JP2001339995A - Wind turbine power generator output stabilizing device and its method - Google Patents

Wind turbine power generator output stabilizing device and its method

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JP2001339995A
JP2001339995A JP2000155344A JP2000155344A JP2001339995A JP 2001339995 A JP2001339995 A JP 2001339995A JP 2000155344 A JP2000155344 A JP 2000155344A JP 2000155344 A JP2000155344 A JP 2000155344A JP 2001339995 A JP2001339995 A JP 2001339995A
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generation output
power
rotation
output
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Japanese (ja)
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Akinobu Inamura
彰信 稲村
Toshitaka Saitou
利貴 斉藤
Hidefumi Takada
秀文 高田
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IHI Corp
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IHI Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a practical wind turbine power generator output stabilizing device and its method. SOLUTION: The wind turbine power generator output stabilizing device which stabilizes power fluctuation of generator output (a) of the wind turbine power generating plant by controlling speed of a flywheel device which charges and discharges a part of generator output a according to the speed is provided. When the generator output (a) which changes according to a wind turbine rotation is larger, a part of its energy is charged into the flywheel device through an inverter and accumulated in the flywheel as mechanical energy. When the output (a) is smaller in reverse the mechanical energy accumulated in the flywheel is discharged to the output (a) (power system) by converting it to electricity. With this charging and discharging the generator output is stabilized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電の出力電
力を安定化させる風力発電出力安定化装置及び方法に関
する。The present invention relates to a wind power generation output stabilizing apparatus and method for stabilizing the output power of wind power generation.

【０００２】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】風力発
電によって得られた電力は、風力を動力源として発電す
る性格上、火力発電や原子力発電に比較して変動し易
い。したがって、適当な電力安定化手段が必要とされる
が、現状では実用に耐える電力安定化手段が存在しな
い。特に、電力系統が弱い離島や山間部において、上記
のような電力変動は、風力発電の導入における重要な問
題点である。2. Description of the Related Art Electric power obtained by wind power generation tends to fluctuate more than thermal power generation and nuclear power generation due to the nature of power generation using wind power as a power source. Therefore, appropriate power stabilizing means is required, but at present, there is no practical power stabilizing means. In particular, power fluctuations as described above are an important problem in the introduction of wind power generation on remote islands and mountainous areas where the power system is weak.

【０００３】本発明は、上述する問題点に鑑みてなされ
たもので、実用的な風力発電出力安定化装置及び方法の
提供を目的とするものである。[0003] The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a practical wind power generation output stabilizing apparatus and method.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、風力発電出力安定化装置に係わる第１
の手段として、風力発電設備の発電出力ａの電力変動
を、回転に応じて発電出力ａの一部を充放電するフライ
ホイール装置の回転を制御することにより安定化させる
安定化制御装置を備え、該安定化制御装置は、発電出力
ａの移動平均値あるいは重み付平均値を制御目標値ｂと
してフライホイール装置の回転を駆動するインバータを
制御することにより、発電出力ａの一部をフライホイー
ル装置に充放電させて発電出力ａを安定化させるという
手段を採用する。According to the present invention, there is provided a wind power generation output stabilizing apparatus comprising:
Means for stabilizing power fluctuations of the power output a of the wind power generation facility by controlling the rotation of a flywheel device that charges and discharges a part of the power output a in accordance with the rotation, The stabilization control device controls the inverter that drives the rotation of the flywheel device by using the moving average value or the weighted average value of the power output a as the control target value b, thereby converting a part of the power output a into the flywheel device. To stabilize the power generation output a by charging and discharging the power.

【０００５】また、風力発電出力安定化装置に係わる第
２の手段として、上記第１の手段において、安定化制御
装置は、発電出力ａを平均化処理して得られた制御目標
値ｂと発電出力ａとの差異に基づいて制御誤差量ｃを算
出し、当該制御誤差量ｃとフライホイールの回転速度ｄ
とに基づいて算出されたトルク量ｅを操作量としてフラ
イホイール装置の回転を駆動するインバータを制御する
という手段を採用する。[0005] As a second means relating to the wind power generation output stabilizing device, in the first means, the stabilization control device includes a control target value b obtained by averaging the power generation output a and a power generation output b. The control error c is calculated based on the difference from the output a, and the control error c and the rotation speed d of the flywheel are calculated.
And means for controlling an inverter that drives the rotation of the flywheel device using the torque amount e calculated based on the above as an operation amount.

