CN103518060A - 风力发电系统、利用风力发电系统的装置以及它们的运转方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供一种风车，其能够区分电力系统的有无、电力系统的状态来进行发电运转。为了解决上述课题，本发明的风力发电系统具备风车，该风车具有：受风而旋转的叶片(5)；伴随叶片(5)的旋转而旋转，进行发电的发电机(7)；对叶片(5)的螺距角进行控制的辅机，所述风力发电系统的特征在于，通过顺风型风车的发电电力来驱动所述辅机，其中所述顺风型风车搭载永磁式发电机(12)，并且在受风而旋转的叶片(10)朝向下风的状态下进行发电运转。

Description

风力发电系统、利用风力发电系统的装置以及它们的运转方法
技术领域
本发明涉及风力发电系统、利用风力发电系统的装置以及它们的运转方法。
背景技术
风力发电系统，与太阳电池等一起作为可再生能源普及面急速扩大。作为现有的风力发电系统，例如存在专利文献1中记载的风力发电系统。在该专利文献1中，记载了对风力发电系统采用无停电电源的技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第6921985号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，根据上述方法，在电力系统正常时从电力系统提供风车(windturbine，風車)的控制系统的电源，在电力系统异常等时为了提供控制系统的电源，需要具备无停电电源。由于无停电电源存在可供给时间，因此对于超过无停电电源的可供给时间的长期停电，无法使控制系统的运转继续进行，之后在电力系统正常化的情况下，产生起动时间，因而即使处于可发电的风速范围内也无法立即向电力系统供给发电电力。
本发明鉴于上述各种问题点而作出，目的在于提供一种能够区分电力系统的有无、电力系统的状态，来进行发电运转的风车。
解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明所涉及的风力发电系统具备风车，所述风车具有：受风而旋转的叶片；伴随该叶片的旋转而旋转来进行发电的发电机；和对所述叶片的螺距角(pitch angle)进行控制的辅机，所述风力发电系统的特征在于，搭载永磁式发电机，并且通过顺风型风车的发电电力来驱动所述辅机，其中所述顺风型风车在受风而旋转的叶片朝向下风的状态下进行发电运转。
发明效果
根据本发明，能够提供一种风车，其能够区分电力系统的有无和电力系统的状态来进行发电运转。
附图说明
图1表示实施例1所涉及的风力发电系统的构成以及单线接线图。
图2是对构成风车的叶片的螺距角度进行说明的图。
图3是表示实施例1所涉及的风力发电系统的时序图的图。
图4是对实施例1所涉及的风力发电系统的运转流程进行说明的图。
图5表示实施例2所涉及的风力发电系统的构成以及单线接线图(one-line diagram)。
图6是表示实施例2所涉及的风力发电系统的时序图的图。
图7是对实施例2所涉及的风力发电系统的运转流程进行说明的图。
图8表示实施例3所涉及的风力发电系统的构成以及单线接线图。
图9是表示实施例3所涉及的风力发电系统的时序图的图。
图10是对实施例3所涉及的风力发电系统的运转流程进行说明的图。
图11是对垂直轴型风车进行说明的图。
图12是对垂直轴型风车进行说明的图。
图13是对带尾翼风车进行说明的图。
具体实施方式
以下，对实施本发明时优选的实施例进行说明。此外，下述只不过是实施例，当然不是对实施方式进行限定。
实施例1
利用图1至图4对实施例1进行说明。本实施例所涉及的风力发电系统，如图1所示，由将发电电力发送到负载侧或电力系统侧的主要的风车1、和设置在风车1上、对后述的辅机供给电力的辅助风车2简要构成。
