則將產生正 轉矩於其高於2度之所有的入射角度且效率係將改良。 /於作業日守’ 著波浪之浪頭與凹處係通過水柱，水位 ^ 係上下振盪於水柱之内。芒★ 、、县，

, 右此振盛水位係作成以發生於JL 開:於二端之-種結構柱，於水面之上方的空氣柱係振盈 f ^ 夜，良此里係因而轉換成為低壓力、高 ' 氣流。能量係接著為取出自移動的空氣，藉由-種 自我整流式Wells渦輪機，其中，旋轉 a 氣為流通於哪個軸向方向。 ° _空 操作為-種風力或氣體渦輪機:二:=輪機係本質 氣、及空氣與轉子葉片之間。渦;因此於水與空 流，其相較於直接吸收海浪之強力 :的- 具有破壞性。於波浪與空氣之…：擎力里而退為較不 ^若非為總括，而於空氣/轉Γ葉效率係高， 、決於能㈣移其本身之U設計與有^率管^。率係極為取 於一些配置中，運用 链1^人， 而保持該渦輪機轉動 其旋轉於相反方向且為耗接至一共同心間係習知。運用 二個轉子係亦為習知。運用可變間 二：串列架構的 能增強的反應負载係亦為習知，藉，輪機以針對於性 以泵送能量脈衝群至波浪室其本身曰。用發電機與渦輪機 【發明内容】 8 200827546 本發明係企圖降低其闕聯於上述的配 提出一種浮動式平台’ i 糈由 所穩定化為相對μ面：：：力取出§又備之操縱與控制 …… 海面且亦企圖提高發電之效率而同時為 穩疋化该平台。 了苟 α此本發明係提出_種浮動式平台，其包含： 台底座；一移動感測器， 關 ’ 或多個軸之軸向移動· 千口為關於或沿著- Γ7矛夕勁，一穩定度控制器，·一 渦輪機，安裝於嗲拔A ^ 風力 、以。口，该渦輪機係具有一推進器與一絲 轉式安裝座，該渴於趟從6 /、 疋 円輪機係女裝於該安裝座以 為關於該塔台之一縱内缸· ^ 捉轉式私動 該平台之角度偏轉位置的一偏括用於谓测 _ _ ^ ώ ^ 场得偵劂益且可貫施為連接至 7疋度控制器以供應偏轉資料至該控制器；及一偏轉致 用於改變該渦輪機相對於該塔台之偏轉角度， t致動器係可實施為連接至該穩定度控制器以接收自盆之 致動訊號，藉以改變該風力 ，尚輪機相對於該塔台之角度位 置0 有利而言，該種平台传句妊· n 係匕括·一風力監視器，用於監 視接近该平台之任何風的方 ^ ^ ^ ^ z,，、迓羊，该風力監視器係可 貝知為連接至該穩定度控告 栌制哭 ^仏應風力資料至該穩定度 ^ ^ 系種千台係包括：一間距（pitch) 控制器，用於控制該等轉子葦 ^ ^ ^ ^ ^ 葉片之間距，該間距控制器係 Τ只施為連接至該穩定度控 ^ ^女^ 又控制益以接收自其之控制訊號。 ^ _ 感測器，用於監視其旋轉 速度，該RPM感測器係可實 &為連接至該穩定度控制器 200827546 以傳遞旋轉速度資料至該穩定度控制器。附加或或者，可 能存在為設有：一電壓與電流感測器，用於監視該發電機 之私壓與電流輪出，該感測器係可實施為連接至該穩定度 控制器以傳遞電壓與電流資料至該穩定度控制器。當該種 驅動式發電機，則可更包括：一激磁 平台係設有一種風力 電壓控制器、，用於控制該發電機之激磁電壓，該激磁電壓 控制器係可實施為連接至該穩定度控制器以供其控制。

於個替代配置中，如上所述之一種平台係提出，且 更包括.一振盪水柱；一氣流控制機構，用於控制透過該 振盪水柱之氣流；其中，該軸感測器係可實施為連接至該 ，定度，制器以傳送軸向移動資料至該控制器，^該控制 為係可貫施為連接至該氣流控制機構以控制透過該振盪水 柱之氣流，藉以至少部分為穩定化該平台於一或多個軸。 於一個配置中，該氣流控制機構係包含用於控制透過 X柱之氣机的一流量（壓力）閥，而於另一個配置中，該氣 流控制機構係、包含-空氣驅動式涡輪機、與用於控制其建 立於忒柱内的反壓力之一控制機構。 θ便利而言，該種平台係可具有二個振盪水柱，該等振 盈水柱係彼此為定位於該平台之相對端且各者係可實施為 、接至忒％定度控制器以供其控制。或者，該種平台係可 包括·沿者該等端之各者的複數個振I水柱。替代或附加 、=，該種平台係可具有二個振盪水柱，I此為定位於該 " 自#側邊且各者係可實施為連接至該穩定度控制器 以供其控制。於一些配置中，該種平台係可包括··沿著該 200827546 等側邊之各者的複數個振盈水柱。 較佳而言’該位移感測器係包含_多軸式位移感測器 且可監視於該平台之滾動、傾斜、偏轉、升降、搖擺、與 波動之一或多者的轴向位移。 