【０００６】風力発電出力安定化装置に係わる第３の手
段として、上記第２の手段において、安定化制御装置
は、予め設定された目標回転数ｆと回転速度ｄから得ら
れる平均回転数ｇとの差異に基づいて、フライホイール
装置の回転異常を是正するように制御目標値ｂを補正す
るという手段を採用する。[0006] As a third means relating to the wind power generation output stabilizing device, in the above-mentioned second means, the stabilization control device includes an average rotational speed g obtained from a preset target rotational speed f and a rotational speed d. Based on the difference, the control target value b is corrected so as to correct the rotation abnormality of the flywheel device.

【０００７】風力発電出力安定化装置に係わる第４の手
段として、上記第２または第３の手段において、フライ
ホイール装置による発電出力ａの補正後電力ｈと制御目
標値ｂとの差異に基づいて、補正後電力ｈの異常を是正
するように制御誤差量ｃを補正するという手段を採用す
る。As a fourth means relating to the wind power generation output stabilizing device, in the above second or third means, based on the difference between the corrected power h of the power generation output a by the flywheel device and the control target value b. Means for correcting the control error amount c so as to correct the abnormality of the corrected power h.

【０００８】一方、本発明では、風力発電出力安定化方
法に係わる第１の手段として、風力発電設備の発電出力
ａの電力変動を、回転に応じて発電出力ａの一部を充放
電するフライホイール装置の回転を制御することにより
安定化させるという手段を採用する。On the other hand, in the present invention, as a first means relating to a wind power generation output stabilizing method, a power fluctuation of a power generation output a of a wind power generation facility is determined by a fly that charges and discharges a part of the power generation output a in accordance with rotation. Means of stabilizing by controlling the rotation of the wheel device is adopted.

【０００９】また、風力発電出力安定化方法に係わる第
２の手段として、上記第１の手段において、発電出力ａ
の移動平均値あるいは重み付平均値を制御目標値ｂとし
てフライホイール装置の回転を駆動するインバータを制
御することにより、発電出力ａの一部をフライホイール
装置に充放電させて発電出力ａを安定化させるという手
段を採用する。[0009] As a second means relating to the wind power generation output stabilizing method, the power generation output a
By controlling the inverter that drives the rotation of the flywheel device using the moving average value or weighted average value as the control target value b, a part of the power generation output a is charged and discharged to the flywheel device to stabilize the power generation output a. Means to make the

【００１０】風力発電出力安定化方法に係わる第３の手
段として、上記第１の手段において、発電出力ａを平均
化処理して得られた制御目標値ｂと発電出力ａとの差異
に基づいて制御誤差量ｃを算出し、当該制御誤差量ｃと
フライホイール装置の回転速度ｄとに基づいて算出され
たトルク量ｅを操作量としてフライホイール装置の回転
を駆動するインバータを制御するという手段を採用す
る。As a third means relating to the wind power generation output stabilizing method, the first means is based on a difference between a control target value b obtained by averaging the power generation output a and the power generation output a. Means for calculating a control error amount c and controlling an inverter that drives the rotation of the flywheel device by using the torque amount e calculated based on the control error amount c and the rotation speed d of the flywheel device as an operation amount. adopt.

【００１１】風力発電出力安定化方法に係わる第４の手
段として、上記第３の手段において、予め設定された目
標回転数ｆと回転速度ｄから得られる平均回転数ｇとの
差異に基づいてフライホイール装置の回転異常を是正す
るように制御目標値ｂを補正するという手段を採用す
る。As a fourth means relating to the wind power generation output stabilizing method, the third means is based on a difference between a preset target rotational speed f and an average rotational speed g obtained from a rotational speed d. Means for correcting the control target value b so as to correct the rotation abnormality of the wheel device is adopted.