风车1搭建在基座上，由如下部分构成：支撑风车1整体的支柱3；在该支柱3的上部设置为能够相对于该支柱3在水平方向上旋转的舱(nacelle)4；和配置于舱4的前端，受风而旋转的3枚叶片5。并且，在舱4的内部，配置有与叶片5连接的传动轴(shaft)6以及发电机7，该传动轴6与发电机7的转子的旋转轴连接。由此，伴随叶片5的旋转，发电机7的转子经由传动轴6而旋转，风车1进行发电运转。
此外，本实施例中的风车1是在叶片5朝向下风的状态下进行发电运转的顺风型风车。
风车2相对于设置在风车1的舱4上的风车是小型的风车，风车2由如下部分构成：在舱4上支撑风车2整体的支柱8；在该支柱8的上部相对于该支柱8设置于水平方向上的舱9；和配置于舱9的前端，受风而旋转的3枚叶片10。此外，舱9与上述舱4不同，其在支柱上被固定，不能在水平方向上旋转。并且，在舱9的内部，配置有与叶片10连接的传动轴11以及不需要励磁电流的永磁式的发电机12，该传动轴11与发电机12的转子的旋转轴连接。由此，伴随叶片10的旋转，发电机12的转子经由传动轴11而旋转，风车2进行发电运转。并且，叶片10朝向与叶片5相同的方向。
由于叶片10被固定为朝向与叶片5相同的方向，并且在叶片5朝向下风的状态下进行发电运转，因此风车2也成为顺风型风车。
在发电机12上，连接有电力变换器13，将来自发电机12的与风的时间变化相应的不规则的频率所构成的电压变换为额定频率。在电力变换器13的与发电机12不同的端侧，连接有舱4的偏摆(yaw)(是指与支柱3垂直的水平面内的旋转运动)驱动机14以及螺距驱动机15。偏摆驱动机14是对舱4的水平面内的旋转角度进行调整的设备，根据从省略图示的风向风速计得到的风向进行调整使得叶片5朝向下风。此外，风速的测定通过该风向风速计来进行即可，风向风速计能够设置于风力发电系统或风力发电系统的周边。螺距驱动机15，如图2所示，针对风向改变叶片5受风的面积。将叶片5的螺距角中、受风的受风面积最大，且叶片5相对于风向朝向垂直方向的位置称作对桨(fine)，反之将受风面积最小的位置称作平桨(feather)。当然，不仅能够控制为这两个极端的位置，还能够控制为其中间的螺距角。在本实施例中，经由电力变换器13将这些偏摆驱动机14、螺距驱动机15连接于发电机12。此外，将偏摆驱动机14、螺距驱动机15等对风车进行控制的设备总称为辅机。
另一方面，作为向负载侧供给发电电力的主风车的风车1的发电机7经由电力变换器16与开关17连接，进而经由开关17与变压器18连接，在通过变压器变换为所要求的电压之后，与负载19连接。在此，在本说明书中的各实施例中，说明了例如微电网(micro grid)、海上风车那样的对负载直接进行电力供给的情况，不向电力系统发送发电电力。这与现有的从电力系统提供辅机电源，并在与电力系统切断的情况下，暂时利用无停电电源来提供辅机电源的方式划清界限。根据各实施例的内容，由于电力系统存在不再是必须要件，因此能够用于独立的电力网用的电源，例如在电力网不普及的地域也能够设置。而且即使在存在电力网的情况下，在灾害等时丧失了本来的电源(也包括应急用的电源)时，能够用作(进一步的)应急用电源，也是有益的。尤其在像原子能发电设备那样电源损耗所导致的冷却迟缓可能导致重大的事故的环境下，与该原子能发电设备连接而设为能够对该原子能发电设备供给电力的状态，并用作应急用的发电系统的情况下更加有效。该电力供给还能够在对该原子能发电设备的一切电力供给中断时立即将电源供给电路切换到风力发电系统侧使得不会在电源供给中产生空白。电力供给中断能够通过例如在来自风力发电系统以外的电源供给电路的中途设置电压值、电流值的测定器来确认，设置切换开关，使得在来自该测定器的信号低于预先决定的规定的阈值、或者原本来自测定器的信号中断的情况下，将电源供给电路切换到风力发电系统侧，并按照对该切换开关发送指令的方式进行控制即可。