有利而言，該穩定度控制器係包括其具有一軟體程式 之一電腦，可實施為根據一預定的控制策略以控制該平台 之穩定度。該穩定度控制器係亦可包括一反饋控制。 於一個配置中，該水柱係更包括一波動防止機構，其 可包含一浮動球、與其界定具有直徑為小於該球的一限制 孔之機構。或者，該波動防止機構係可包含其具有一外徑 之一浮動板、與其界定具有直徑為小於該板者的一限制孔 之機構。於又一個配置中’该波動防止機構係可包含其呈 有一致動之一滑動板閥、與其界定一孔之機構，該板閥 係由該致動器所滑動於該孔。 有利而言’該種平台係更包括：於一或多個振盈水柱 之内的一壓力感測器’該壓力感測器係可實施為連接至古亥 穩定度控制器以傳遞壓力資料至該穩定度控制器。該種配 置係可包括：其定位於一風力渦輪機葉片的各侧之一感測 器，藉以確定其跨於該渦輪機之壓力差異。 有利而言’違種平台係更包括·於一或多個振湯水和 之内的一水位感測器，該水位感測器係可實施為連接至該 穩定度控制器以傳遞水位資料至該穩定度控制器。該種平 台係可更包括：用於確定波浪之高度、方向與頻率之一波 浪感測器，該波浪感測器係可實施為連接至該穩定度控制 11 200827546 器以傳遞波浪資料至該穩定度控制器。 於又一個配置，該種平台係可包括：一錨定（anch〇r) 機構，用於錨定該平台至一不動式物體，且該錨定機構係 可包含·二或多個錫定線，其於一第一端為固定至一不動 式物體且於一相反自由端為至一發電設備。該種配置係可 更包括··一或多個電纜張力監視器，用於監視於該等電纜 之一或多者的張力，該等張力監視器係可實施為連接至該 穩定度控制器以供應張力資訊至該穩定度控制器。有利而 吕，该種平台係包括：一或多個電纜長度監視器，用於監 視該等電纜之一或多者的長度，該一或多個電纜長度監視 為係可貝施為連接至該穩定度控制器以供應長度資料至該 穩定度控制器。 本發明係亦提出其用於控制一種浮動式平台之方法， 该種汙動式平台係具有一平台底座、一塔台、安裝於該塔 台2供角度移動為相對於其之一風力渦輪機、用於確定^ 平口為關於或多個軸的軸向位移之一位移感測器、一穩 定度控制器、及一偏轉控制機構，其中，該種方法係包括 步驟：控制該風力渦輪機之葉片的_、與該風力渴輪機 相對於該底座的偏轉角度之-或多者，藉以修正該平台之 偏轉移動。 根據本發明之更進一步的觀點，針對於一種平台之控 :方法係提出，該平台係包括具有一氣流控制機構之一： 用於控制透過該振盪水柱的氣流，該種方法係包 7 、 視w亥平台為相對於一或多個軸的軸向位移，及 12 200827546 響應於自該平台之一期望 、#軸向方位的一偏差之偵測而控制 透ί該等振蓋水柱的氣流，藉以升高或降低該平台之-部 =對：浮動於其上之水面且至少為減少於-或多個轴 土# ^ ?工制機構係包含一流量控制閥，該種方 旦^佳為包括步驟：控制透過該—或多個柱之空氣流 !::以致使該平台之-部分為相對於其-相鄰部分而升 =低。當該氣流控制機構係包含一空氣驅動式渦輪機 务弘機，其控制係可包含步· 匕3〆驟.控制建立於該柱内的反壓 弋二：t控制機構係包含—流量控制閥與-空氣驅動 機，該種方法係可包括步驟··控制透過該一 流、與由渦輪機所建立的反麼力，藉以致使 斜口之—部分為相對於其—相鄰部分而升高或降低。 於一些配置中，該平台係 士凡 桎，，、τδ又有一或多個水平延伸水 1押==可更包括步驟:控制透過該水柱的氣流， 以控制该平台於搖擺或波動之_或多者。 當該平台係包括具有發電機為附接至其之—或多個電 ⑽苗定器，該種方法係可包括㈣：控 入㈣lng in)與放出（paying _)，藉以偏 搖擺、與波動之一或多者。嗲插古、t /十口於偏轉、 -給定的控制方式而變更於振盈水二2括步驟:根據 機的間距及/或激磁電壓。該種方 =驅動式渦輪 -給定的控制方式而變更風力渴輪::轉可^ 風力渦輪機發電機的激磁電壓之_ ' 4距及/或 括其具有一控制演算法之一軟體了 ^亥平台係包 式该種方法係可包括 13 200827546 步驟：控制於一或多個振逢水柱内的空氣屢力、風力渴輪 機之一或多個葉片的偏轉與傾斜角度、及/或—或多個錯定 線的收入與放出之一或多者。 