バナジウムレドックス電池と直流風力発電機とを有する発電システム
発電システムは、風力発電機と、風力の変動を補償するバナジウムレドックス電池とを有する。風力発電機は、バナジウムレドックス電池を充電するのに用いうるＤＣ電力を生じる。発生されたＤＣ電力は、配電に用いることもでき、必要に応じ、バナジウムレドックス電池からのＤＣ電力により補足されるようにすることができる。この発電システムは制御システムと接続して、性能及び効率を最適にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機及び電池蓄積システムに関するものであり、特に風力発電機及びバナジウムレドックス電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家庭用及び工業用の電力は一般に、火力発電所、水力発電所及び原子力発電所により提供されている。水力発電所における新たな開発は消費電力の変動に急速に応答しうるようにするものであり、その出力は一般に、所要電力の変化に応答するように制御される。しかし、建造しうる水力発電所の個数は見込みのある個所数に制限される。火力発電所及び原子力発電所は代表的に、最大又はそれに近い限度容量に達している。これらの発電所により発生される余剰電力は、揚水発電所によって蓄積しうるが、揚水発電所には臨海的な地理的条件が必要であり、従って、見込みのある個所数は、利用可能な地形により決定される。
【０００３】
電力消費量の増え続ける需要及び現在の技術的改革が風力発電所を実行可能な選択肢としている。個々の風力発電機又は風力発電機の組からの電力出力は風速の関数として変化する。風速は自然界の確率変数となるものであり、時間、日、季節及び年により変化し、従って、電力供給源の利用可能性又は確実性は少なくなる。電力出力を給電できなくなるおそれがあり、従って、その価値は低減する。しかし、ＤＣ風力発電機には、廉価となり、軽量となり、維持管理の必要性が少なくなるという点で、ＡＣ風力発電機よりも優れた利点がある。
【０００４】
バナジウムレドックス電池（ＶＲＢ）は最近好意的な注目を集めている。その理由は、これらの電池は廉価となる見込みがあり、且つ、寿命を長くし、設計を自由にでき、信頼性を高くし、動作及び維持管理の費用を低くする多くの特徴を有している為である。ＶＲＢは、エネルギー変換機構により分離された陽極液及び陰極液を保持するセルを有する。ＶＲＢは、陽極液及び陰極液をこれらのセルに通すように流すポンプ流システムに依存するものである。ＶＲＢを動作させる場合、流量、内部温度、圧力、充電時間及び放電時間が、電力出力に影響する全ての要因である。
【０００５】
ＶＲＢは、電力の供給力を高めるとともに、風力エネルギーに対し蓄積しうる値や価値を高めることができる。ＶＲＢは、マシン発電機を援助する電力出力を発生し、充電を可能にする余剰エネルギーを受ける。ＶＲＢは、このＶＲＢが突風からエネルギーを取り込み、従って、風力による給電を円滑に行わせる独特の１対１の充放電応答を有する。これにより、風力発電機における風力エネルギーの“漏出”を０に低減させ、風力発電機のタービン翼のピッチ角制御及び方位制御を簡単にし、風力発電機が最大速度で連続して動作するようにする。
【０００６】
従って、ＶＲＢの利点を採用することにより、風力発電機から安定で一定な電力出力を生ぜしめるようにすることが従来技術における向上となるものである。
【０００７】
簡潔に上述した本発明を、添付図面を参照して更に詳細に説明する。図面は本発明の代表的な実施例に関する情報を提供するだけのものであり、本発明の範囲を限定するものではないことを考慮の上、添付図面を用いて本発明を、更なる特異性及び詳細につき説明する。
【０００８】
本発明の好適実施例は図面を参照することにより最も良好に理解しうるであろう。これらの図面では、同様な部分に同じ符号を付してある。図面に一般に示してある本発明の構成素子は種々の異なる構成に設計配置しうることは容易に理解されるであろう。従って、図１〜４に示す本発明の装置、システム及び方法の実施例は、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲を制限するものではなく、単に本発明の好適実施例を表すだけである。特定の実施例は、本発明の観点を説明するために与えたものであり、他の例も使用する言語の意味に含まれ、従って、１つ以上の請求項の範囲内に含まれること、当業者にとって明らかである。重要な言語は本明細書において明確に又は暗黙的に規定しうる。
【０００９】
図１を参照するに、この図１は、本発明に用いるＶＲＢ‐ＥＳＳ（バナジウムレドックス電池エネルギー蓄積システム）１０のブロック線図を示す。太陽電池アレイ又は風力発電機の何れかにより給電される遠隔電力システムの分野にとっては、適切なエネルギー蓄積システムが必要である。このような分野では、ライフサイクルコストを低くし、動作を簡単にすることが重要な要件となっている。
【００１０】
ＶＲＢ‐ＥＳＳ１０は１つ以上のセル１２を有し、各セルは、負電極１６を有する負極性コンパートメント１４と、正電極２０を有する正極性コンパートメント１８とを具えている。適切な電極には、当該技術分野で既知のいかなる個数の構成素子をも含めることができ、米国特許第 5,665,212号明細書の教示により製造した電極を含めることができるものである。この米国特許明細書は参考のために記載したものである。負極性コンパートメント１４は、負電極１６と電気接続されている陽極液２２を収容している。この陽極液２２は、還元状態にあってセル１２の放電処理中に酸化させる必要があるか、又は酸化状態にあってセル１２の充電処理中に還元させる必要がある特定のレドックスイオンを含む電解液であるか、或いは還元されたイオンと還元させる必要があるイオンとの混合電解液である。正極性コンパートメント１８は、正電極２０と電気接続されている陰極液２４を収容している。この陰極液２４は、酸化状態にあってセル１２の放電処理中に還元させる必要があるか、又は還元状態にあってセル１２の充電処理中に酸化させる必要がある特定のレドックスイオンを含む電解液であるか、或いは酸化されたイオンと酸化させる必要があるイオンとの混合電解液である。
【００１１】
陽極液２２及び陰極液２４は、米国特許第 4,786,567号、 6,143,443号、 6,468,688号及び 6,562,514号明細書の教示や、当該技術分野で周知の他の技術に応じて調製しうる。これらの米国特許明細書は参考のために記載したものである。陽極液２２とは、還元状態にあってレドックス電池の放電処理中に酸化させる必要があるか、又は酸化状態にあってレドックス電池の充電処理中に還元させる必要がある特定のレドックスイオンを含む電解液、或いは還元されたイオンと還元させる必要があるイオンとの混合電解液を言うものである。陰極液２４とは、酸化状態にあってレドックス電池の放電処理中に還元させる必要があるか、又は還元状態にあってレドックス電池の充電処理中に酸化させる必要がある特定のレドックスイオンを含む電解液、或いは酸化されたイオンと酸化させる必要があるイオンとの混合電解液を言うものである。更に、陽極液２２の範囲にはNaＯＨ水溶液が含まれず、陰極液２４の範囲にはＨCl水溶液が含まれない。一実施例では、陽極液２２は、１Ｍ〜６ＭのＨ2 ＳＯ4 陽極液であり、代表的に０．１〜２０重量％の範囲の量の分解防止剤を有しており、陰極液２４は１Ｍ〜６ＭのＨ2 ＳＯ4 である。
