CN101994651B - 风力发电场控制系统、风力发电场控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力发电场控制系统、风力发电场控制装置及控制方法，能够抑制从风力发电场向电力系统输出的电力的变动，维持恒定的输出。风力发电场控制系统(1)具备风力发电场(100)和集中控制装置(40)，所述风力发电场(100)具备：转速可变的多个风力发电装置(11)、12、13)；与所述风力发电装置一同设置的、观测风向及风力的气象仪(21、22、23)；以及控制风力发电装置的转速的独立控制装置(31、32、33)，所述集中控制装置(40)对各独立控制装置进行指示，以便计算在预定期间恒定维持所述风力发电场的输出的控制等级，与控制等级相符合地控制所述各风力发电装置的转速。

Description

风力发电场控制系统、风力发电场控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及风力发电场控制系统、风力发电场控制装置以及控制方法。

背景技术

近年，作为地球暖化的一个对策，盛行引入风力发电。在引入风力发电时，从费用对效果的观点出发，多数是作为在一定的区域内设置多台风力发电装置进行统一管理的风力发电场来使用。

但是，因为电无法储存，所以需要生产量和消费量始终相同。这是因为当失去该平衡时，频率发生变动。关于这一点，因为风力发电随气象状况在输出中产生变动，所以通过对应需求变动的变化速度，使连接风力发电场的电力系统内的火力发电站等的发电机的发电容量进行跟随，来维持该频率。具体来讲，通过在数分钟以内的短周期成分中组合发电机的无调速器控制，在从数分钟到十几分钟的中周期成分中组合自动频率控制(LFC)，在十几分钟以上的长周期成分中组合运转基准输出控制(EDC)等各种方式，来应对需求的变动。

但是，随着发电装置的数量增多，电力系统的电压以及频率的调整变得困难。例如，在自动频率控制(LFC)方式中，存在轻负载时LFC的容量不足的问题。即，为了在维持电力品质的同时，增加风力发电的引入量，需要进一步增强电力系统一侧的调整能力或者抑制风力的输出变动。

例如，在专利文献1中公开了这样一种方法：观测向发电机而来的风的风向风速，根据观测结果进行风力发电系统的高效化运转控制。

【专利文献】特开2004-301116号公报

发明内容

但是，如专利文献1那样，在使用蓄电池等电力储藏装置来抑制输出变动的方法中，风力发电企业的设置蓄电池的成本负担变大。

本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种能够抑制从风力发电场输出的功率的变动，维持恒定输出的技术。

为了解决上述课题，本发明的风力发电场控制系统提供一种抑制从风力发电场输出的功率的变动、维持恒定输出的技术。

例如，特征为：具备风力发电场和风力发电场控制装置，所述风力发电场具备：转速可变的多个风力发电装置；多个气象仪，其与所述风力发电装置一同设置，观测风向及风力；以及多个独立控制装置，其与所述风力发电装置一同设置，根据转速控制风力发电装置的输出值，所述风力发电场控制装置执行如下处理：取得各气象仪观测到的风向及风力，检测位于最上风的风力发电装置；根据所述位于最上风的风力发电装置的风向及风力、以及其它风力发电装置相对于该风力发电装置的距离以及方位角，预测预定期间内的各风力发电装置的风速变动；根据所述各风力发电装置的风速变动，预测预定期间内的风力发电场的输出变动；根据所述输出变动，计算在所述预定期间经补偿维持的输出值，即控制等级；取得各风力发电装置的输出值；计算风力发电场的输出值与所述控制等级相等的所述各风力发电装置的输出值和获得该输出值的转速；以及将计算出的所述各风力发电装置的所述输出值及所述转速输出给与各风力发电装置对应的所述独立控制装置。