【實施方式】 概括參考圖式且特別是圖i，將為理解的是：根據本 务明之-種平台iG係包含…底座u，料内係可設有 複數個振蘯水柱(owc)(概略為顯示於⑷且於里上… 有-風力渦輪機（概括為顯示於16)且為可旋轉於#八。= 種種的配置t，owe與風力渦輪機之—者或多者或二者传 P又置。當净動於水面且為暴露於波浪與其他影響的移動 :二台係可為於六種方式(傾斜、滾動、偏轉、搖擺、波 降)之一或多者而關於三轴移動，該六種方式係均詳 ^述於下文且其各者係於圖式為以適當的箭頭（P、R、Y、 Η)而標示。默係可設置為各自^成㈣ 極端或以其倍數者為定位於平台内的適當位 為用：：之作用而定。如上論述，owc係眾所週知 马用於自其通過於含玄莖伞二 ^ 4 4千口之下方的波浪移動而產生電 该等柱係概括包含一軸向延伸 暴露至…之下*…伸^ 18其於-端20為 … 下方的水面且於-相反自由端22為具有 項驅動式渦輪機發電㈣統，其經常提供於形 如-軸s渦輪機24。該等渦輪機係具 二 :::轉…為“雙向式”在於:其之發電機部;:8 於相同的方向而不論轉子部分26之方向為何。节 、屑輪機係適合為運用於〇WC’由於定位於管Μ之内的 14 200827546 水柱上方之一如^ j〆 y 上乳柱係驅使為上下通過渦輪機葉片， 係隨著通過的汝、、肖 > 妁波浪而升尚及降低，且此移動係於相反方 而轉動該望签u 壯 ' 。該種配置1 6之風力渦輪機部分係概括 合台32 (最佳為於圖3所見）且包括一驅動機構 34’用於變更韓| 子葉片36相對於平台底座12之角度 θ (圖4)痞方a 51 # / ϋ 且此係正常為運用以直接定位該轉子於風 藉以捕捉取大量的風力能量。該等風力渦輪機係亦包 可文間距的推進器配置3 8、與用於變更其間距之一控 制系統40。 1 至此，一種習用〇wc與風力渦輪機配置係已經描述。 w X月係以數個方式而改良於上述的配置，各個方式係將 詳細描述於下文。 、本發明所提供之第一改良的一者係該等0WC為定位 ;1、内之平口的穩定化形式。於此情況，此種配置係設有： 一氣流控制機構50,於一個配置係包含一氣流控制閥52 (圖 5)，且於另一個配置係包含其用於控制跨於空氣驅動式渦 輪機葉片26的電壓降之一系統54，二種配置係均將詳細 ^述於後文。氣流控制機構5 0係由具有一軟體程式$ 8之 一電腦56所運作及控制，軟體程式58係包括一演算法6〇， 用於根據一預定控制策略或一適應控制策略之控制機構的 反應或適應控制，其各者係亦更為詳細描述於後文。氣流 控制機構係控制，藉以控制透過owc之氣流且因此控制 °玄平台於傾斜、滾動、波動與搖擺之一或多者的穩定度。 偏轉之控制係藉由變更該風力渦輪機16相對於平台底座12 15 200827546 之角度而達成1 2同樣蔣氣、社 』樣將為進而描述於後文。一附 功能係可實施以控制或推而以… 佐 k剌次進而控制平台1()之傾斜， 更該風力渦輪機16之鏟；笹u ^ 符田交 之轉子葉片的間距角度或變更於直 聯之發電機28的電氣t恭 、/、關 私汛負载。同樣，此控制係經由 實施且將更為詳細描述於後文。 包細所 參考圖5至7，由^+ 街八j看出的是· OWC係可設置於| 個不同形式。圖5之竇你丨焱_ πα 数 y ^ 只例係吞兄明一種配置，其中，水柱64 係支撐一浮動球6 6，JL於你香# j #

於作業係根據任何通過波浪之言 而隨著水位升高及降假以μ ^ ^ 低以上下驅動該柱。定位為朝向柱頂 立而者係一限制孔68，JL為由命山加％ . ，、為由犬出部3〇所形成，突出部7〇 係成形且定位以防止兮站& 6為通過該孔68。倘若該水柱 係上升為太遠於該室之上面，該球係關閉該孔且防止水為 進入渦輪機葉片段，於其係將致使該等葉片之過負載及透 過衝擊負载之對於其與發電機系統的損壞。朝向該柱之頂 :者係^流控_ 52’控制閥52係針對於其控制為連 、、口至致動器72，其接菩；^s ^ 接者為連結至控制器％以供稍後所述 的操作。一種替代的配置係 — 員不於圖4，其中，浮動球6ό =由-洋動板閥74與突㈣76 (其形成一限制孔54)所取 16 1 ’該㈣74係無法通過該限制孔。作業係如上所述且 2 因此為不重複於此。儘營^ 3 ’、可包括如上所述之一氣流控制閥52與致動器。一第三 :配置係說明於圖3,其中，-滑動板閥76與致動器78 運用以排除由限制突出部8〇所界定之孔54。同樣，閥 。致動器72係可運用’若為如此期望時。