并且，当与原子能发电设备进行组合时，可以预想仅通过风力发电系统单体的话在低风速时无法提供原子能发电设备冷却等所需的电力，为了防备这种情况，同时设置太阳光发电系统，进行来自风力发电系统的输出补充，这一方式很有用。通过对依赖于风速和日照强度这些各自独立的事项的发电系统补充性地组合来使用，与以单体来使用的情况相比，容易避免无法提供所需电力的事态。
此外，更优选具备原子能发电设备的辅助电源用蓄电池，使来自两个发电系统的发电电力同时贡献于该辅助电源用蓄电池的充电。由此，即使在既不能获得足够的风速，并且也不能获得足够的日照强度的时间点，通过来自该蓄电池的电力供给，也能够对原子能发电设备进行电源供给，更加容易避免所需电力的不足。
作为运转方法，在采用了以各实施例为例所说明的风力发电系统的运转方法的基础上，只要在可发电风速内将来自风力发电系统的发电电力提供给原子能发电设备以及辅助电源用蓄电池，在可发电风速外供给来自太阳光发电系统的发电电力以及/或者来自辅助电源用蓄电池的电力即可。由此，各自的补充性将会进一步提高。
此外，如上所述，能够独立于电力系统进行运转是对于本说明书内所公开的发明而言的重大的特征性要素，但当然也能够对电力系统进行供电。
利用图3、图4来说明针对如上述那样构成的风力发电系统的运转方法。图3的上段是由风向风速计测定出的风速的时间变化，cut-in windspeed(以下，称作切入风速)表示风车1不使螺距角成为平桨地进行发电运转的下限风速或向负载侧供给发电电力时的下限风速，cut-out windspeed(以下，称作切出风速)表示风车1不使螺距角成为平桨地进行发电运转的上限风速或向负载侧供给发电电力时的上限风速。即，风车1进行发电运转是处于切入风速以上、切出风速以下的范围内。
在图3中，最初风速在能够进行发电运转的风速范围内显示出固定值，是正常状态。此时，叶片5的螺距角度被保持在对桨与平桨的中间附近的角度，主风车的发电机7以及辅助风车的发电机12一边保持大致固定的旋转速度一边进行发电。此外，开关17闭合(接通状态)，来自发电机7的发电电力被提供给负载19。此外，来自发电机12的发电电力还被提供给辅机。
接着，在风速急剧减少，接近切入风速时，使叶片5的螺距角度过渡至对桨，使得能够接受尽可能多的风。但是，伴随风自身的减弱，发电机7以及辅助风车的发电机12的旋转速度下降。此时开关17依然保持闭合状态，向负载侧供给发电电力。
进而，当风速减少，低于切入风速时，从安全性的角度出发，将叶片5的螺距角设为平桨，使风吹不到叶片5。由此，叶片5的旋转停止，伴随叶片5的旋转而旋转、进行发电运转的发电机7停止发电运转。随着发电运转的停止，开关17打开(断开状态)，使得在发电机7和负载19侧不进行电力的交换。此外，不进行偏摆控制，使得成为偏摆根据风向自由地运动的状态(自由偏摆)。由于主风车1是顺风型风车，因此只要与所谓的风向标同样地设为自由偏摆，则叶片5朝向下风。与此相对，对辅助风车没有进行螺距角控制，叶片10缓慢地旋转，发电机12继续发电。此外，辅助风车2不进行偏摆驱动，被固定于舱4，但由于被固定的舱4自身根据风向而旋转，并且作为顺风型风车的风车1的叶片5和辅助风车2的叶片10朝向相同方向，因此叶片10也朝向下风，能够继续进行发电运转。由于辅机只限于进行螺距角的控制、偏摆的控制等，不需要大功率，因此少量的发电电力也能够提供辅机电源。
若在该状态下风速进一步减少，且实质上风停止，则辅助风车也无法进行旋转。在此情况下，不提供辅机电源，使辅机安全地停止。
然后，若风速再次上升，则辅助风车的叶片10重新开始旋转，发电机12旋转，由此辅机电源被提供。辅机电源被提供，辅机再次起动。在该状态下，也使主风车的叶片5保持平桨状态，不进行旋转，直到风速到达切入风速为止。
若风速进一步上升并再次超过切入风速，则通过螺距驱动机15，使螺距角从平桨过渡为对桨，使叶片5旋转。伴随叶片5的旋转，发电机5重新开始发电。并且，还通过偏摆驱动机14进行偏摆控制。此外，同时将开关17切换为闭合状态，使得发电电力提供给负载侧。然后，在风速处于切入风速到切出风速之间时，一边调整螺距角，一边使发电机7维持在保持一定程度的旋转速度。