【００１２】
各セル１２は、正極性コンパートメント１４と負極性コンパートメント１８との間に配置されたイオン伝導性セパレータ２６を有し、このイオン伝導性セパレータは陽極液２２及び陰極液２４と接触してこれらの液間でイオン伝達を達成するようになっている。セパレータ２６はプロトン交換膜として機能し、プュアフロマトレート（purflomatorate）化してもしなくても良い炭素材を含むことができる。
【００１３】
陽極液貯蔵所２８内には追加の陽極液２２が収容されており、この陽極液貯蔵所は、陽極液送給ライン３０及び陽極液戻しライン３２を経て負極性コンパートメント１４と流体的に連通している。陽極液貯蔵所２８はタンク、袋又は当該技術分野で既知のその他の容器として構成できる。陽極液送給ライン３０はポンプ３６及び熱交換器３８と連通している。ポンプ３６は、陽極液貯蔵所２８、送給ライン３０、負極性コンパートメント１４及び陽極液戻しライン３２を介して陽極液２２を流動させうる。又、ポンプ３６は、発生される流量を変えるように可変速度を有する。熱交換器３８は発生される熱を陽極液２２から流体又は気体媒体に移動させる。ポンプ３６及び熱交換器３８は、種々の既知の適切な装置から選択することができる。
【００１４】
送給ライン３０は、陽極液の流量を制御する１つ以上の送給ライン弁４０を有する。陽極液戻しライン３２は、戻し流量を制御する戻しライン弁４４と連通している。同様に、陰極液貯蔵所４６内に追加の陰極液２４が収容されており、この陰極液貯蔵所は、陰極液送給ライン４８及び陰極液戻しライン５０を経て正極性コンパートメント１８と流体的に連通している。陰極液送給ライン４８は速度可変ポンプ５４及び熱交換器５６と連通している。速度可変ポンプ５４は、陰極液貯蔵所４６、送給ライン４８、正極性コンパートメント１８及び陰極液戻しライン５０を介して陰極液２４を流動させうる。送給ライン４８は送給ライン弁６０を有し、戻しライン５０は戻しライン弁６２を有する。
【００１５】
負電極１６及び正電極２０は、電源６４及び負荷６６と電気接続されている。電源６４と各負電極１６との間には電源スイッチ６８が直列に配置されている。同様に、負荷６６と各負電極１６との間には負荷スイッチ７０が直列に配置されている。当業者にとっては、他の回路配置が可能であり、図１の実施例は説明の目的のみに提供されたものである。
【００１６】
充電に際しては、電源スイッチ６８が閉成され、負荷スイッチ７０が開放される。ポンプ３６は、陽極液送給ライン３０及び陽極液戻しライン３２を経て陽極液２２を負極性コンパートメント１４及び陽極液貯蔵所２８に通すようにポンピングする。これと同時に、ポンプ５４が陰極液送給ライン４８及び陰極液戻しライン５０を経て陰極液２４を正極性コンパートメント１８及び陰極液貯蔵所４６に通すようにポンピングする。電源６４から負電極１６及び正電極２０に電気エネルギーを供給することにより、各セル１２が充電される。電気エネルギーは、陽極液２２に２価のバナジウムイオンを抽出し、陰極液２４に５価バナジウムイオンを抽出する。
【００１７】
電力は、負荷スイッチ７０を閉成させるとともに電源スイッチ６８を開放させることにより、各セル１２から取り出される。これにより、負電極１６及び正電極２０と電気接続されている負荷６６が電気エネルギーを取り込むようにする。図示していないが、必要に応じ直流電力を交流電力に変換する電力変換システムを導入することができる。
【００１８】
多数の制御パラメータがシステム１０の効率に影響を及ぼす。重要な制御パラメータは陽極液２２及び陰極液２４の温度である。この温度は、周囲の状態及び負荷条件により影響を受ける。他の制御パラメータは陽極液２２及び陰極液２４の圧力であり、この圧力は流量、充電状態（ＳＯＣ）、温度及びプラント設計により影響を受ける。他の制御パラメータは、可変の速度駆動装置により制御される流量である。他の制御パラメータには、充電電流や、ＳＯＣにより決定される定電流期間が含まれる。
【００１９】
他の制御パラメータは水素の放出である。水素の放出は、制御方式により最少化され、温度、ＳＯＣ、負荷及びランプ（傾斜特性）速度である充放電速度により影響される。他の制御パラメータは、容積に対する陽極液２２及び陰極液２４の濃度の再混合である。陽極液貯蔵所２８及び陰極液貯蔵所４６は交差路の為に互いに異なる電解液のレベルを有する為、圧力差が時間とともに変化する。濃度も変化する為、システムの最適化により再混合パラメータを制御する必要がある。
【００２０】
充電期間及び放電期間も追加の制御パラメータである。充放電速度は水素の放出に影響を及ぼす。更に、放電中は熱が発生し、陽極液２２及び陰極液２４の温度が上昇する。従って、粘性が影響される為、これに応じてポンプの流量を調整する必要がある。充放電に対する最適時間は、システムが扱いうる最大レート及び負荷条件の範囲内で、すなわち、一日で利用できる時間内で選択する。
【００２１】
図２を参照するに、この図２は、本発明の発電システム１００を示すブロック線図である。この発電システム１００は、この発電システム１００を発電所のネットワークに接続するオン・グリッド分野か、又はこの発電システム１００を他の発電所から分離させるオフ・グリッド分野の何れにも用いることができる。この発電システム１００は説明の目的のみに示したものであり、他の構造及び技術も本発明の範囲に含まれること、当業者にとって明らかである。
【００２２】
発電システム１００は、この発電システム１００からの電力出力を補償するＤＣ電力出力を生じるＶＲＢ１０を有する。このＶＲＢ１０は、個々のセル１２の端子との電気接続を含むように広く規定された正端子１０２及び負端子１２８を有する。これら端子１０２及び１２８は、ＤＣ電力を３相ＡＣ電力に変換するインバータ１０６と電気接続されている。このインバータ１０６は局所的な配電を行う主配電盤１０８に結合しうる。この主配電盤１０８は、計測及び保護のための継電器１１０と、遠隔配電のために電圧を増大させる逓昇変圧器１１２と、長距離の送電を可能にする３相配電システム１１３とに電気接続されている。
【００２３】
主配電盤１０８には、局所的に電力を使用するためのパネルボード１１４を結合することができる。このパネルボード１１４はＶＲＢ１０と電気接続されており、ポンプ３６及び５４に電力を供給するようになっている。このパネルボード１１４には１本以上の電力線１１６が電気接続され、照明やＨＶＡＣ（冷暖房空調設備）等の１つ以上の用途に高電圧を供給するようになっている。パネルボード１１４に電気接続されている変圧器１１８は、壁コンセントのために電圧を逓降させるとともに、この電圧をサブパネル１２０に供給する。このサブパネル１２０は１つ以上の壁コンセントに電気接続されている。