於圖$至7 4 1 &非為必要於所有應用，該種配置 200827546 之各者所示者係壓力感測器82，用於感測於柱之内的空氣 壓力。該等感測器係可為成對82a、82b而設置於轉子葉片 '之各側，藉以破定跨於其的壓力降。各個壓力感測器係 可貫施為經由線路90而連接穩定度控制器％以傳遞壓力 貝料至穩定度控制器56。於各個〇wc之内，亦存在為設 置一水位感測器92，其各者係亦可實施為經由線路％而 連接至控制器56以傳遞水位資料至控制@ %。設置於該 系統之内的其他感測器係包括：一波浪感測器％ (圖3)， 用於監視進入的波浪之頻率與高度；及一風力感測器％，

用於確定風速、變化與方向。此等感測器之各者係由線路 100、102所連接至該控制器以提供波浪與風力資料至該控 制益。風力渦輪機16係設有一 RpM感測器1〇4、與—角 度位置感測器106,用於確定轉子葉片的轉速、與轉子相 對於底座部分12㈣度位置。同樣，此等感測器之各者 係經由線路112、114 (圖9)所連接至控制器％以提供資 料至控制器56。於OWC的空氣驅動式發電機28與風力渦 輪機16之各者係設有電壓與電流監視器及控制器（分別= 意顯示於116與118)且分別為由線路96與％所連結，= 於傳輸電壓與電流資料至其及用於接收自其的控制訊號以 控制發電機其本身。各個控制器112、114係較佳為‘成 以控制各個發電機之激磁電壓。 熟習本項技術者係將理解的是·· 〇wc係可設置為各自 成對而環繞於一平台之周邊、沿著一或多個邊緣、於平台 之核心内、或其任何組合。因此，owc係可個別、成對、 17 200827546 或群組式操作，藉以助於穩定度/發電需求。當其成對操作， 已經得知的是··置放為正相對於彼此之成對的操作（控制） 係有利，由於owe係可運用於一種“交聯（cr〇ss_linked)，， 方式，允許自一個owe的資料為運用在當控制其將控制 的另一個或二個OWC，基於_ — 、^ ’人 ^ ^ }只 的的資料。對於热習本項技術者而言，其他的配置係將出

現，且於本說明書，對於單一個owc之參考係應視為對 於一或多個該等裝置之參考。 對於上述控制系統之核心者係圖3之一種移動感測器 118 ’其為能夠偵測於一或多個軸χ、γ、z之任一者的位 私、加速、或移動之形式的移動，以確定傾斜、滾動、偏 轉:搖擺、波動與升降的程度，如為必要時，冑以提供移 動貧料於控制ϋ 56以供後續運用於控制過程。該等麥置 =眾所週知於此技藝且因此為未進—步描述於本文，除了 Μ可包含—簡單的固態裝置（靈敏於-或多個軸之任—者 ==(或可力Γ絲括提供正比於測量的移動之-數位或類 為以吊用方式而轉移至控制€ 56)。較佳而+， ==係定位為接近於平台底座12之中央，以：經 :二本夕身動’但其可為定位於平台之任何處或甚至是塔 係、、主音，^ 後的穩定度/發電配置（其顯示於圖 \中，底座12係設有其包含三μ㈣定線122 之-錨定機構(概括顯示於120) ::線/22 端為固定至-不動式物體叫諸如:庆12係於一弟一 (違如·海床）且於一相反自 18 200827546 由端為至-發電裝置126，其將較為詳細描述於後文。該 種配置係δ又有其用於監視於各線的張力之一張力監視器 121’且此資料係藉由資料線13〇至丨36 (圖9)而饋送至控 制器56。發電機126係提供針對於該錯定線之一錯定點， 且其位於該發電機之轉軸的—鼓輪（dr·) 138係作用以儲 存；線量且順應於如為需要時之該線@“收入”與“放 2 °《等發電機之各者係包括用於監視電壓與電流之一 ( ^與电流&視器140、與用於控制該發電機（關於風力與 owe—發電機的上述方式）之控制器142。資料與指令係可 、工由貝料線130至136而提供至控制器56且為接收自其。 將為理解的疋.由於平台係移動為同步於作用於其之任何 γ皮力或風力，電纜係將捲入或解出該鼓輪，因此致使鼓 輪為旋轉及藉其以轉動該發電機且因此產生電力。產生的 I力量係將取決於發電機之㈣及個別料所經歷之張力 置而改變。電氣負載係可變更或控制，如上所述，藉以維 I 寺；D亥線之給定的張力（且因此為平台穩定度），或可運用 以控制張力與平台穩定度於給定的容許度之内。 土說明其可運用於本文所述配置的控制系統之圖9係注 意。