根据本发明，能够提供抑制从风力发电场输出的功率的变动，维持恒定输出的技术。

附图说明

图1是风力发电场控制系统1的框图。

图2是表示风力变动对各风力发电装置的到达时间的延迟的概念图。

图3是表示风力发电装置的配置与风向风力的关系的说明图。

图4(a)(b)(c)是表示各风力发电装置的风速变动的预测结果的图表。

图5是表示风力发电装置的功率曲线的特性图。

图6(a)(b)是表示各风力发电装置的输出与风力发电场合计输出的预测结果的图表。

图7是通过输出限制变更风力发电装置的功率曲线的方式的示意图。

图8是表示对各风力发电装置的输出限制控制的示意图。

图9是表示风力发电装置的转速与输出特性的关系的相关图。

图10是表示对各风力发电装置的输出限制控制的示意图。

图11是表示本实施方式的集中控制装置40执行的处理的流程的流程图。

图12是风力发电场控制系统2的框图。

图13是表示气压与风速的时间变化的实测值的图表。

图14(a)(b)(c)(d)是表示根据气压测量值的时间变化修正输出预测数据的顺序的说明图。

图15是表示根据修正后的预测值设定控制等级的顺序的说明图。

图16是风力发电场控制系统3的框图。

图17是表示电力的预测需求和控制等级的变更的说明图。

图18是表示集中控制装置40的电气结构的框图。

符号说明

1、风力发电场控制系统；5、网络；6、风向；7、电力系统；8、需求者；9、输电线；11、12、13风力发电装置；21、22、23气象仪；31、32、33、独立控制装置；40、集中控制装置；41、控制部；42、存储部；43、输入输出接口部；50、蓄电装置；100、风力发电场

具体实施方式

(第一实施方式)

下面使用附图说明本发明的第一实施方式。

图1是表示本发明的风力发电场控制系统1的结构的框图。

风力发电场控制系统1由拥有多个风力发电装置的风力发电场100和集中管理风力发电场100的集中控制装置40构成。

风力发电场100由以下构成：风力发电装置11、12、13；与各风力发电装置一同设置并连接的、至少能够测量风向风速和气压的气象仪21、22、23；独立控制装置31、32、33；以及将各个独立控制装置与集中控制装置40相互连接的通信网络5。

风力发电装置11、12、13是转速及螺距(pitch)可变，并且能够控制的风力发电装置，通过输电线9与电力系统7连接，对需求者8供电。

气象仪21、22、23与对应的风力发电装置一同设置，观测在该位置的风向、风速以及气压。

独立控制装置31、32、33按照每个预定的定时，将包含对应的气象仪观测到的风向、风速以及气压等的气象数据经由网络5发送到集中控制装置40。另外，根据来自集中控制装置40的转速控制指示，控制对应的风力发电装置的转速，并检测对应的风力发电装置的输出值，根据要求发送到集中控制装置40。

集中控制装置40具有控制部41、存储部42以及输入输出接口部(下面称为I/F部)43。

控制部41具备根据从独立控制装置31、32、33取得的气象数据，预测各风力发电装置在预定期间中的风速变动的变动预测部51；根据预测的风速变动，预测整个风力发电场100的输出变动的输出预测部52；决定控制等级的等级决定部54；以及动态能量调整部55。

存储部42具备：装置位置数据存储区域61，其预先存储包含表示相对于各风力发电装置的到其它的风力发电装置的距离L、方位角θ的信息的装置位置数据；以及输出特性数据存储区域62，其预先存储与风力发电场100中包含的各风力发电装置的输出特性相关的信息，即输出特性数据。

I/F部43以能够收发数据的方式，将集中控制装置40与其它装置以及网络5连接。

下面对集中控制装置40执行的处理进行详细说明。

当经由I/F部43接收到从各个独立控制装置按照预定的定时发送的气象数据时，变动预测部51推算出在风力发电场100内位于最上风的风力发电装置。这一点例如通过以下实现：监视各气象数据，把一同设置了观测到具有新的风力变动的气象数据的气象仪的风力发电装置判断为位于最上风的装置。

具体来讲，例如在风向为朝向箭头6的方向的风吹动时，在风力发电场100中，最初呈现出新的风速变动的是风力发电装置11。由此，变动预测部51判断风力发电装置11位于最上风。