若从该状态风速进一步增强，则使叶片5的螺距角接近平桨以使得不向风车1施加过剩的风压。此时，发电机7的旋转速度一下子减少。另一方面，由于辅助风车的叶片10不进行螺距角控制，因此旋转速度继续上升。
若风速进一步增强，超过了切出风速，则将叶片5的螺距角切换到平桨。由此，叶片5停止旋转，发电机7也停止旋转。同时开关17打开(断开状态)，使得在发电机7和负载19侧不进行电力的交换。此外，与低于切入风速的情况同样地设为自由偏摆。由于主风车1是顺风型风车，因此只要设为自由偏摆，则与所谓的风向标同样地，叶片5朝向下风。对于辅助风车不进行偏摆驱动，固定于舱4，而且使叶片10与顺风型风车的叶片5朝向相同方向，因此将会朝向下风。对于叶片10不进行螺距角的控制，成为只要吹风就能够发电的状态，因此即使在切出风速以上的情况下也能够继续进行发电运转。因此，能够提供辅机的驱动电源。
然后，若风速变为切出风速以下，则使叶片5的螺距角从平桨向提高受风面积的方向过渡，使叶片5旋转。并且，还通过偏摆驱动机14进行偏摆控制。伴随叶片5的旋转，发电机7旋转，重新开始发电运转。同时将开关17切换为闭合状态，使得发电电力供给到负载侧。然后在风速处于切入风速至切出风速之间时，一边调整螺距角，一边使发电机7维持一定程度的旋转速度。
若对该流程进行整理则成为图4那样。即，若在主风车发电中风速低于切入风速，则将主风车的螺距角设为平桨，使偏摆控制过渡至自由偏摆。此外，在风速低于切入风速的情况下，如图4中所示那样，即使将螺距角设为对桨、或平桨与对桨之间的中间角，过剩的风吹到叶片5的状况难以想象，因而也是可以的。即使在低于切入风速的情况下，由于从即使不进行偏摆控制也自然朝向下风进行发电运转的辅助风车提供辅机电源，因此也没有障碍。然后，在风速变为切入风速以上的情况下，立即通过进行螺距角控制以及偏摆控制来重新开始发电运转。
此外，若在主风车发电中风速超过切出风速，则将主风车的螺距角设为平桨，并使偏摆控制过渡至自由偏摆。即使在超过切出风速的情况下，由于从即使不进行偏摆控制也自然朝向下风进行发电运转的辅助风车提供辅机电源，因此也没有障碍。然后，在风速变为切出风速以下的情况下，立即通过进行螺距角控制以及偏摆控制来重新开始发电运转。
在本实施例中，辅助风车是不需要进行偏摆控制的顺风型风车，并且使用了不需要励磁电流的永磁式发电机，因此只要吹风就能够进行发电运转，能够不受电力系统的存在或状态的影响地进行发电运转。此外，主风车的发电机是否为永磁式发电机都可以。关于偏摆控制，虽然也可以考虑通过在发电运转中由辅助风车自身的发电电力提供偏摆控制电源等来进行，但为了实现在电源供给完全中断之后，不会进一步接受来自外部的电源供给地进行发电运转的黑启动(black out start)，优选具备能够不进行偏摆控制地开始发电的模式。在发电运转开始后是否进行偏摆控制不会成为问题。此外，关于辅助风车的螺距角控制，虽然在发电运转中进行的部分没有障碍，但在风停从而停止发电运转时，为了只要开始吹风就能够重新开始发电，需要以不是平桨的螺距角进行待机，优选在对桨或接近对桨的状态下进行待机。
此外在本实施例中，仅从辅助风车供给辅机电源，但并不排除从主风车的发电机7侧供给辅机电源。而且，在主风车正常而辅助风车产生某种故障时，虽然想要对负载侧供给发电电力，但在仅由辅助风车提供辅机电源的情况下，将会无法向负载侧供给发电电力。因此，优选能够从辅助风车和主风车双方供给辅机电源。
此外，在本实施例中，使辅助风车与主风车相比更小型。通过使其小型，叶片10与叶片5相比变轻，即使通过较弱的风也能够旋转。即，即使通过低于切入风速的风，辅助风车的叶片10也能够旋转，能够提供辅机电源。此外，对于强风而言由于附加给风车的应力以叶片的直径的n次方来施加，因此叶片越大型化，附加给风车的应力越大。因此，通过采用小型的风车，即使在超过切出风速的暴风时也能够提供辅机电源。因此，由于在主风车为切入风速以上、切出风速以下时小型的风车旋转，因此将会始终供给辅机电源。即，能够与电力系统的状态无关地在主风车能够发电时进行发电，能够使风车对发电做出贡献的运转时间最大。