應為指出的是··該等控制系統之一或多者係可運用且 =等控制系統係可運㈣並行式操作，其中，其各者传設 7所有輸人與控制輸出且作用為彼此之後備“。或者， =個控制系統之各者係可運用以控制該平台之—或多個移 U配置。各自的控制系統係可提供為用於偏轉控 1而另—者係可提供為用於平台穩定度。較為特別參考圖 19 200827546 9 ’將為理解的是：自感測器或偵測器82、92、96、1 〇4、 106、112、114、116、118與14〇之各者的多個輸入係經 由線路 94、96、98、100、102、112、114、130、132、134、 與136而饋送至其具有一軟體程式58之控制器％，軟體 弋5 8係包括用於該平台的反應或適應控制之一演算法6 〇 ^若為/月主）。一多工态或其他該種裝置丨5 〇係可運用以結 口孩等Λ唬或輸入。該控制器操作係詳細描述於此文件之 "、卩刀故為未進一步描述於此，除了稱其可運用一反 饋控制迴路(由一箭頭152所示意顯示)。一旦輸入資料係 已I由该控制器所分析及考量，一控制輸出係經由線路I;。 所提供至訊號處理器158 (若為期望)且接著在供應至種種 的可控制元件以供其控制之前而至資料/控制線路，藉以控 制該平台於期望的設定控制極限之内。 圖10係顯示OWC之稍微不同的配置，其中，該柱出 係疋位在平台邊、緣12a而非為其底部。該等配置係允許 任何波浪的側面衝擊之運用於發電及穩定度控制。柱18a 係顯不為角度相對於邊緣之—直立柱，而&⑽係一平滑 曲線配置。 >考圖11’其為該平台所將經歷之數個種種力量的代 將為理解的疋.以上論述之力量、負載與移動的大 :與方向係可變化且可作用為同相或不同相於彼此。為了 ::明：僅說明三種力量’即：波力WA、繫留(_ring)偏 力量Μγ、與風暴（gust)力量I，雖然由種種的感測器 視的力量之任-者係可納入至該種系、统。此等力量之 20 200827546 各者係將具有-頻率(Fi、Fj Μ 能為維持實質固定 〃、波頻率情形係可 際上，於某些情況=力!:情形係可劇⑼化。實 為如此，合力係可為大於針對於結構或 tf，且若 的設計最大值且必須為避免。度福求所允許 穩定位置之大:：控：器56且因此分析，自-給定的 度於給定二=有主要的職責為維持該平台之穩定 佳化穩〜 而此舉係亦操作以最大化或至少最 -声：t %發電之組合。存在其最佳為免除以最大化料 本身的設計或^ =動、及可順應為如同於平台其 %之 二Ό ;又内之其他程度的移動。控制器 ⑻、麵接收所有移動與力量資料且致使穩定化 始，根據其儲存於—查找表Ο。。—·)或記憶 立”、、入1㉝异法或者是可利用於控制器之一預定組的 :則或:適應學習組的規則。特別重要者係監視功能之提 J八視各個力量且如為必要時而起始控制，藉以避免 夕個外力之組合效應。於此種配置，對於一或多個方向之 減、、友私動的控制係起始於一種預測方式，藉以避免由組合 力里所產生的過量負載。該種“預測（predictive)，，系統係 將助於免除^其可能組合在一起以產4L —頻率為匹配該平台 或結構其本身的共振頻率者之力量的頻率。種種的限制係 可選擇以界定操作之一 “邊界（envelope)，，。一個該種限制 係可能為於桅柱頂端的風力渦輪機之最大加速，由於任何 21 200827546 $里的加速係將置放不可接受的負載於塔台盘渦輪 一者係可能為最大傾斜角度或傾斜變化率二： 個：制係最大滾動角度或滾動速率。誠然，傾：：： 最大值與-最大變化率…：―者係均可具有- 參數之“邊界”。當最“以界疋控制 卞σ t疋度係需要，僅為 更控制準則，藉以限制自於海 ”、、、艾 ^ ^ ^ ^ . 的相㊂平坦與穩定位置 之私動的私度’以確保修正穩定化作用係每當必要日 取。於一些其他配置係 、抓 夏你了為適當可接受以允 移動，誠然，於一歧情汊孫& 〇 ^ 一 b况係可極為良好運用一 實例係將為平台之前接顧Μ工 > ㈣ 個 々卞口之别後傾斜而進出風力驅動式風 機。隨著渦輪機與葉片係傾 / 的能量，由於荦片並太… 自風力以取出較多 一葉片-本身係經歷實際且明顯的風力，其組 己為&供較咼的能量機會。 、、 機的自都说㈤L I 右葉片的間距或於渦輪機發電 為的負載係口此為變更，該等葦 # #片健不僅是自風力以取 出季义夕的月g 5；而且亦蔣扭Μ也丄 兀將k供對於風力之較多的阻力，且此 係可運用作為一反應力有 另初十衡或穩定化該平台其本 身。