然后，变动预测部51根据与位于最上风的风力发电装置一同设置的气象仪观测到的气象数据中包含的风速数据，来预测在预定的评价时间内的各风力发电装置的风速变动。首先，变动预测部51计算观测到的新的风力变动到达其它的风力发电装置12、13的时间。

图2是表示风力变动针对各风力发电装置的到达时间的延迟的概念图。图3是表示风力发电装置的配置与风向及风力的关系的说明图。

如图2所示，当把在风力发电装置11中具有新的风速变动的时刻设为T11，把该风速变动到达风力发电装置12的时刻设为T12，把到达风力发电装置13的时刻设为T13时，变动预测部51计算从T11开始到T12为止的到达时间延迟T_delay2、以及从T11开始到T13为止的到达时间延迟T_delay3。

具体来讲，变动预测部51从装置位置数据存储区域61中读出以风力发电装置11为基点到风力发电装置12(或者13)的距离L以及方位角θ(参照图3)。然后，使用在T11的来自独立控制装置31的气象数据中包含的风速数据V，根据下述公式1计算到达时间延迟T_delay2以及T_delay3。

$T\_\mathrm{delay}=\frac{L\cos \mathrm{\θ}}{V}---\left(1\right)$

图4(a)～(c)表示通过上述方法预测的预定的风速变动评价时间(600秒)的、风力发电装置的风速变动预测数据的图表。图4(a)表示在风力发电装置11中观测到的风速变动的实测值。另外，图4(b)是风力发电装置12的风速变动的预测值，图4(c)是风力发电装置13的风速变动的预测值。

如图4(a)～(c)所示，把风速变动预测为在经过T_delay2后在风力发电装置11观测到的风速变动到达风力发电装置12，在经过T_delay3后在风力发电装置11观测到的风速变动到达风力发电装置13。

变动预测部51当计算出这样的风速变动预测数据时，向输出预测部52输出输出预测请求。

输出预测部52当接收到输出预测请求时，使用计算出的风速变动预测数据和在存储区域62中预先存储的输出特性数据，预测在预定的输出变动评价时间Te中的各风力发电装置和整个风力发电场100的输出变动。

图5是表示在输出特性数据中包含的风速与风力发电装置的输出的关系(功率曲线)的特性图。输出预测部52基于该功率曲线，根据风速变动预测数据计算各风力发电装置的输出值。另外，功率曲线因风力发电装置的种类等而不同，因此分别使用与各风力发电装置对应的功率曲线。

图6(a)以及图6(b)是表示通过上述方法预测的预定的输出变动评价时间Te(20分)的风力发电场100中的输出变动预测数据的图表。

图6(a)表示各风力发电装置的输出变动预测数据。P1是风力发电装置11的输出的预测结果，P2是风力发电装置12的输出的预测结果，P3是风力发电装置13的输出的预测结果。

图6(b)表示整个风力发电场100的输出变动预测数据。下面把对P1、P2、P3进行合计后的值表示为风力发电场的合计输出的预测值Psum，把在输出变动评价时间Te中的Psum的最低值表示为Psum_min，把平均值表示为Psum_avr。

输出预测部52当计算出上述的输出变动预测数据时，向等级决定部54输出等级决定请求。

等级决定部54当接收到等级决定请求时，设定在风力发电场100中，在输出变动评价时间Te的期间经补偿恒定维持的输出，即控制等级。在此，把在输出变动评价时间Te内的最小值Psum_min设定为控制等级P_level。

等级决定部54当设定了控制等级P_level时，向动态能量调整部55输出能量调整请求。

动态能量调整部55当接收到能量调整请求时，对与各风力发电装置一同设置的独立控制装置输出转速控制指示，调整该风力发电装置的输出。

图7是表示针对风力发电装置进行了输出限制时的功率曲线的图表。动态能量调整部55为了将合计输出限制为比额定值低的值P_level，计算各风力发电装置的输出值以及获得该输出值的转速。关于转速与输出值的关系，将在后面阐述。