【００１２】風力発電出力安定化方法に係わる第５の手
段として、上記第３または第４の手段において、フライ
ホイール装置による発電出力ａの補正後電力ｈと制御目
標値ｂとの差異に基づいて補正後電力ｈの異常を是正す
るように制御誤差量ｃを補正するという手段を採用す
る。As a fifth means relating to the wind power generation output stabilizing method, in the third or fourth means, based on the difference between the corrected power h of the power generation output a by the flywheel device and the control target value b. Means of correcting the control error amount c so as to correct the abnormality of the corrected power h is adopted.

【００１３】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係わる風力発電出力安定化装置及び方法の一実施形態に
ついて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a wind power generation output stabilizing apparatus and method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【００１４】図１は、本実施形態に係わる風力発電出力
安定化装置の概要構成を示すシステム系統図である。こ
の図において、符号１は風力発電設備、２はフライホイ
ール装置、３は安定化制御装置、４はインバータ、５は
安定制御用コンピュータ（安定化制御装置）である。風
力発電設備１は、周知のように風を動力源としてプロペ
ラを回転させて発電する設備であり、発電出力ａを系統
（電力系統）を介して負荷に供給するものである。フラ
イホイール装置２は、例えば誘導機の軸に所定質量のイ
ナーシャを装着したものであり、上記軸の回転に応じて
発電出力ａの一部を充放電するものである。このフライ
ホイール装置２の回転速度ｄは、安定制御用コンピュー
タ５に出力されるようになっている。FIG. 1 is a system diagram showing a schematic configuration of a wind power generation output stabilizing apparatus according to this embodiment. In this figure, reference numeral 1 denotes a wind power generation facility, 2 denotes a flywheel device, 3 denotes a stabilization control device, 4 denotes an inverter, and 5 denotes a stability control computer (stabilization control device). As is well known, the wind power generation facility 1 is a facility that generates power by rotating a propeller using wind as a power source, and supplies a power generation output a to a load via a system (power system). The flywheel device 2 is, for example, one in which inertia having a predetermined mass is attached to a shaft of an induction machine, and charges and discharges a part of the power generation output a in accordance with the rotation of the shaft. The rotation speed d of the flywheel device 2 is output to the stability control computer 5.

【００１５】安定化制御装置３は、図示するようにイン
バータ４と安定制御用コンピュータ５とから構成される
ものであり、発電出力ａ、自らの作用によって安定化さ
れた補正後電力ｈ及び上記回転速度ｄに基づいて発電出
力ａのフライホイール装置２への充放電を制御するもの
である。インバータ４は、上記電力系統とフライホイー
ル２との間に設けられ、安定制御用コンピュータ５によ
る制御に基づいてフライホイール２を回転駆動すること
により、発電出力ａのフライホイール装置２への充放電
量を直接的に制御するものである。安定制御用コンピュ
ータ５は、上記発電出力ａ、回転速度ｄ及び補正後電力
ｈに基づいてトルク量ｅを算出し、フライホイール２を
回転駆動に係わる操作量としてインバータ４に出力する
ものである。The stabilization control device 3 comprises an inverter 4 and a stabilization control computer 5 as shown in the figure, and includes a power generation output a, a corrected power h stabilized by its own action, and The charge / discharge of the power generation output a to the flywheel device 2 is controlled based on the speed d. The inverter 4 is provided between the power system and the flywheel 2, and rotates and drives the flywheel 2 under the control of the stability control computer 5 to charge / discharge the power output a to the flywheel device 2. The amount is directly controlled. The stability control computer 5 calculates a torque amount e based on the power generation output a, the rotational speed d, and the corrected power h, and outputs the calculated amount to the inverter 4 as an operation amount related to the rotational drive of the flywheel 2.