該種控制係特別為有利 的能量而接受該平台之/沾:為自風力以取出最大 #父小的％疋度。透過〇wc的空氣 之控制係亦可運用以穩々& » τ , 八 η 釔疋化该平台且/或最佳化功率或是誠 ’、、、、於取佳化發電時而維持穩定度於可接受的極限内。於作 業時’空氣控制闕或跨於渦輪機葉片的壓 增大或減小於任何關聯柱 哪征門的二軋壓力，諸如··致使相鄰 於其之平台的部分為上升或下降而相對於平台的相鄰部 22 200827546 分，由於空氣壓力其本身所產生的向上力量。當圖1〇之 Η面入P QWC配置係運用時’此等者係'可運用於良好效 果以控制搖擺與波動，由於進入此等柱之水係將運用以發 電，相對於反應於平台之侧邊以及引起搖擺或波動移動。 —穩定度控制之另一個領域係在於偏轉控制。儘管此係 可藉由錨定電纜與關聯於其的發電機之審慎控制而達成， 亦可為#由變更於風力渦輪機與安裝於其的塔台/底座之間 的角度關係而達成。於此觀點’偏轉感測器係運用以摘測 該平台之偏轉，且—輸出係饋送至控制器，其操作為根據 提供於其之預先界定或適應性的控制以起始於驅動機構34 之控制。該機構係致動以將轉子轉向於一角度θ且產生一 側向^量Fy (圖4)，其作用以搖擺該平台為繞著其垂直轴 A，精以修正於平台之任何谓測的偏轉。此控制係可提供 為無關於任何其他控制或是結合於其，且較佳為取決於不、 僅是偏轉感測器所接收的資料而操作，藉以允許“知慧， 控制’順應其發生於不同於偏轉之其他方向的移動=化 且根據其可為藉由例如監視於風或波浪條件的改變所預測 之預測的移動而順應或控制。 由以上Μ，將為理解的是··此種配置之可控制元件 ，各者（QWC、風力渦輪機、與電㈣定器）係可為獨立或 疋結合於其餘之-或多者而操作。誠然，收到所有的移動、 波浪、風力、電氣負載、職、與其他資訊之控制琴％ 其本身係可運用此資料於良好效果以控制該等可控制元件 之一或多I，藉以最大化穩定度而甚於發電、最大化發電 23 200827546 而同時保持穩定度與機械負載於接受的極限之内或於此二 们極限之間的某個折衷。此外’由於數個可控制元件係當 控制時而將具有於不僅是—個移動之效應，各者係可組合 運用以處理個別或複合的移動。 【圖式簡單說明】 本發明係參照伴隨圖式且僅作為舉例而更特定描述， 其中： 圖1係根據本發明之一種平台的平面圖且說明風力渦 輪機與水柱的並置； 圖2係於圖i之箭頭A-A方向的橫截面圖且較佳說明 於水柱與其關聯的發電系統之間的聯結； 圖3係於圖丨所示之平台的側視圖且說明其移動之種 種度數； 圖4係塔台與風力渦輪機配置的平面圖且說明其可為 施加以修正平台偏轉之修正負載反應力； Θ 5至7係更為詳細說明三種替代的振盪水柱配置； 圖8係平台的平面圖且說明一種用於穩定該平台為相 對於諸如海床的更為牢固結構之配置； 圖9係運用於上述配置之一種控制系統的代表圖； 圖1 〇係圖1至3之平台的橫截面圖且說明針對於水柱 與疋位於其的渴輪機之位置關係的種種選項；及 圖11係振盪頻率的曲線圖。 【主要元件符號說明】 10 JL· ^ 24 200827546 12 平台底座 12a 平台邊緣 14 振盪水柱（OWC) 16 風力渦輪機 18 軸向延伸管 20 管18之一端 22 管18之一自由端 24 渦輪機 26 轉子部分 28 發電機部分 32 塔台 34 驅動機構 36 轉子葉片 38 推進器配置 40 控制系統 50 氣流控制機構 52 氣流控制閥 54 系統 56 電腦（控制器） 58 軟體程式 60 演算法 64 水柱 66 浮動球 68 限制孔 25 200827546 70 突出部 72 致動器 74 浮動板閥 76 突出部 78 致動器 80 突出部 82、 82a、82b 壓力感測器 92 水位感測器 96 波浪感測器 98 風力感測器 104 RPM感測器 106 角度位置感測器 116 電壓與電流監視器 90、 94 、 100 、 102 、 112 、 114 118 移動感測器 120 錫定機構 122 錨定線 124 不動式物體 126 發電裝置（發電機） 128 張力監視器 130-136 資料線 138 鼓輪 140 電壓與電流監視器 142 控制器 線路 26 200827546 150 多工器 152 反饋控制迴路 156 線路 158 訊號處理器