图8是表示在未受到动态能量调整部55的输出限制的状态下的各风力发电装置的输出P1～P3，以及在受到输出限制的状态下的各风力发电装置的输出P1’～P3’的图表。

动态能量调整部55从各独立控制装置取得各风力发电装置11、12、13的输出值P1、P2、P3。然后，为了使P1、P2、P3的和，即Psum与P_level相等，调整各风力发电装置的输出比例，使发电输出平滑。

例如，在各风力发电装置的输出比例为Psum＞P_level并且P1+P2＜P_level时(例如周期Tc1、5、7、8)，动态能量调整部55为了使Psum＝P_level并且P1＝P2＝P3，计算各风力发电装置的输出值以及获得该输出值的转速。

另外，当P1’＞P1、P2’＞P2、P3’＞P3时，由具有余力的风力发电装置负担不足的部分。

另外，当个风力发电装置的输出比例为P1+P2＞P_level时(周期Tc2～4)，动态能量调整部55也同样为了使Psum＝P_level并且P1＝P2＝P3，计算各风力发电装置的输出值以及获得该输出值的转速。

另外，在各风力发电装置的输出比例为Psum＝P_level时(周期Tc3)，动态能量调整部55不进行处理，维持原来的输出。

另外，例如在周期Tc2中，即使假设在能量方面P3＝0，也能够满足Psum＝P_level的关系式。但是，不停止风力发电装置13那样的任何一台风力发电装置，使所有的装置同等地运转，这样能够使风力发电装置的恶化均匀，在维护费用上比较理想，因此在此设为P1＝P2＝P3。

因此，关于上述的输出比例，只要Psum＝P_level即可，不一定需要P1＝P2＝P3。只要以在各风力发电装置的输出中不出现预定以上的偏差的程度，将差抑制在预定的范围内即可(参照图8)。

然后，参照图9说明风力发电装置的转速与输出的关系。

图9是表示风力发电装置的转速与输出特性的关系的相关图。

如图9所示，风力发电装置预先决定如虚线所示那样在各风速区域中能够获得最大输出的最大输出转速。另外，将这样的输出-转速的相关图预先存储在输出特性存储区域62中。

动态能量调整部55能够根据输出-转速的相关图计算使各风力发电装置的输出值成为Psum＝P_level并且P1＝P2＝P3的转速的值。

另外，动态能量调整部55将上述那样计算出的输出值及获得该输出值的转速作为转速控制指示发送到各独立控制装置。各独立控制装置将对应的风力发电装置的转速增加或者减少到接收到的值，抑制其输出。另外，独立控制装置在实际上无法以该转速获得上述的输出值时，可以调整转速直到获得该输出值。

根据这样的处理，抑制各风力发电装置的合计输出值，使其与在预测的输出变动中考虑进行最低限度补偿的值，即Psum_min相等，由此能够始终恒定地保持风力发电场的输出。

但是，在这样的方法中，即使能够通过将输出平滑为最小值来抑制变动，但是Psum_min以上的输出全部被抑制，因此能量损失大。因此通过进行如下处理，集中控制装置40抑制能量损失。

等级决定部54当接收到等级决定请求时，把预测值Psum的输出变动评价时间Te内的平均值Psum_avr设定为控制等级P_level。然后，等级决定部54向动态能量调整部55输出能量调整请求。

动态能量调整部55当接收到能量调整请求时，为了将合计输出限制为P_level，计算各风力发电装置的输出值以及获得该输出值的转速。

图10是表示在未受到动态能量调整部55的输出限制的状态下的各风力发电装置的输出P1～P3和在受到输出限制的状态下的各风力发电装置的输出P1”～P3”的图表。

例如，像周期Tc1～Tc4以及Tc8那样，在Psum＞P_level(Psum_avr)时，动态能量调整部55计算成为Psum＝P_level并且P1＝P2＝P3的各风力发电装置的输出值以及比获得该输出值的最大输出转速高的各风力发电装置的转速，作为转速控制指示发送到各独立控制装置。各独立控制装置按照比最大输出转速高的转速进行输出限制，由此把风力产生的能量作为旋转速度的提升，以机械能(旋转能)的形式进行存储。