此外，在本实施例中，辅助风车将偏摆驱动固定，叶片10朝向与叶片5相同的方向进行了固定，以朝向下风，但若考虑到主风车是顺风型风车，始终朝向下风，则在将偏摆驱动固定的情况下，也可以作为与叶片5朝向相反方向的逆风型风车来使用。
此外，在将辅助风车作为顺风型风车来使用的情况下，也可以将偏摆驱动设为自由偏摆而不进行固定。并且，在将辅助风车作为顺风型风车来使用，并且将偏摆驱动设为自由偏摆的情况下，不需要设置在主风车的舱4上，也可以设置在除此以外的场所。
实施例2
利用图5至图7对实施例2进行说明。在本实施例中与实施例1最不同之处在于，主风车20是在朝向上风的状态下进行发电运转的逆风型风车。此外，在本实施例中对于辅助风车21的舱将偏摆驱动设为自由偏摆。
以下，仅对与实施例1的不同点进行说明，省略与实施例1重复的说明。
如图5所示，风力发电系统的构成自身与实施例1相比除了是顺风型风车还是逆风型风车的差异之外为同样的构成。
在图6中示出时序图，在大部分的时间的经过中，能够进行与实施例1的情况同样的运转。
在图7中将运转步骤表示为流程图。在采用逆风型风车的情况下，在低于切入风速时以及超过切出风速时，使偏摆固定而停止，以使得不会受风而自然地旋转。此外，一旦低于切入风速时或超过切出风速时，在风速恢复到切入风速以上、切出风速以下的情况下，首先需要进行偏摆控制使得主风车20的叶片5朝向上风。此时的辅机电源由辅助风车的发电电力提供。本实施例中辅助风车21，由于将偏摆驱动设为自由偏摆，因此与所谓的风向标同样地，与主风车20的舱4被固定无关，辅助风车21的叶片10也能够朝向下风地进行旋转。
如本实施例这样，即使使主风车为逆风型风车，只要吹风就能够进行发电运转，能够使得不受电力系统的存在、状态的影响。
实施例3
利用图8至图10对实施例3进行说明。关于与上述实施例重复的部位省略说明。在本实施例所涉及的风力发电系统中，如图8所示，与上述各实施例不同，仅有作为顺风型风车的主风车23而未设置辅助风车。此外，本实施例中的发电机24采用了永磁式发电机。发电机24与电力变换器25、26连接。电力变换器25相当于上述各实施例的电力变换器13，在电力变换器25的端部连接有偏摆驱动机14以及螺距驱动机15。电力变换器26相当于上述各实施例的电力变换器16，在电力变换器26的端部连接有开关28，在开关28的端部经由变压器29连接有负载30。本实施例中的主风车23除了为主风车之外还同时具有上述各实施例中的辅助风车的作用。
在图9中示出时序图。此外，本实施例中的切入风速表示风车23向负载侧供给发电电力时的下限风速，切出风速表示风车23向负载侧供给发电电力时的上限风速。在图9中，最初风速在能够进行发电运转的风速范围内显示出固定值，是正常状态。此时，叶片5的螺距角度被保持在对桨和平桨的中间附近的角度，主风车的发电机7一边保持大致固定的旋转速度一边进行发电。此外，开关17被闭合(接通状态)，来自发电机7的发电电力被供给到负载19。
接着，在风速急剧减少，接近切入风速时，使叶片5的螺距角度过渡为对桨，以使得能够接受尽可能多的风。但是，伴随风自身的减弱，发电机7以及辅助风车的发电机12的旋转速度下降。此时开关17也保持闭合状态，向负载侧供给发电电力。
进而，在风速减少，低于切入风速时，在上述各实施例中将叶片5的螺距角设为平桨，使得风吹不到叶片5，而在本实施例中叶片5保持对桨。随着低于切入风速，开关28打开(断开状态)，使得在发电机24和负载30侧不进行电力的交换。此外，不进行偏摆控制，使得偏摆根据风向自由地运动(自由偏摆)。由于主风车23是顺风型风车，因此只要设为自由偏摆，则叶片5总是朝向下风，叶片5继续旋转，发电机24继续发电。由于辅机仅限于进行螺距角的控制、偏摆的控制等，不需要大功率，因此即使少量的发电电力也能够提供辅机电源。