【００２４】
発電システム１００は、永久磁石機器として構成した１つ以上のＤＣ風力発電機２０２を有する。この風力発電機は、誘導発電機、同期発電機及び非同期発電機のような種々の既知の装置から選択することもできる。ＤＣ発電機は、交流発電機に比べてタービンが小型で、軽量で、廉価となるという利点を有する。又、ＤＣ発電機では、損失が少なくなり、グリッド（送電網）からの無効エネルギーの必要量がなく、グリッドに対する影響が少なくなり、運転管理保全が軽度で足りる。
【００２５】
１つ以上の風力発電機２０２とＶＲＢ１０とを組み合わせることにより、風力発電地帯に配置された１つ以上の風力発電機からの電力出力の変動を低減させる。ＤＣ風力発電機はＶＲＢ１０及び整流器１０６に直接電気接続して、配電システム１１３又はＶＲＢ１０にＤＣ電力を供給するようにしうる。ここで、直接電気接続とは、電気接続されるものの間に素子又は装置が介在されないことを意味するものである。或いはまた、ＤＣ風力発電機をＶＲＢ１０に直接電気接続することができる。
【００２６】
発電システム１００は更に、ＶＲＢ１０及びＤＣ風力発電機２０２の動作を制御するためにこれらと電気接続されている制御器１３０を有している。この制御器１３０は、効率及び安全操業の基本パラメータを適切に満足するようにＶＲＢ１０及びＤＣ風力発電機２０２の性能を制御する。更に、この制御器１３０は、重要な構成素子が外部又は内部障害又は故障を受けた場合に自己防衛を行うとともに、動的な負荷条件又は性能しきい値により決定された正確な制御出力を生ぜしめ、且つ各サイクルで時間毎に変動する周囲条件を提供する。
【００２７】
制御器１３０は、ＶＲＢ１０及び風力発電機２０２の電力出力をモニタリングする。この制御器１３０は、ＶＲＢ１０の充電時間及び放電時間をもモニタリングする。ＶＲＢ１０の動作を制御する幾つかの主要なパラメータが存在する。電解液の濃度を何らかの所定の値にする場合、これらの主要なパラメータには、外気温度や、ＶＲＢセルの内部温度や、体積流量や、セル１２内の及びこれに加わる圧力や、流れる又は給電される電流により分かる負荷及び電解液の充電状態が含まれる。負荷は正又は負極性として見ることができる。負荷が負極性である場合には、実際にこの負荷がＶＲＢに電力を供給する。これらのパラメータは全て、動的に連続して且つＶＲＢ１０の経時とともに変化する。
【００２８】
制御器１３０は、８０×８６、Pentium （ペンティアム：Intel 社の登録商標）６８０×０、又はその他の市販のマイクロプロセッサのような汎用装置とすることのできるプロセッサ１３２を有するプログラマブル論理コンピュータとして構成しうる。プロセッサ１３２には、ＡＳＩＣ、ＰＡＬ、ＰＬＡ、ＰＬＤ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ、又はその他の専用或いはプログラマブル装置のような汎用の処理装置を含めることができる。
【００２９】
プロセッサ１３２は、実行可能な用途及びデータを受けて記憶するメモリ１３４と電気接続されている。このメモリ１３４には、スタティツクＲＡＭ、ダイナミックＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＣＤ‐ＲＯＭ、ディスク、テープ、磁気記録媒体、光記録媒体又はその他のコンピュータ記憶媒体を含めることができる。制御器１３０は、ユーザとの対応を可能にする入力装置１３６及び出力装置１３８を有する。入力装置１３６には、キーボード、マウス、タッチスクリーン、ライトペン、タブレット、マイクロホン、センサを含めるか、或いはファームウエア及びソフトウエアの双方又は何れか一方を有するその他のハードウエアを含めることができる。出力装置１３８には、モニタ又はその他のディスプレイ、プリンタ、音声又はテキスト合成装置、スイッチ、信号ラインを含めるか、或いはファームウエア及びソフトウエアの双方又は何れか一方を有するその他のハードウエアを含めることができる。
【００３０】
制御器１３０は、メモリ１３４に存在する制御モジュール１４０を有し、この制御モジュールにより発電システム１００をモニタリング及び制御する。この制御モジュール１４０は、性能を高めるための発電システム１００の状態を表す動作データをモニタリングすることにより、この発電システムの動的状態を評価するアルゴリズムに適用したものである。
【００３１】
ＤＣ発生電力は、ＶＲＢ１０からのＤＣ電力に加算して配電システム１１３に供給することができる。ＤＣ発生電力は、ＶＲＢ１０を充電するのにも用いることができる。ＤＣ出力は風力発電機２０２を配電システム１１３の周波数に無関係に動作させる。これにより風力発電機２０２の動作範囲を拡張させる。更に、直流発電機では、速度及び周波数を制御する電力電子機器が不要となり、これにより一般に費用を低減させる。配電システムへの接続装置の費用も低減される。
【００３２】
発電システム１００は、オフ・グリッド分野において定電圧及び定周波数のシステム電力出力を生じる。制御器１３０は、ＶＲＢ１０の電力出力を調整することにより、システム電圧及び周波数を制御する。制御器１３０は、風力発電機からの電力出力を常にモニタリングする。風力発電機の電力出力が減少すると、ＶＲＢ１０からの電力出力が増大して一定のシステム電圧を生ぜしめる。風力発電機の電力出力が増大すると、ＶＲＢ１０からの電力出力が減少する。制御器１３０は、発電システムの電力周波数をモニタリングし、ＶＲＢ１０により発生される有効電力を調整し、周波数を一定にする。ＶＲＢ１０を有する発電システム１００は、瞬時に応答して正弦波周波数出力を発生する。
【００３３】
同様に、発電システム１００は、オン・グリッド分野において定電圧を生じる。制御器１３０は、風力発電機２０２の電力出力をモニタリングする。ＶＲＢ１０からの電力出力は定電圧を生じるように増大又は減少する。
【００３４】
図３を参照するに、この図３はＤＣ風力発電機３００を示す。この風力発電機３００は、主軸３０４に連結されたタービン３０２を有する。これらのタービン３０２及び主軸３０４は水平又は垂直に構成しうる。主軸３０４は変速装置（ギアボックス）３０６に結合されている。この変速装置３０６は、タービン３０６の低速回転高トルク力を高速回転低トルク力に変換する。この変速装置３０６は、歯車を切り換えず、通常、タービン３０２の回転と発電機との間に単一の歯車比しか有していない。
【００３５】
変速装置３０６は、歯車軸３０８に結合され、この歯車軸は発電機３１０に結合されている。この発電機３１０は、ユーティリティ周波数で発電させるのに必要な速度よりも遅い速度で風速を捕捉しうる誘導発電機として構成しうる。誘導発電機は発電機電圧及び周波数の全体に亘って動的制御を可能にし、最大周波数で発電機を動作させる。発電機は、回転子と、これに接する固定子とを有する。動作中、回転子と固定子とが作用し合って固定子からＤＣ電力出力を生じる。
【００３６】