相反，例如像周期Tc5～Tc7那样，在Psum＜P_level时，把包含Psum＝P_level并且P1＝P2＝P3的各风力发电装置的输出值以及缓缓降低各风力发电装置的转速，直到获得该输出值为止的内容的转速控制指示输出到各独立控制装置。

独立控制装置当接收到这样的转速控制指示时，每次将转速降低预定的值直到获得上述的输出值为止，释放所蓄积的旋转能。另外，当由于转速的减少获得的输出下降时，独立控制装置还可以将转速调整为最大输出转速。

另外，当Psum＝P_level时，动态能量调整部55维持原来的输出。

当然，在此的输出比例并非必须是P1＝P2＝P3，只要以各风力发电装置的输出中不出现预定以上的偏差的程度，将差抑制在预定的范围内即可(参照图10)。

如上所述，即使将P_level设定为Psum的平均值即Psum_avr，通过将风能以旋转能的形式蓄积以及释放，能够维持恒定的输出。

然后，对这样的集中控制装置40的硬件结构进行说明。图18是表示集中控制装置40的电气结构的框图。

如图18所示，集中控制装置40具备：集中控制各部的CPU(CentralProcessing Unit)901；可改写地存储各种数据的存储器902；存储各种程序、程序生成的数据等的外部存储装置903；输入装置904；输出装置905；以及将它们连接的总线906。

集中控制装置40例如能够通过将存储在外部存储装置903中的预定的程序读入到存储器902中，并由CPU901执行来实现。

另外，上述的各构成要素是为了便于理解集中控制装置40的结构，根据主要处理内容进行分类的要素。本发明并不受限于处理步骤的分类方法或其名称。集中控制装置40进行的处理也能够根据处理内容进一步分类为更多的构成要素。另外，也可以按一个构成要素执行更多的处理的方式来进行分类。

另外，各功能部也可以由硬件(ASIC等)构成，各功能部的处理可以由一个硬件来执行，也可以由多个硬件来执行。

使用图11所示的流程图说明如上述那样构成的本实施方式的集中控制装置40中的处理。图11是表示本实施方式的集中控制装置40执行的处理的流程的流程图。

变动预测部51当按每个预定的定时从各独立控制装置接收到气象数据时(步骤S10)，推算位于最上风的风力发电装置(步骤S11)。

然后，变动预测部51根据在位于最上风的风力发电装置的气象数据中包含的风速数据，预测各风力发电装置的风速变动(步骤S12)。

具体来讲，变动预测部51根据从位于上风的风力发电装置到其它装置的距离L以及方位角θ的值和在位于上风的风力发电装置的气象数据中包含的风速数据V来计算到达时间的延迟，预测各风力发电装置中的风速变动。然后，变动预测部51向输出预测部52输出输出预测请求。

输出预测部52当接收到输出预测请求时，使用计算出的风速变动预测数据和在存储区域62中预先存储的输出特性数据，预测在预定的输出变动评价时间Te中的整个风力发电场100的合计输出Psum的变动(步骤S13)。然后，输出预测部52向等级决定部54输出等级决定请求。

等级决定部54当接收到等级决定请求时，把在步骤13中计算出的合计输出Psum的预测值中的、在输出变动评价时间Te内的平均值Psum_avr设为作为能够以恒定值进行稳定控制的输出的控制等级P_level(步骤S14)。然后，等级决定部54向动态能量调整部55输出能量调整请求。

动态能量调整部55当接收到能量调整请求时，首先取得各风力发电装置的输出值，判断输出值的和(Psum)是否与P_level相等(步骤S15)。

动态能量调整部55在Psum的值与P_level相等时(在S 15为是)，结束处理。在Psum的值与P_level不相等时(在S15为否)，检测Psum的值是否大于P_level(步骤S16)。