若在该状态下风速进一步减少，实质上风停止，则本实施例所涉及的主风车也无法旋转。在此情况下，不供给辅机电源，使辅机安全地停止。
然后，若风速再次上升，则主风车23的叶片5重新开始旋转，发电机24旋转，从而辅机电源被提供。由此辅机电源被提供，辅机再次起动。
当风速进一步上升并再次超过切入风速时，使开关28转换到闭合状态。由此，使得发电电力提供给负载侧。然后当风速处于切入风速至切出风速之间时，一边调整螺距角，一边使发电机7维持在保持一定程度的旋转速度。
若从该状态风速进一步增强，则使叶片5的螺距角接近平桨使得不向风车1施加过剩的风压。此时，发电机24的旋转速度一下子减少。在此情况下，由于辅机不需要大功率，因此即使少量的发电电力也能够提供辅机电源。
若风速进一步增强，超过了切出风速，则将叶片5的螺距角切换到接近平桨的状态。在此，不是表现为平桨，而是表现为接近平桨的状态，是因为若完全设为平桨，则叶片5的旋转停止，且无法再次起动。但是，考虑到风车的安全性，需要保持叶片5能够旋转的状态，而只要设为成为在切出风速下通过发电机24的发电电力能够提供辅机电源的程度的旋转速度那样的螺距角即可。此外，在此情况下解除主风车23的偏摆控制，使其进行自由偏摆。由于主风车23为顺风型风车，因此只要设为自由偏摆，则叶片5朝向下风。在超过切出风速的风速下使叶片5的螺距角不完全成为平桨，而是设为接近平桨的状态，因此即使在超过切出风速的情况下也能够继续进行发电运转。因此，能够提供辅机的驱动电源。
然后，若风速成为切出风速以下，则使叶片5的螺距角从平桨向提高受风面积的方向过渡，使叶片5旋转。并且，还通过偏摆驱动机14进行偏摆控制。随着风速成为切出风速以下，开关28也切换为闭合状态，使得发电电力提供给负载侧。然后当风速处于切入风速至切出风速之间时，一边调整螺距角，一边使发电机24维持在保持一定程度的旋转速度。
若对该流程进行整理则成为图10那样。即，在主风车发电中随着风速接近切入风速，将主风车的螺距角设为对桨，在低于切入风速的情况下使偏摆控制过渡到自由偏摆。在低于切入风速的情况下，即使辅机电源不进行偏摆控制，由于主风车是顺风型风车，从自然朝向下风进行发电运转的辅助风车提供电力，因此也没有障碍。然后，在风速成为切入风速以上的情况下，立即进行螺距角控制以及偏摆控制，并将开关28设为闭合状态，由此能够重新开始发电电力向负载侧的供给。
此外，若在主风车发电中风速超过切出风速，则将主风车的螺距角设为接近平桨的状态，使偏摆控制过渡到自由偏摆。即使在超过切出风速的情况下，由于主风车23是即使不进行偏摆控制也自然朝向下风进行发电运转的顺风型风车，辅机电源由该主风车23提供，因此也没有障碍。然后，在风速成为切出风速以下的情况下，立即进行螺距角控制以及偏摆控制，并且将开关28转换为闭合状态，由此能够重新开始发电运转。
根据本实施例，如上述各实施例那样，即使不使用辅助风车，也只要吹风就能够进行发电运转，能够使得不受电力系统的存在、状态的影响。
在上述的实施例中，对采用顺风型风车作为辅助风车的情况进行了说明，但除了顺风型风车以外，只要是不通过辅机根据风向进行偏摆控制就能够发电的风车就能够代替使用，例如图11、图12所示那样的能够与风向无关地进行发电运转的垂直轴型风车31、32、图13所示的带尾翼风车等。
在上述各实施例中在辅助风车或主风车的至少任意一方(在实施例3中，仅为主风车)搭载了永磁式发电机，但也可以取代该永磁式发电机而具备励磁式发电机以及提供该励磁式发电机的初始励磁电力的电池。
此时，该励磁式发电机在自己发电中的自己的励磁电力由自己提供，并且为了下次以后的重新起动还需要以自己的发电电力进行上述电池的充电。
符号说明
1、2、20、21、23 风车
3、8 支柱
4、9、22 舱
5、10 叶片