図４を参照するに、この図４は、本発明に用いるのに適した風力発電機４００の他の実施例を示す。風力発電機４００は図３の風力発電機に類似しているが、変速装置を有さず、直接駆動に依存する。タービン４０２は、主軸４０４により同期発電機４０６に直接結合されている。直接駆動される発電機４０６には、充分な出力を生ぜしめるのに回転速度が不充分となるという欠点がある。この欠点を補償するために、発電機４０６は追加のポール（極）を有しうる。回転子の質量は、この回転子が受けるトルク量にほぼ比例し、トルク量が増大すると、回転子の質量が増大し、風力発電機の価格を増大させる。それにもかかわらず、本発明では直接駆動構造を実行しうる。
【００３７】
風力発電機の上述した実施例は例示の目的にすぎず、本発明をこれらに限定すべきではないこと、当業者にとって明らかである。可変リラクタンス発電機のような他の誘導発電機をも本発明に採用しうるものである。
【００３８】
発電システムは、ＤＣ出力を生じる風力発電機を有し、価格を低減させるとともに、有用性及び効率を高める。この発電システムは、１つ以上の風力発電機及びＶＲＢの管理を有効にし、質の高い電力出力を生じる。制御器は、電力出力をモニタリングし、これに応じて有効電力及び無効電力を動的に調整することにより、発電システムの安定性を維持する。本発明の発電システムは、風力発電電力の信頼性、質及び値を改善する。
【００３９】
本発明の根本的な原理から逸脱することなしに、上述した実施例の細部に多くの変更を施すことができること、当業者にとって明らかである。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ決定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、ＶＲＢの一実施例を示すブロック線図である。
【図２】図２は、本発明の発電システムを示すブロック線図である。
【図３】図３は、本発明に用いるための風力発電機の一実施例を示すブロック線図である。
【図４】図４は、本発明に用いるための風力発電機の他の実施例を示すブロック線図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機及び電池蓄積システムに関するものであり、特に風力発電機及びバナジウムレドックス電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家庭用及び工業用の電力は一般に、火力発電所、水力発電所及び原子力発電所により提供されている。水力発電所における新たな開発は消費電力の変動に急速に応答しうるようにするものであり、その出力は一般に、所要電力の変化に応答するように制御される。しかし、建造しうる水力発電所の個数は見込みのある個所数に制限される。火力発電所及び原子力発電所は代表的に、最大又はそれに近い限度容量に達している。これらの発電所により発生される余剰電力は、揚水発電所によって蓄積しうるが、揚水発電所には臨海的な地理的条件が必要であり、従って、見込みのある個所数は、利用可能な地形により決定される。
【０００３】
電力消費量の増え続ける需要及び現在の技術的改革が風力発電所を実行可能な選択肢としている。個々の風力発電機又は風力発電機の組からの電力出力は風速の関数として変化する。風速は自然界の確率変数となるものであり、時間、日、季節及び年により変化し、従って、電力供給源の利用可能性又は確実性は少なくなる。電力出力を給電できなくなるおそれがあり、従って、その価値は低減する。しかし、ＤＣ風力発電機には、廉価となり、軽量となり、維持管理の必要性が少なくなるという点で、ＡＣ風力発電機よりも優れた利点がある。
【０００４】
バナジウムレドックス電池（ＶＲＢ）は最近好意的な注目を集めている。その理由は、これらの電池は廉価となる見込みがあり、且つ、寿命を長くし、設計を自由にでき、信頼性を高くし、動作及び維持管理の費用を低くする多くの特徴を有している為である。ＶＲＢは、エネルギー変換機構により分離された陽極液及び陰極液を保持するセルを有する。ＶＲＢは、陽極液及び陰極液をこれらのセルに通すように流すポンプ流システムに依存するものである。ＶＲＢを動作させる場合、流量、内部温度、圧力、充電時間及び放電時間が、電力出力に影響する全ての要因である。
【０００５】
ＶＲＢは、電力の供給力を高めるとともに、風力エネルギーに対し蓄積しうる値や価値を高めることができる。ＶＲＢは、マシン発電機を援助する電力出力を発生し、充電を可能にする余剰エネルギーを受ける。ＶＲＢは、このＶＲＢが突風からエネルギーを取り込み、従って、風力による給電を円滑に行わせる独特の１対１の充放電応答を有する。これにより、風力発電機における風力エネルギーの“漏出”を０に低減させ、風力発電機のタービン翼のピッチ角制御及び方位制御を簡単にし、風力発電機が最大速度で連続して動作するようにする。
【０００６】
従って、ＶＲＢの利点を採用することにより、風力発電機から安定で一定な電力出力を生ぜしめるようにすることが従来技術における向上となるものである。
【０００７】
簡潔に上述した本発明を、添付図面を参照して更に詳細に説明する。図面は本発明の代表的な実施例に関する情報を提供するだけのものであり、本発明の範囲を限定するものではないことを考慮の上、添付図面を用いて本発明を、更なる特異性及び詳細につき説明する。
【０００８】
本発明の好適実施例は図面を参照することにより最も良好に理解しうるであろう。これらの図面では、同様な部分に同じ符号を付してある。図面に一般に示してある本発明の構成素子は種々の異なる構成に設計配置しうることは容易に理解されるであろう。従って、図１〜４に示す本発明の装置、システム及び方法の実施例は、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲を制限するものではなく、単に本発明の好適実施例を表すだけである。特定の実施例は、本発明の観点を説明するために与えたものであり、他の例も使用する言語の意味に含まれ、従って、１つ以上の請求項の範囲内に含まれること、当業者にとって明らかである。重要な言語は本明細書において明確に又は暗黙的に規定しうる。
【０００９】
図１を参照するに、この図１は、本発明に用いるＶＲＢ‐ＥＳＳ（バナジウムレドックス電池エネルギー蓄積システム）１０のブロック線図を示す。太陽電池アレイ又は風力発電機の何れかにより給電される遠隔電力システムの分野にとっては、適切なエネルギー蓄積システムが必要である。このような分野では、ライフサイクルコストを低くし、動作を簡単にすることが重要な要件となっている。
【００１０】