在Psum的值大于P_level时(在S16为是)，向各独立控制装置输出转速控制指示，以便提高转速使其高于最大输出转速，为了Psum＝P_level并且P1＝P2＝P3来抑制输出(步骤S17)，然后结束处理。

在Psum的值不大于P_level时(在S16为否)，向各风力发电装置输出转速控制指示，以便降低转速直到Psum＝P_level并且P1＝P2＝P3为止(步骤S18)，然后结束处理。

以上对本发明的第一实施方式进行了说明。

通过上述的结构，根据本实施方式的风力发电场控制系统1，通过进行输出限制使各风力发电装置的合计输出值与根据风速变动预测到的P_level相等，由此能够使风力发电场的输出平滑。

另外，当合计输出值有剩余时，通过增加转速，将风力积蓄为旋转能，当不足时，减少转速释放旋转能，能够恒定地维持更高的输出值。

(第二实施方式)

然后，对本发明的第二实施方式进行说明。本实施方式的风力发电场控制系统2，在对于风力发电场100的输出预测，使用气压数据实施修正这一点上，与第一实施方式不同。因此下面主要说明与不同点相关的事项。

图12是表示风力发电场控制系统2的结构的框图。

风力发电场控制系统2具备风力发电场100和集中控制装置80。

集中控制装置80的控制部81具备的输出修正部83修正输出预测部52计算出的输出预测数据。

首先对气压与风速的关系进行说明。图13是气压与风速的每一时间的实测值的一个例子。如图13所示，气压的时间变化与风速的变化大体相关。即，当气压处于下降或者上升的倾向时，风速成为上升倾向，当气压恒定时，风速也表现为恒定的倾向。另外，气压的时间变化与风速相比，短时间的变动小，因此容易判别上升/下降的倾向。利用该特性，输出修正部83修正图6所示的输出预测数据，来提高预测精度。下面对该方法进行具体描述。

图14(a)～图14(d)表示根据气压测量值的时间变化修正输出预测数据的步骤。

当输出预测部52计算出输出预测数据时，输出修正部83开始进行如下的修正处理。

首先，如图14(a)所示，输出修正部83对风力发电场100内的气象仪21、22、23测量到的气象数据中包含的气压数据进行平均化，求出风力发电场100的平均气压变化。由此，使各气象仪中的短时间的气压变化平滑，能够更容易地判别气压变化的上升/下降倾向。

然后，如图14(b)所示，输出修正部83根据上述求出的风力发电场100的平均气压的变化，预测成为风力发电场恒定输出控制的对象的不久将来的气压变化。具体来讲，输出修正部83对风力发电场100的平均气压的测量值进行线性近似，将该直线延长到未来时间，由此求出气压趋势的预测曲线。

另外，如图14(c)所示，输出修正部83使用气压趋势的预测曲线，修正风力发电场的合计输出的预测值Psum。具体来讲，输出修正部83引出对预测值Psum进行线性近似的直线，针对该直线乘以与气压趋势的预测曲线的斜率对应的修正量，来修正直线的斜率。然后，通过在直线的上下再配置预测值Psum来进行修正，计算修正后预测值Psum’。另外，事前根据气压以及风力发电场输出的实测值，通过统计处理，求出针对气压趋势的预测曲线的斜率的修正量。

最后，如图14(d)所示，输出修正部83对于修正后预测值Psum’决定考虑了预测脱离风险的预测输出的变动幅度。

具体来讲，输出修正部83预先连续记录过去的修正后预测值Psum’与实测值的偏离，计算实测值脱离与修正后预测值Psum’相比预定值以上的高输出侧时，以及实测值脱离与修正后预测值Psum’相比规定值以下的低输出侧时的概率，并将其存储到存储部42中。然后，输出修正部83计算出例如修正后预测值Psum’的不脱离低输出侧以及高输出侧的概率为90％时的变动幅度的最大值Psum’_max及最小值Psum’_mim。另外，通过使用者从未图示的输入装置设定不脱离概率的值，能够自由变更其等级。