【００１６】図２は、上記安定制御用コンピュータ５の
機能構成を示すブロック図である。この図に示すよう
に、安定制御用コンピュータ５は、目標値演算部５ａ、
減算器５ｂ，５ｆ，５ｉ、減算器５ｃ、トルク変換部５
ｄ、平均回転数演算部５ｅ、電力変換部５ｇ、制御器５
ｈ及び補正値演算部５ｊから構成されている。なお、こ
れら各構成要素のうち、減算器５ｃと平均回転数演算部
５ｅと減算器５ｆと電力変換部５ｇと制御器５ｈとは、
回転異常是正手段５Ａを構成するものである。また、減
算器５ｉと補正値演算部５ｊとは、電力異常是正手段５
Ｂを構成するものである。FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the stability control computer 5. As shown in FIG. As shown in this figure, the stability control computer 5 includes a target value calculation unit 5a,
Subtractors 5b, 5f, 5i, subtractor 5c, torque converter 5
d, average rotation speed calculator 5e, power converter 5g, controller 5
h and a correction value calculator 5j. Note that among these constituent elements, the subtractor 5c, the average rotation speed calculator 5e, the subtractor 5f, the power converter 5g, and the controller 5h
It constitutes rotation abnormality correcting means 5A. The subtractor 5i and the correction value calculator 5j are connected to the power abnormality correcting means 5
B.

【００１７】目標値演算部５ａは、上記発電出力ａの重
み付平均値ＡＪnを下式（１）に基づいて算出し、制御
目標値ｂとして減算器５ｃに出力するものである。 ＡＪn＝Ｓn／Ｂn （１） ただし、Ｓn＝Ｓn-1・Ｊ＋Ｐn、Ｂn＝Ｂn-1・Ｊ＋１で
あり、Ｊは０〜１の範囲の任意の値を取る重付係数、ｎ
は発電出力ａのサンプリング順序を示す整数である。な
お、初期条件として、Ｓ1＝Ｐ1、かつ、Ｂ1＝１とす
る。The target value computing unit 5a, and outputs an average value AJ n weighted of the generator output a calculated based on the following equation (1), the subtractor 5c as the control target value b. AJ n = S n / B n (1) where a S n = S n-1 · J + P n, B n = B n-1 · J + 1, J is any value ranging from 0 to 1 weight Attached coefficient, n
Is an integer indicating the sampling order of the power generation output a. Note that S 1 = P 1 and B 1 = 1 as initial conditions.

【００１８】減算器５ｂは、上記制御目標値ｂから回転
補正値ｉを減算し、補正目標値ｊとして減算器５ｃ及び
減算器５ｉに出力するものである。減算器５ｃは、発電
出力ａから補正目標値ｊ及び電力補正値ｋを減算し、制
御誤差量ｃとしてトルク変換部５ｄに出力するものであ
る。トルク変換部５ｄは、制御誤差量ｃと回転速度ｄと
を用いてトルク量ｅを算出し、該トルク量ｅを操作量と
してインバータ４に出力するものである。なお、このト
ルク変換部５ｄは、比例制御器としての機能をも備え、
上記トルク量ｅに所定係数を乗算した後に操作量として
インバータ４に出力するように構成されている。The subtractor 5b subtracts the rotation correction value i from the control target value b and outputs the result to the subtractor 5c and the subtractor 5i as a correction target value j. The subtractor 5c subtracts the correction target value j and the power correction value k from the power generation output a and outputs the result to the torque converter 5d as a control error amount c. The torque converter 5d calculates a torque amount e using the control error amount c and the rotation speed d, and outputs the torque amount e to the inverter 4 as an operation amount. The torque converter 5d also has a function as a proportional controller,
The torque amount e is multiplied by a predetermined coefficient, and then output to the inverter 4 as an operation amount.