ＶＲＢ‐ＥＳＳ１０は１つ以上のセル１２を有し、各セルは、負電極１６を有する負極性コンパートメント１４と、正電極２０を有する正極性コンパートメント１８とを具えている。適切な電極には、当該技術分野で既知のいかなる個数の構成素子をも含めることができ、米国特許第 5,665,212号明細書の教示により製造した電極を含めることができるものである。この米国特許明細書は参考のために記載したものである。負極性コンパートメント１４は、負電極１６と電気接続されている陽極液２２を収容している。この陽極液２２は、還元状態にあってセル１２の放電処理中に酸化させる必要があるか、又は酸化状態にあってセル１２の充電処理中に還元させる必要がある特定のレドックスイオンを含む電解液であるか、或いは還元されたイオンと還元させる必要があるイオンとの混合電解液である。正極性コンパートメント１８は、正電極２０と電気接続されている陰極液２４を収容している。この陰極液２４は、酸化状態にあってセル１２の放電処理中に還元させる必要があるか、又は還元状態にあってセル１２の充電処理中に酸化させる必要がある特定のレドックスイオンを含む電解液であるか、或いは酸化されたイオンと酸化させる必要があるイオンとの混合電解液である。
【００１１】
陽極液２２及び陰極液２４は、米国特許第 4,786,567号、 6,143,443号、 6,468,688号及び 6,562,514号明細書の教示や、当該技術分野で周知の他の技術に応じて調製しうる。これらの米国特許明細書は参考のために記載したものである。陽極液２２とは、還元状態にあってレドックス電池の放電処理中に酸化させる必要があるか、又は酸化状態にあってレドックス電池の充電処理中に還元させる必要がある特定のレドックスイオンを含む電解液、或いは還元されたイオンと還元させる必要があるイオンとの混合電解液を言うものである。陰極液２４とは、酸化状態にあってレドックス電池の放電処理中に還元させる必要があるか、又は還元状態にあってレドックス電池の充電処理中に酸化させる必要がある特定のレドックスイオンを含む電解液、或いは酸化されたイオンと酸化させる必要があるイオンとの混合電解液を言うものである。更に、陽極液２２の範囲にはNaＯＨ水溶液が含まれず、陰極液２４の範囲にはＨCl水溶液が含まれない。一実施例では、陽極液２２は、１Ｍ〜６ＭのＨ2 ＳＯ4 陽極液であり、代表的に０．１〜２０重量％の範囲の量の分解防止剤を有しており、陰極液２４は１Ｍ〜６ＭのＨ2 ＳＯ4 である。
【００１２】
各セル１２は、正極性コンパートメント１４と負極性コンパートメント１８との間に配置されたイオン伝導性セパレータ２６を有し、このイオン伝導性セパレータは陽極液２２及び陰極液２４と接触してこれらの液間でイオン伝達を達成するようになっている。セパレータ２６はプロトン交換膜として機能し、プュアフロマトレート（purflomatorate）化してもしなくても良い炭素材を含むことができる。
【００１３】
陽極液貯蔵所２８内には追加の陽極液２２が収容されており、この陽極液貯蔵所は、陽極液送給ライン３０及び陽極液戻しライン３２を経て負極性コンパートメント１４と流体的に連通している。陽極液貯蔵所２８はタンク、袋又は当該技術分野で既知のその他の容器として構成できる。陽極液送給ライン３０はポンプ３６及び熱交換器３８と連通している。ポンプ３６は、陽極液貯蔵所２８、送給ライン３０、負極性コンパートメント１４及び陽極液戻しライン３２を介して陽極液２２を流動させうる。又、ポンプ３６は、発生される流量を変えるように可変速度を有する。熱交換器３８は発生される熱を陽極液２２から流体又は気体媒体に移動させる。ポンプ３６及び熱交換器３８は、種々の既知の適切な装置から選択することができる。
【００１４】
送給ライン３０は、陽極液の流量を制御する１つ以上の送給ライン弁４０を有する。陽極液戻しライン３２は、戻し流量を制御する戻しライン弁４４と連通している。同様に、陰極液貯蔵所４６内に追加の陰極液２４が収容されており、この陰極液貯蔵所は、陰極液送給ライン４８及び陰極液戻しライン５０を経て正極性コンパートメント１８と流体的に連通している。陰極液送給ライン４８は速度可変ポンプ５４及び熱交換器５６と連通している。速度可変ポンプ５４は、陰極液貯蔵所４６、送給ライン４８、正極性コンパートメント１８及び陰極液戻しライン５０を介して陰極液２４を流動させうる。送給ライン４８は送給ライン弁６０を有し、戻しライン５０は戻しライン弁６２を有する。
【００１５】
負電極１６及び正電極２０は、電源６４及び負荷６６と電気接続されている。電源６４と各負電極１６との間には電源スイッチ６８が直列に配置されている。同様に、負荷６６と各負電極１６との間には負荷スイッチ７０が直列に配置されている。当業者にとっては、他の回路配置が可能であり、図１の実施例は説明の目的のみに提供されたものである。
【００１６】
充電に際しては、電源スイッチ６８が閉成され、負荷スイッチ７０が開放される。ポンプ３６は、陽極液送給ライン３０及び陽極液戻しライン３２を経て陽極液２２を負極性コンパートメント１４及び陽極液貯蔵所２８に通すようにポンピングする。これと同時に、ポンプ５４が陰極液送給ライン４８及び陰極液戻しライン５０を経て陰極液２４を正極性コンパートメント１８及び陰極液貯蔵所４６に通すようにポンピングする。電源６４から負電極１６及び正電極２０に電気エネルギーを供給することにより、各セル１２が充電される。電気エネルギーは、陽極液２２に２価のバナジウムイオンを抽出し、陰極液２４に５価バナジウムイオンを抽出する。
【００１７】
電力は、負荷スイッチ７０を閉成させるとともに電源スイッチ６８を開放させることにより、各セル１２から取り出される。これにより、負電極１６及び正電極２０と電気接続されている負荷６６が電気エネルギーを取り込むようにする。図示していないが、必要に応じ直流電力を交流電力に変換する電力変換システムを導入することができる。
【００１８】
多数の制御パラメータがシステム１０の効率に影響を及ぼす。重要な制御パラメータは陽極液２２及び陰極液２４の温度である。この温度は、周囲の状態及び負荷条件により影響を受ける。他の制御パラメータは陽極液２２及び陰極液２４の圧力であり、この圧力は流量、充電状態（ＳＯＣ）、温度及びプラント設計により影響を受ける。他の制御パラメータは、可変の速度駆動装置により制御される流量である。他の制御パラメータには、充電電流や、ＳＯＣにより決定される定電流期間が含まれる。
【００１９】
他の制御パラメータは水素の放出である。水素の放出は、制御方式により最少化され、温度、ＳＯＣ、負荷及びランプ（傾斜特性）速度である充放電速度により影響される。他の制御パラメータは、容積に対する陽極液２２及び陰極液２４の濃度の再混合である。陽極液貯蔵所２８及び陰極液貯蔵所４６は交差路の為に互いに異なる電解液のレベルを有する為、圧力差が時間とともに変化する。濃度も変化する為、システムの最適化により再混合パラメータを制御する必要がある。
【００２０】
充電期間及び放電期間も追加の制御パラメータである。充放電速度は水素の放出に影響を及ぼす。更に、放電中は熱が発生し、陽極液２２及び陰極液２４の温度が上昇する。従って、粘性が影響される為、これに応じてポンプの流量を調整する必要がある。充放電に対する最適時間は、システムが扱いうる最大レート及び負荷条件の範囲内で、すなわち、一日で利用できる時間内で選択する。
【００２１】