然后，输出修正部83向等级决定部84输出等级决定请求。

等级决定部84当接收到等级决定请求时，如图15所示，把修正后预测值Psum’的变动范围的最小值Psum’_min加上在各风力发电装置中能够作为旋转能积蓄的输出后的值设定为控制等级P_level。

另外，把能够作为旋转能积蓄的输出预先存储在输出特性数据存储区域62中即可。

通过如上的结构，根据本发明的第二实施方式的风力发电场控制系统2，通过使用气压数据修正预测值Psum，能够根据维持的最低输出设定适合的值的控制等级。

另外，本发明的应用并不限于上述的实施方式。上述的实施方式能够在本发明的技术思想范围内进行多种变形。

例如，如图16所示，还可以将本发明应用于辅助性地一同设置了蓄电装置30的风力发电场300。

另外，动态能量调整部55即使在各独立控制装置完成转速的控制处理，当整个风力发电场的输出值脱离P_level时，向蓄电装置30指示充电或者放电。蓄电装置30使用未图示的蓄电池，调整从风力发电场300向电力系统7的电力的输入输出量。

在这样的风力发电场控制系统3中，除了不久将来的风速(输出)预测、基于机械能的输出平滑之外，还通过蓄电装置30的充放电，能够更加严密地调整风力发电场300的输出变动。

另外，在风力发电场控制系统3中，通过风速(输出)预测以及基于机械能的输出平滑，预先抑制几乎所有的输出变动。因此，蓄电装置30可以作为补偿由预测的误差等引起的微小偏差的装置备用。也就是说，与以往相比能够用小容量的蓄电装置抑制输出变动，因此能够消减设置成本。

另外，例如也可以根据时间带、时期等来变更控制等级P_level。图17是根据电力的需求预测来变更P_level的值时的图表。

如图17所示，等级决定部通过预先从电力公司等取得电力的需求预测，根据时间带来变更P_level的值，调整电力的供给量。例如，在需求者8的电力需求低的夜间，来自风力发电场的输出变得过剩，有可能给电力系统7的运行的稳定性造成障碍。因此，根据需求预测，使用计时器等，使夜间的P_level降低低于白天，由此能够减少风力发电场的电力供给量。

另外，上述的实施方式只是用于举例说明本发明的要点，并不是限定本发明。本领域的技术人员可知本发明可以有多种代替物、修正、变形例。

Claims (8)

1.一种风力发电场控制系统，其特征在于，

具备风力发电场和风力发电场控制装置，

所述风力发电场具备：

转速可变的多个风力发电装置；

多个气象仪，其与所述风力发电装置一同设置，观测风向、风力、气压；以及

多个独立控制装置，其与所述风力发电装置一同设置，根据转速控制风力发电装置的输出值，

所述风力发电场控制装置执行如下处理：

取得各气象仪观测到的风向及风力，检测位于最上风的风力发电装置；

根据所述位于最上风的风力发电装置的风向及风力、以及其它风力发电装置相对于该风力发电装置的距离以及方位角，预测预定期间内的各风力发电装置的风速变动；

根据所述各风力发电装置的风速变动，预测预定期间内的风力发电场的输出变动；

根据所述输出变动，计算所述预定期间补偿维持的输出值，即控制等级；

取得各风力发电装置的输出值；

计算风力发电场的输出值与所述控制等级相等的所述各风力发电装置的输出值和获得该输出值的转速；

将计算出的所述各风力发电装置的所述输出值及所述转速输出给与各风力发电装置对应的所述独立控制装置；

进行根据预定期间内的气压的变化，修正所述输出变动的处理。

2.根据权利要求1所述的风力发电场控制系统，其特征在于，

所述风力发电场控制装置将所述输出变动的最低值决定为控制等级。

3.根据权利要求1所述的风力发电场控制系统，其特征在于，

所述风力发电场控制装置执行如下处理：

将所述输出变动的平均值决定为控制等级；

在风力发电场的输出值比所述控制等级大时，计算所述风力发电场的输出值与所述控制等级相等的所述各风力发电装置的输出值以及比获得该输出值的最大输出转速大的转速，然后将其输出给与各风力发电装置对应的所述独立控制装置；以及