6、11 传动轴
7、12、24 发电机
13、16、25、26 电力变换器
14、27 偏摆驱动机
15 螺距驱动机
17、28 开关
18、29 变压器
19、30 负载

Claims (23)

1.一种风力发电系统，具备风车，所述风车具有：
叶片，其受风而旋转；
发电机，其伴随该叶片的旋转而旋转来进行发电；和
辅机，其对所述叶片的螺距角进行控制，
所述风力发电系统的特征在于，
通过顺风型风车的发电电力来驱动所述辅机，其中所述顺风型风车搭载永磁式发电机，并且在受风而旋转的叶片朝向下风的状态下进行发电运转。
2.一种风力发电系统，具备风车，所述风车具有：
叶片，其受风而旋转；
发电机，其伴随该叶片的旋转而旋转来进行发电；和
辅机，其对所述叶片的螺距角进行控制，
所述风力发电系统的特征在于，
通过顺风型风车的发电电力来驱动所述辅机，
其中所述顺风型风车搭载励磁式发电机以及提供该励磁式发电机的初始励磁电力的电池，
该励磁式发电机的发电中的该励磁式发电机的励磁电力由该励磁式发电机的发电电力来提供，并且由该励磁式发电机的发电电力来进行所述电池的充电，
并且所述顺风型风车在受风而旋转的叶片朝向下风的状态下进行发电运转。
3.根据权利要求1或2所述的风力发电系统，其特征在于，
该风力发电系统不经由电力系统地连接到负载侧。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的风力发电系统，其特征在于，
所述风车和所述顺风型风车是不同的风车，所述顺风型风车与所述风车相比是小型的。
5.根据权利要求4所述的风力发电系统，其特征在于，
所述风车还具有：支柱；和舱，其安装有所述叶片，以能够在水平面内旋转的方式被所述支柱支撑，
所述顺风型风车设置于所述舱。
6.根据权利要求5所述的风力发电系统，其特征在于，
所述风车是在所述叶片朝向下风的状态下进行发电运转的第2顺风型风车。
7.根据权利要求6所述的风力发电系统，其特征在于，
所述顺风型风车设置于所述舱，使得所述顺风型风车的所述叶片朝向与所述第2顺风型风车的所述叶片相同的方向。
8.根据权利要求4所述的风力发电系统，其特征在于，
所述风车是在所述叶片朝向上风的状态下进行发电运转的逆风型风车。
9.根据权利要求8所述的风力发电系统，其特征在于，
所述顺风型风车的所述叶片，配置为能够无偏摆控制地在水平面内旋转。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的风力发电系统，其特征在于，
所述风车和所述顺风型风车是同一风车。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的风力发电系统，其特征在于，
该风力发电系统能够与原子能发电设备连接来供给电力。
12.一种应急用电源供给系统，其特征在于，具备：
权利要求11所述的风力发电系统；
开关，其对所述原子能发电设备切换来自所述风力发电系统的电源供给电路和其他电源供给电路；
测定器，其设置在所述其他电源供给电路内，并对该电路内的电压值或电流值进行测定；和
在来自所述测定器的测定值低于规定的阈值的情况下，或者来自所述测定器的信号中断的情况下输出切换所述开关的信号的单元。
13.一种应急用电源供给系统，其特征在于，具备：
权利要求11所述的风力发电系统；
太阳光发电系统，其能够与所述原子能发电设备连接来对该原子能发电设备供给电力；和
充电池，其能够与所述原子能发电设备连接来对该原子能发电设备供给电力，
所述充电池能够通过所述风力发电系统或所述太阳光发电系统的发电电力来充电。
14.一种风力发电系统的运转方法，所述风力发电系统具有：
主风车，其以供给到负载以及/或者电力系统侧的电力为主进行发电；
辅助风车，其对进行该主风车的螺距角和偏摆控制的辅机供给发电电力，并且为在叶片朝向下风的状态下进行发电运转的顺风型风车，且搭载永磁式发电机；和