図２を参照するに、この図２は、本発明の発電システム１００を示すブロック線図である。この発電システム１００は、この発電システム１００を発電所のネットワークに接続するオン・グリッド分野か、又はこの発電システム１００を他の発電所から分離させるオフ・グリッド分野の何れにも用いることができる。この発電システム１００は説明の目的のみに示したものであり、他の構造及び技術も本発明の範囲に含まれること、当業者にとって明らかである。
【００２２】
発電システム１００は、この発電システム１００からの電力出力を補償するＤＣ電力出力を生じるＶＲＢ１０を有する。このＶＲＢ１０は、個々のセル１２の端子との電気接続を含むように広く規定された正端子１０２及び負端子１２８を有する。これら端子１０２及び１２８は、ＤＣ電力を３相ＡＣ電力に変換するインバータ１０６と電気接続されている。このインバータ１０６は局所的な配電を行う主配電盤１０８に結合しうる。この主配電盤１０８は、計測及び保護のための継電器１１０と、遠隔配電のために電圧を増大させる逓昇変圧器１１２と、長距離の送電を可能にする３相配電システム１１３とに電気接続されている。
【００２３】
主配電盤１０８には、局所的に電力を使用するためのパネルボード１１４を結合することができる。このパネルボード１１４はＶＲＢ１０と電気接続されており、ポンプ３６及び５４に電力を供給するようになっている。このパネルボード１１４には１本以上の電力線１１６が電気接続され、照明やＨＶＡＣ（冷暖房空調設備）等の１つ以上の用途に高電圧を供給するようになっている。パネルボード１１４に電気接続されている変圧器１１８は、壁コンセントのために電圧を逓降させるとともに、この電圧をサブパネル１２０に供給する。このサブパネル１２０は１つ以上の壁コンセントに電気接続されている。
【００２４】
発電システム１００は、永久磁石機器として構成した１つ以上のＤＣ風力発電機２０２を有する。この風力発電機は、誘導発電機、同期発電機及び非同期発電機のような種々の既知の装置から選択することもできる。ＤＣ発電機は、交流発電機に比べてタービンが小型で、軽量で、廉価となるという利点を有する。又、ＤＣ発電機では、損失が少なくなり、グリッド（送電網）からの無効エネルギーの必要量がなく、グリッドに対する影響が少なくなり、運転管理保全が軽度で足りる。
【００２５】
１つ以上の風力発電機２０２とＶＲＢ１０とを組み合わせることにより、風力発電地帯に配置された１つ以上の風力発電機からの電力出力の変動を低減させる。ＤＣ風力発電機はＶＲＢ１０及び整流器１０６に直接電気接続して、配電システム１１３又はＶＲＢ１０にＤＣ電力を供給するようにしうる。ここで、直接電気接続とは、電気接続されるものの間に素子又は装置が介在されないことを意味するものである。或いはまた、ＤＣ風力発電機をＶＲＢ１０に直接電気接続することができる。
【００２６】
発電システム１００は更に、ＶＲＢ１０及びＤＣ風力発電機２０２の動作を制御するためにこれらと電気接続されている制御器１３０を有している。この制御器１３０は、効率及び安全操業の基本パラメータを適切に満足するようにＶＲＢ１０及びＤＣ風力発電機２０２の性能を制御する。更に、この制御器１３０は、重要な構成素子が外部又は内部障害又は故障を受けた場合に自己防衛を行うとともに、動的な負荷条件又は性能しきい値により決定された正確な制御出力を生ぜしめ、且つ各サイクルで時間毎に変動する周囲条件を提供する。
【００２７】
制御器１３０は、ＶＲＢ１０及び風力発電機２０２の電力出力をモニタリングする。この制御器１３０は、ＶＲＢ１０の充電時間及び放電時間をもモニタリングする。ＶＲＢ１０の動作を制御する幾つかの主要なパラメータが存在する。電解液の濃度を何らかの所定の値にする場合、これらの主要なパラメータには、外気温度や、ＶＲＢセルの内部温度や、体積流量や、セル１２内の及びこれに加わる圧力や、流れる又は給電される電流により分かる負荷及び電解液の充電状態が含まれる。負荷は正又は負極性として見ることができる。負荷が負極性である場合には、実際にこの負荷がＶＲＢに電力を供給する。これらのパラメータは全て、動的に連続して且つＶＲＢ１０の経時とともに変化する。
【００２８】
制御器１３０は、８０×８６、Pentium （ペンティアム：Intel 社の登録商標）６８０×０、又はその他の市販のマイクロプロセッサのような汎用装置とすることのできるプロセッサ１３２を有するプログラマブル論理コンピュータとして構成しうる。プロセッサ１３２には、ＡＳＩＣ、ＰＡＬ、ＰＬＡ、ＰＬＤ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ、又はその他の専用或いはプログラマブル装置のような汎用の処理装置を含めることができる。
【００２９】
プロセッサ１３２は、実行可能な用途及びデータを受けて記憶するメモリ１３４と電気接続されている。このメモリ１３４には、スタティツクＲＡＭ、ダイナミックＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＣＤ‐ＲＯＭ、ディスク、テープ、磁気記録媒体、光記録媒体又はその他のコンピュータ記憶媒体を含めることができる。制御器１３０は、ユーザとの対応を可能にする入力装置１３６及び出力装置１３８を有する。入力装置１３６には、キーボード、マウス、タッチスクリーン、ライトペン、タブレット、マイクロホン、センサを含めるか、或いはファームウエア及びソフトウエアの双方又は何れか一方を有するその他のハードウエアを含めることができる。出力装置１３８には、モニタ又はその他のディスプレイ、プリンタ、音声又はテキスト合成装置、スイッチ、信号ラインを含めるか、或いはファームウエア及びソフトウエアの双方又は何れか一方を有するその他のハードウエアを含めることができる。
【００３０】
制御器１３０は、メモリ１３４に存在する制御モジュール１４０を有し、この制御モジュールにより発電システム１００をモニタリング及び制御する。この制御モジュール１４０は、性能を高めるための発電システム１００の状態を表す動作データをモニタリングすることにより、この発電システムの動的状態を評価するアルゴリズムに適用したものである。
【００３１】
ＤＣ発生電力は、ＶＲＢ１０からのＤＣ電力に加算して配電システム１１３に供給することができる。ＤＣ発生電力は、ＶＲＢ１０を充電するのにも用いることができる。ＤＣ出力は風力発電機２０２を配電システム１１３の周波数に無関係に動作させる。これにより風力発電機２０２の動作範囲を拡張させる。更に、直流発電機では、速度及び周波数を制御する電力電子機器が不要となり、これにより一般に費用を低減させる。配電システムへの接続装置の費用も低減される。
【００３２】
発電システム１００は、オフ・グリッド分野において定電圧及び定周波数のシステム電力出力を生じる。制御器１３０は、ＶＲＢ１０の電力出力を調整することにより、システム電圧及び周波数を制御する。制御器１３０は、風力発電機からの電力出力を常にモニタリングする。風力発電機の電力出力が減少すると、ＶＲＢ１０からの電力出力が増大して一定のシステム電圧を生ぜしめる。風力発電機の電力出力が増大すると、ＶＲＢ１０からの電力出力が減少する。制御器１３０は、発電システムの電力周波数をモニタリングし、ＶＲＢ１０により発生される有効電力を調整し、周波数を一定にする。ＶＲＢ１０を有する発電システム１００は、瞬時に応答して正弦波周波数出力を発生する。