当风力发电场的输出值比所述控制等级小时，把所述风力发电场的输出值与所述控制等级相等的所述各风力发电装置的输出值，以及降低转速直到获得该输出值的指示输出给与各风力发电装置对应的所述独立控制装置。

4.根据权利要求1所述的风力发电场控制系统，其特征在于，

所述风力发电场控制装置根据时间段来改变所述控制等级。

5.根据权利要求1所述的风力发电场控制系统，其特征在于，

还具备蓄电装置，

所述风力发电场控制装置进行如下处理：

在各个独立控制装置控制对应的风力发电装置的转速后，取得各风力发电装置的输出值，计算所述风力发电场的输出值；

对所述蓄电装置指示充放电以使所述风力发电场的输出值等于所述控制等级。

6.一种风力发电场控制系统，其特征在于，

具备风力发电场和风力发电场控制装置，

所述风力发电场具备：

转速可变的多个风力发电装置；

多个气象仪，其与所述风力发电装置一同设置，观测风向及风力；以及

多个独立控制装置，其与所述风力发电装置一同设置，根据转速控制风力发电装置的输出值，

所述风力发电场控制装置执行如下处理：

取得各气象仪观测到的风向及风力，检测位于最上风的风力发电装置；

根据所述位于最上风的风力发电装置的风向及风力、以及其它风力发电装置相对于该风力发电装置的距离以及方位角，预测预定期间内的各风力发电装置的风速变动；

根据所述各风力发电装置的风速变动，预测预定期间内的风力发电场的输出变动；

根据所述输出变动，计算所述预定期间补偿维持的输出值，即控制等级；

取得各风力发电装置的输出值；

计算风力发电场的输出值与所述控制等级相等的所述各风力发电装置的输出值和获得该输出值的转速；

将计算出的所述各风力发电装置的所述输出值及所述转速输出给与各风力发电装置对应的所述独立控制装置；

进行计算，以使所述各风力发电装置的输出值在所述各风力发电装置中分别相等。

7.一种风力发电场控制装置，其控制具备转速可变的多个风力发电装置的风力发电场，该风力发电场控制装置的特征在于，执行如下处理：

取得各气象仪观测到的方向及风力，检测位于最上风的风力发电装置；

根据所述位于最上风的风力发电装置的风向及风力、以及其它的风力发电装置相对于该风力发电装置的距离及方位角，来预测预定期间内的各风力发电装置的风速变动；

根据所述各风力发电装置的风速变动，来预测预定期间内的风力发电场的输出变动；

根据所述输出变动，计算所述预定的期间，补偿维持的输出值，即控制等级；

取得各风力发电装置的输出值；

计算风力发电场的输出值与所述控制等级相等的所述各风力发电装置的输出值和获得该输出值的转速；

进行根据预定期间内的气压的变化，修正所述输出变动的处理。

8.一种具备转速可变的多个风力发电装置的风力发电场的控制方法，其特征在于，执行如下步骤：

观测各风力发电装置的风向及风力；

根据所述风向及风力，检测位于最上风的风力发电装置；

根据所述位于最上风的风力发电装置的风向及风力、以及其它风力发电装置相对于该风力发电装置的距离及方位角，预测预定期间内的各风力发电装置的风速变动；

根据所述各风力发电装置的风速变动，预测预定期间内的风力发电场的输出变动；

根据所述输出变动，计算所述预定期间补偿维持的输出值，即控制等级；

取得各风力发电装置的输出值；

计算风力发电场的输出值与所述控制等级相等的所述各风力发电装置的输出值和获得该输出值的转速，控制所述各风力发电装置的转速；

进行根据预定期间内的气压的变化，修正所述输出变动的处理。

Images