Claims (1)

1. 200827546 十、申請專利範圍·· ^一種浮動式平台，包含： 一平台底座； 一移動感測器，用於確定該平台為關於或沿著一或多 個軸之軸向移動； 一穩定度控制器； 一塔台；

   一風力渦輪機，安裝於該塔台上，該渦輪機係具有一 推進器與一旋轉式安裝座，該渦輪機係安裝於該安裝座^ 供關於該塔台之一縱向軸之旋轉式移動； 該移動感測器係包括用於偵測該平台之角度偏轉位】 的偏轉偵測器，且係可實施為連接至該穩定度控制器γ 供應偏轉資料至該控制器；及 一偏轉致動器，用於改變該渦輪機相對於該塔台之々 轉角度，該偏轉致動器係可實施為連接至該穩定度控制罗 以接收自其而來之致動訊號’藉以改變該風力渦：：相;: 於該塔台之角度位置。 2·如申請專利範圍第1項之平台，更句杠· 、σ 人匕枯.一風力藍 視器，用於監視接近該平台之任何風的方向與速率，二 力監視器係可實施為連接至該穩定度 〜又让利态，以供摩s 資料至該穩定度控制器、。 U風力 3·如申請專利範圍第1或2 丁口，更包括··一門 距控制器，用於控制該等轉子葉片之間距， ·曰 δ亥間距i允制哭 係可實施為連接至該穩定度控制器以 工 设队目其而來之控制 28 200827546 訊號。 如申請專利範圍第1項之平台，更包括：—RPM感 測器’用於監視其之旋轉之速度，該RPM感測器係可實 施為連接至h &度控制器’以傳遞旋轉速度資料至該移 定度控制器。 ~ & 、5:如申請專利範圍第1項之平台，更包括：一電壓與 包飢感測态’用於監視該發電機之電壓與電流輪出，該感 測為係可實施為連接至該穩定度控制器，以傳遞電壓盘電 流資料至該穩定度控制器。 〃 6.如申請專利範圍帛！項之平台，其係具有—個風力 驅動式發電機，且更包括：一激磁電壓控制器，用於控制 該發電機之激磁電壓。 7·如申請專利範圍帛6項之平台’其中，該激磁電壓 控制器係可實施為連接至該敎度控制器，以供其控制。 8·如申請專利範圍第！項之平台，更包括： 一振盪水柱； 一氣流控制機構，用於控制透過該振盪水柱之氣流，· 其中，該軸感測器係可實施為連接至該穩定度控制器 以傳送軸向移動資料至該控制器，且該控制器係可實施為 連接至該氣流控制機構以控制透過該振盪水柱之氣流，藉 以至少部分為穩定化該平台於一或多個軸。 ^ 9·如申清專利範圍第8項之平台，其中，該氣流控制 機構係包含用於控制透過該柱之氣流的一流量（壓力）閥。 10·如申請專利範圍第8項之平台，其中，該氣流控制 29 200827546 機構係包含一空氣驅動式渦輪機、與用於控制其建立於該 柱内的反壓力之一控制機構。 π.如申請專利範圍第8項之平台，其係具有二個振盪 水柱，該等振盪水柱係彼此為定位於該平台之相對端，且 各者係可實施為連接至該穩定度控制器以供其控制。 12. 如申請專利範圍第8項之平台，更包含：沿著該等 立而之各者的複數個振盛水柱。 13. 如申請專利範圍第8項之平台，其係具有二個振盪 水柱，該等振盪水柱係彼此為定位於該平台之相對侧邊， 且各者係可貫施為連接至該穩定度控制器以供其控制。 14. 如申請專利範圍帛8項之平台，更包含：沿著該等 側邊之各者的複數個振盪水柱。 口。15.如申請專利範圍第i項之平台，其中，該位移感測 器係包含一多軸式位移感測器。 16.如申請專利範圍帛15項之平台，其中，該多轴式 位移感測器係監視於該平台之滾動、傾斜、偏轉、升降、 搖擺、與波動之一或多者的軸向位移。 •如申請專利範圍第丨項之平台，其中，該穩定度控 制器係包括具有-軟體程式之—電腦，可實施為根據一預 定的控制策略以控制該平台之穩定度。 18.如申請專利範圍第i項之平又台，其中，該穩定度控 制器係包括一反饋控制。 •如申請專利範圍第8項之平台，其巾，該水柱係更 包括一波動防止機構。 30 200827546 20·如申请專利範圍第19項之平台其中，該波動防 止機構係包含一浮動球、與界定具有直徑為小於該球的- 限制孔之機構。 .如申請專利範圍帛19項之平台，其中，該波動防 止機構係包含具有-外徑之一浮動板、與界定具有直徑為 小於該板者的一限制孔之機構。 22.如申靖專利範圍第19項之平台，其中，該波動防 止機構係包含具有一致動器之一滑動板閥、與界定一孔之 機構，該板閥係由該致動器所滑動於該孔。 