【００３３】
同様に、発電システム１００は、オン・グリッド分野において定電圧を生じる。制御器１３０は、風力発電機２０２の電力出力をモニタリングする。ＶＲＢ１０からの電力出力は定電圧を生じるように増大又は減少する。
【００３４】
図３を参照するに、この図３はＤＣ風力発電機３００を示す。この風力発電機３００は、主軸３０４に連結されたタービン３０２を有する。これらのタービン３０２及び主軸３０４は水平又は垂直に構成しうる。主軸３０４は変速装置（ギアボックス）３０６に結合されている。この変速装置３０６は、タービン３０６の低速回転高トルク力を高速回転低トルク力に変換する。この変速装置３０６は、歯車を切り換えず、通常、タービン３０２の回転と発電機との間に単一の歯車比しか有していない。
【００３５】
変速装置３０６は、歯車軸３０８に結合され、この歯車軸は発電機３１０に結合されている。この発電機３１０は、ユーティリティ周波数で発電させるのに必要な速度よりも遅い速度で風速を捕捉しうる誘導発電機として構成しうる。誘導発電機は発電機電圧及び周波数の全体に亘って動的制御を可能にし、最大周波数で発電機を動作させる。発電機は、回転子と、これに接する固定子とを有する。動作中、回転子と固定子とが作用し合って固定子からＤＣ電力出力を生じる。
【００３６】
図４を参照するに、この図４は、本発明に用いるのに適した風力発電機４００の他の実施例を示す。風力発電機４００は図３の風力発電機に類似しているが、変速装置を有さず、直接駆動に依存する。タービン４０２は、主軸４０４により同期発電機４０６に直接結合されている。直接駆動される発電機４０６には、充分な出力を生ぜしめるのに回転速度が不充分となるという欠点がある。この欠点を補償するために、発電機４０６は追加のポール（極）を有しうる。回転子の質量は、この回転子が受けるトルク量にほぼ比例し、トルク量が増大すると、回転子の質量が増大し、風力発電機の価格を増大させる。それにもかかわらず、本発明では直接駆動構造を実行しうる。
【００３７】
風力発電機の上述した実施例は例示の目的にすぎず、本発明をこれらに限定すべきではないこと、当業者にとって明らかである。可変リラクタンス発電機のような他の誘導発電機をも本発明に採用しうるものである。
【００３８】
発電システムは、ＤＣ出力を生じる風力発電機を有し、価格を低減させるとともに、有用性及び効率を高める。この発電システムは、１つ以上の風力発電機及びＶＲＢの管理を有効にし、質の高い電力出力を生じる。制御器は、電力出力をモニタリングし、これに応じて有効電力及び無効電力を動的に調整することにより、発電システムの安定性を維持する。本発明の発電システムは、風力発電電力の信頼性、質及び値を改善する。
【００３９】
本発明の根本的な原理から逸脱することなしに、上述した実施例の細部に多くの変更を施すことができること、当業者にとって明らかである。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ決定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、ＶＲＢの一実施例を示すブロック線図である。
【図２】図２は、本発明の発電システムを示すブロック線図である。
【図３】図３は、本発明に用いるための風力発電機の一実施例を示すブロック線図である。
【図４】図４は、本発明に用いるための風力発電機の他の実施例を示すブロック線図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を発生し蓄積する発電システムであって、この発電システムが、
ＤＣ電力を取り込み、ＤＣ電池電力を発生するバナジウムレドックス電池と、
このバナジウムレドックス電池と電気接続され、ＤＣ風力発電を行うＤＣ風力発電機と、
前記バナジウムレドックス電池と電気接続され、このバナジウムレドックス電池におけるＤＣ電力の取り込み及び発生を制御するとともに、前記ＤＣ風力発電機と電気接続され、風力発電をモニタリングする制御システムと
を有する発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が、歯車軸と、この歯車軸に結合された変速装置とを有する発電システム。
【請求項３】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が同期発電機を有している発電システム。
【請求項４】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が非同期発電機を有している発電システム。
【請求項５】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が永久磁石を有している発電システム。
【請求項６】
電力を発生し蓄積する発電システムであって、この発電システムが、
ＤＣ電力を取り込み、ＤＣ電池電力を発生するバナジウムレドックス電池と、
このバナジウムレドックス電池と直接電気接続され、ＤＣ風力発電を行うＤＣ風力発電機と、
前記バナジウムレドックス電池及び前記ＤＣ風力発電機に電気接続され、ＤＣ風力発電による電力及びＤＣ電池電力をＡＣ電力に変換するインバータと、
前記バナジウムレドックス電池と電気接続され、このバナジウムレドックス電池におけるＤＣ電力の取り込み及び発生を制御するとともに、前記ＤＣ風力発電機と電気接続され、風力発電をモニタリングする制御システムと
を有する発電システム。
【請求項７】
請求項６に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が、歯車軸と、この歯車軸に結合された変速装置とを有する発電システム。
【請求項８】
請求項６に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が同期発電機を有している発電システム。
【請求項９】
請求項６に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が非同期発電機を有している発電システム。
【請求項１０】
請求項６に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が永久磁石を有している発電システム。
【請求項１１】
バナジウムレドックス電池を準備してＤＣ電力を取り込み、ＤＣ電池電力を発生させる工程と、
前記バナジウムレドックス電池と直接電気接続されたＤＣ風力発電機を準備してＤＣ風力発電を行う工程と、
前記バナジウムレドックス電池及び前記ＤＣ風力発電機に電気接続されたインバータを準備してＤＣ電池電力及びＤＣ風力発電による電力をＡＣ電力に変換する工程と、
前記バナジウムレドックス電池によりＤＣ風力発電による電力を受けて取り込む工程と、