风向风速计，其测定风速，
所述风力发电系统的运转方法的特征在于，
所述顺风型风车能够以比所述主风车的可发电风速更大范围的风速进行发电，
在风速脱离所述主风车的可发电风速之后，使所述辅助风车处于通过自由偏摆进行旋转的状态直到恢复到可发电风速内为止，在风速恢复到所述主风车的可发电风速内的情况下，通过所述辅助风车的发电电力对辅机进行驱动来进行所述主风车的螺距角以及偏摆控制，重新开始主风车所进行的发电运转。
15.权利要求14所述的风力发电系统的运转方法，其特征在于，
所述顺风型风车能够以所述主风车的可发电风速中的小于切入风速的风速来进行发电，
在风速低于所述主风车的切入风速之后，使所述辅助风车处于能够通过自由偏摆进行旋转的状态直到恢复到切入风速以上为止，在恢复到切入风速以上的情况下，通过所述辅助风车的发电电力对辅机进行驱动来进行所述主风车的螺距角以及偏摆控制，重新开始主风车所进行的发电运转。
16.根据权利要求14或15所述的风力发电系统的运转方法，其特征在于，
所述顺风型风车能够在所述主风车的可发电风速中的大于切出风速的风速下进行发电，
在风速超过所述主风车的切出风速之后，使所述辅助风车处于能够通过自由偏摆进行旋转的状态直到恢复到切出风速以下为止，在恢复到切出风速以下的情况下，通过所述辅助风车的发电电力对辅机进行驱动来进行所述主风车的螺距角以及偏摆控制，重新开始主风车所进行的发电运转。
17.根据权利要求16所述的风力发电系统的运转方法，其特征在于，
在风速超过所述主风车的切出风速之后，到恢复到切出风速以下为止的期间将主风车的螺距角设为平桨。
18.根据权利要求14～17中任一项所述的风力发电系统的运转方法，其特征在于，
所述主风车是在叶片朝向下风的状态下进行发电运转的顺风型风车。
19.根据权利要求14～17中任一项所述的风力发电系统的运转方法，其特征在于，
所述主风车是在叶片朝向上风的状态下进行发电运转的逆风型风车，
在主风车所进行的发电运转重新开始之前进行控制以使所述主风车的叶片朝向上风。
20.一种风力发电系统的运转方法，所述风力发电系统具有：
主风车，其以供给到负载以及/或者电力系统侧的电力为主进行发电；
辅助风车，其对进行该主风车的螺距角和偏摆控制的辅机供给发电电力，并且是在叶片朝向下风的状态下进行发电运转的顺风型风车，且搭载永磁式发电机；和
风向风速计，其测定风速，
在风速脱离所述主风车的可发电风速之后，使所述主风车处于能够通过自由偏摆进行旋转的状态直到恢复到可发电风速内为止，在风速恢复到所述主风车的可发电风速内的情况下，通过所述主风车的发电电力对辅机进行驱动来进行所述主风车的螺距角以及偏摆控制，重新开始主风车所进行的发电运转。
21.根据权利要求18所述的风力发电系统的运转方法，其特征在于，
所述主风车在风速低于所述主风车的切入风速之后，直到恢复到切入风速以上为止，
将叶片的螺距角设为对桨。
22.根据权利要求20或21所述的风力发电系统的运转方法，其特征在于，
所述主风车在风速超过所述主风车的切出风速之后，直到恢复到切出风速以下为止，
将叶片的螺距角设为接近平桨的状态。
23.一种原子能发电设备的运转方法，其利用了权利要求14～22中任一项所述的风力发电系统的运转方法，
所述原子能发电设备的运转方法的特征在于，
所述风力发电系统与原子能发电设备连接，能够对该原子能发电设备供给电力，
该原子能发电设备还与太阳光发电系统连接，能够接受来自该太阳光发电系统的电力供给，
所述风力发电系统以及所述太阳光发电系统与原子能发电设备的辅助电源用蓄电池连接，
所述风力发电系统在可发电风速内，将发电电力提供给所述原子能发电设备以及/或者所述辅助电源用蓄电池，
在可发电风速外，来自所述太阳光发电系统的发电电力或来自所述辅助电源用蓄电池的电力被提供给所述原子能发电设备。
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