23·如申請專利範圍第8項之平台，更包括：於一或多 個振盪水柱之内的一壓力感測器，該壓力感測器係可實施 為連接至該穩定度控制器，以傳遞壓力資料至該穩定度控 制器。 24·如申請專利範圍第23項之平台，其中，該壓力感 測為係包括定位於一風力渦輪機葉片的各側之一感測器， 藉以確定跨於該渦輪機之壓力差異。 、 25·如申請專利範圍第8項之平台，更包括：於一或多 個振盪水柱之内的一水位感測器，該水位感測器係可實施 為連接至該穩定度控制器，以傳遞水位資料至該穩定度控 制器。 26·如申請專利範圍第8項之平台，更包括：用於確定 波浪之高度、方向與頻率之一波浪感測器，該波浪感測器 係可實施為連接至該穩定度控制器，以傳遞波浪資料至該 穩定度控制器。 31 200827546 如申請專利範圍第丨項之平台，更包括：一錯定機 構，用於錨定該平台至一不動式物體。 構传2勺8·八如申請專利範圍第27項之平台，其中，該錯定機 式物：：於：或多個錯定線’於一第一端為固定至-不動 工體且於一相反自由端為至一發電設備。 29.如申請專利範圍帛28項之平台，更包括 夕 個電繞張力監視器’用於監視於該等電境之―或多者的二 等張力監視器係可實施為連接至該穩定度控制器，、 以仏應張力資訊至該穩定度控制器。 3〇.如申請專利範圍第28項之平台，更包括：-或多 個電繞長度監視器’用於監視該等電境之一或多者的長 2 4 <夕個電纜長度監視器係可實施為連接至該穩定 度控制器，以供應長度資料至該穩定度控制器。 ,31.一種用於控制浮動式平台之控制方法，該種浮動式 平台底座 ' —塔台、安裝於該塔台以供角度 ㈣為相對於其之-風力洞輪機、用於確定該平台為關於 -或多個軸的軸向位移之一位移感測器、一穩定度控制 '、及-偏轉控制機構，其中，該種方法係包括步驟：控 制"亥風力渴輪機之葉片的間距、與該風力渦輪機相對於該 底座的偏轉角度之一或多者，藉以修正該平台之偏轉移 動0 △ 32.如申請專利範圍第31項之控制方法，其中，該平 台係包括具有一氣流控制機構之一振盪水柱，用於控制透 k忒振盪水柱的氣流，該方法係包含步驟：監視該平台為 32 200827546 相對於一或多個軸的軸向位移，及響應於自該平台之一期 2軸向方位的一偏差之偵測而控制透過該等振i水杜的氣 流，藉以升高或降低該平台之一部分為相對於浮動於其上 之X面且至少為減少於一或多個軸之移動。 33.如申請專利範圍第32項之控制方法，其中，該氣 流控制機構係包含—流量控·，且該方法係包括步驟I 控制透過該-或多個柱之空氣流量，藉以致使該平台之— 部分為相對於其一相鄰部分而升高或降低。 片^ 3/.如申請專利範圍第32或33項之控制方法，其中， 田名轧机控制機構係包含一空氣驅動式渦輪機發電機時， 其之控制係包含步驟：控制其建立於該柱内的反壓力。 35. 如申請專利範圍帛32項之控制方法，其中 機構係包含—流量控制閥與―空氣驅動式渦^ ::機打’該方法係包括步驟：控制透過該一或多個杈的 :流、與其由渦輪機所建立的反壓力，藉以致使該平台之 -部分為相對於其—相鄰部分而升高或降低。 36. 如申請專利範圍帛32項之控制方法，立中， :台係設有一或多個水平延伸水柱時，該方法係更包二 Π:透過該水柱的氣流，以控制該平台於搖擺或波動 之一或多者。 叫 、，37.如申請專利範圍第32項之控制方法，其中 平台係包括具有於雷她炎 ^ 〇Λ 士 "核1為附接至其之一或多個電瘦銷定器 :〜方法係包括步驟：控制該等錨定線之收入鱼放出。 错以控制該平台於偏轉、搖擺、與波動之-或多者。， 33 200827546 38.如申請專利範圍第31項之控制方法，其中 法係=括步驟··根據一給定的控制方式而變更ς振 内之空氣驅動式渦輪機的間距及/或激磁電壓。 3 9 ·如申睛專利範圍第3丨項之控制方法，其中 法係包括步驟：根據一給定的控制方式而變更風力 的轉子葉片間距及/或風力渦輪機發電機的激磁電壓 多者。 40·如申請專利範圍第31項之控制方法，其中 平台係包括具有一控制演算法之一軟體程式時，該 包括步驟：控制於一或多個振盪水柱内的空氣壓力 渦輪機之一或多個葉片的偏轉與傾斜角度、及/或一 錫定線的收入與放出之一或多者。 十一、圈式： 如次頁 ’該方 盪水杈 ’該方 渦輪機 之一或 ，當該 方法係 、風力 或多個 34