前記バナジウムレドックス電池と電気接続され、このバナジウムレドックス電池におけるＤＣ電力の取り込み及び発生を制御するとともに、前記ＤＣ風力発電機と電気接続され、風力発電をモニタリングする制御システムを準備する工程と
を具える電力の発生及び蓄積方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電力の発生及び蓄積方法において、前記ＤＣ風力発電機が、歯車軸と、この歯車軸に結合された変速装置とを有するようにする方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の電力の発生及び蓄積方法において、前記ＤＣ風力発電機が同期発電機を有するようにする方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の電力の発生及び蓄積方法において、前記ＤＣ風力発電機が非同期発電機を有するようにする方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の電力の発生及び蓄積方法において、前記ＤＣ風力発電機が永久磁石を有するようにする方法。
【請求項１】
電力を発生し蓄積する発電システムであって、この発電システムが、
ＤＣ電力を取り込み、ＤＣ電池電力を発生するバナジウムレドックス電池と、
このバナジウムレドックス電池と電気接続され、ＤＣ風力発電を行うＤＣ風力発電機と、
前記バナジウムレドックス電池と電気接続され、このバナジウムレドックス電池におけるＤＣ電力の取り込み及び発生を制御するとともに、前記ＤＣ風力発電機と電気接続され、風力発電をモニタリングする制御システムと
を有する発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が、歯車軸と、この歯車軸に結合された変速装置とを有する発電システム。
【請求項３】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が同期発電機を有している発電システム。
【請求項４】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が非同期発電機を有している発電システム。
【請求項５】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が永久磁石を有している発電システム。
【請求項６】
電力を発生し蓄積する発電システムであって、この発電システムが、
ＤＣ電力を取り込み、ＤＣ電池電力を発生するバナジウムレドックス電池と、
このバナジウムレドックス電池と直接電気接続され、ＤＣ風力発電を行うＤＣ風力発電機と、
前記バナジウムレドックス電池及び前記ＤＣ風力発電機に電気接続され、ＤＣ風力発電による電力及びＤＣ電池電力をＡＣ電力に変換するインバータと、
前記バナジウムレドックス電池と電気接続され、このバナジウムレドックス電池におけるＤＣ電力の取り込み及び発生を制御するとともに、前記ＤＣ風力発電機と電気接続され、風力発電をモニタリングする制御システムと
を有する発電システム。
【請求項７】
請求項６に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が、歯車軸と、この歯車軸に結合された変速装置とを有する発電システム。
【請求項８】
請求項６に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が同期発電機を有している発電システム。
【請求項９】
請求項６に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が非同期発電機を有している発電システム。
【請求項１０】
請求項６に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣ風力発電機が永久磁石を有している発電システム。
【請求項１１】
バナジウムレドックス電池を準備してＤＣ電力を取り込み、ＤＣ電池電力を発生させる工程と、
前記バナジウムレドックス電池と直接電気接続されたＤＣ風力発電機を準備してＤＣ風力発電を行う工程と、
前記バナジウムレドックス電池及び前記ＤＣ風力発電機に電気接続されたインバータを準備してＤＣ電池電力及びＤＣ風力発電による電力をＡＣ電力に変換する工程と、
前記バナジウムレドックス電池によりＤＣ風力発電による電力を受けて取り込む工程と、
前記バナジウムレドックス電池と電気接続され、このバナジウムレドックス電池におけるＤＣ電力の取り込み及び発生を制御するとともに、前記ＤＣ風力発電機と電気接続され、風力発電をモニタリングする制御システムを準備する工程と
を具える電力の発生及び蓄積方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電力の発生及び蓄積方法において、前記ＤＣ風力発電機が、歯車軸と、この歯車軸に結合された変速装置とを有するようにする方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の電力の発生及び蓄積方法において、前記ＤＣ風力発電機が同期発電機を有するようにする方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の電力の発生及び蓄積方法において、前記ＤＣ風力発電機が非同期発電機を有するようにする方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の電力の発生及び蓄積方法において、前記ＤＣ風力発電機が永久磁石を有するようにする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２００８−５２７２４３（Ｐ２００８−５２７２４３Ａ）
【公表日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５５１２４４（Ｐ２００７−５５１２４４）
【出願日】平成１７年１０月１７日（２００５．１０．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３７３１８
【国際公開番号】ＷＯ２００７／００１４１６
【国際公開日】平成１９年１月４日（２００７．１．４）
【出願人】（５０７２３１０４６）ヴィーアールビー パワー システムズ インコーポレイテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１７日（２００５．１０．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３７３１８
【国際公開番号】ＷＯ２００７／００１４１６
【国際公開日】平成１９年１月４日（２００７．１．４）
【出願人】（５０７２３１０４６）ヴィーアールビー パワー システムズ インコーポレイテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
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