【００１９】平均回転数演算部５ｅは、回転速度ｄに基
づいてフライホイール装置２の平均回転数ｇを算出して
減算器５ｆに出力するものである。減算器５ｆは、本安
定制御用コンピュータ５に予め記憶された目標回転数ｆ
から平均回転数ｇを減算し回転偏差ｍとして電力変換部
５ｇに出力するものである。電力変換部５ｇは、回転偏
差ｍをフライホイール装置２の充放電電力に換算し、回
転電力偏差ｏとして制御器５ｈに出力するものである。
制御器５ｈは、所定比例係数及び積分係数を備えた比例
積分制御器であり、回転電力偏差ｏに比例係数及び積分
係数に基づく比例積分処理を施した後、フライホイール
装置２の回転異常を是正する回転補正値ｉとして上記減
算器５ｂに出力するものである。The average rotation speed calculator 5e calculates the average rotation speed g of the flywheel device 2 based on the rotation speed d and outputs the calculated average rotation speed g to the subtractor 5f. The subtractor 5f is provided with a target rotation speed f stored in the stable control computer 5 in advance.
Is subtracted from the average rotational speed g and output as a rotational deviation m to the power conversion unit 5g. The power conversion unit 5g converts the rotation deviation m into the charge / discharge power of the flywheel device 2 and outputs the result to the controller 5h as the rotation power deviation o.
The controller 5h is a proportional-integral controller having a predetermined proportional coefficient and an integral coefficient. After performing a proportional-integral process on the rotational power deviation o based on the proportional coefficient and the integral coefficient, the controller 5h corrects the rotation abnormality of the flywheel device 2. This is output to the subtractor 5b as the rotation correction value i to be performed.

【００２０】減算器５ｉは、上記補正目標値ｊからフラ
イホイール装置２による発電出力ａの補正後電力ｈを減
算し、補正電力偏差ｐとして補正値演算部５ｊに出力す
るものである。また、補正値演算部５ｊは、上記補正電
力偏差ｐに基づいて補正後電力ｈの異常を是正する電力
補正値ｋを算出して減算器５ｃに出力するものである。The subtractor 5i subtracts the corrected power h of the power generation output a by the flywheel device 2 from the correction target value j, and outputs the result to the correction value calculator 5j as a corrected power deviation p. The correction value calculation unit 5j calculates a power correction value k for correcting an abnormality in the corrected power h based on the corrected power deviation p, and outputs the calculated power correction value k to the subtractor 5c.

【００２１】このような安定制御用コンピュータ５の機
能構成において、インバータ４を制御する上での主機能
構成は、目標値演算部５ａと減算器５ｃとトルク変換部
５ｄである。すなわち、回転異常是正手段５Ａ及び電力
異常是正手段５Ｂは、追加機能的構成要素である。In such a functional configuration of the stable control computer 5, the main functional components for controlling the inverter 4 are a target value calculating section 5a, a subtractor 5c, and a torque converting section 5d. That is, the rotation abnormality correcting means 5A and the power abnormality correcting means 5B are additional functional components.

【００２２】次に、このように構成された風力発電出力
安定化装置の動作について補足説明する。Next, the operation of the thus configured wind power generation output stabilizing device will be supplementarily described.

【００２３】上述したように目標値演算部５ａによって
発電出力ａの重み付平均値ＡＪnとして算出された制御
目標値ｂは減算器５ｃによって発電出力ａから減算さ
れ、トルク変換部５ｄは、当該減算によって得られた制
御誤差量ｃとフライホイール装置２の実際の回転速度ｄ
とからトルク量ｅを算出してフライホイール装置２の回
転駆動するインバータ４を制御する。すなわち、本実施
形態の安定制御用コンピュータ５は、上述したように比
較的簡単な演算で算出可能な発電出力ａの重み付平均値
ＡＪnを制御目標値ｂとすることによって、発電出力ａ
の電力変動に対して追従性良くインバータ４つまりフラ
イホイール装置２の回転を制御することができる。The control target value b calculated as an average value AJ n weighted generator output a by the target value computing unit 5a as described above are subtracted from the power generation output a by subtractor 5c, the torque converter unit 5d, the The control error amount c obtained by the subtraction and the actual rotational speed d of the flywheel device 2
, And controls the inverter 4 that drives the flywheel device 2 to rotate. In other words, stable control computer 5 of the present embodiment, by a relatively simple control target value b the average value AJ n weighted calculation possible power output a by the operation as described above, the power generation output a
, The rotation of the inverter 4, that is, the flywheel device 2, can be controlled with good tracking of the power fluctuation.

【００２４】図３は、本風力発電出力安定化装置による
発電出力ａの安定化性能を示している。この特性図から
解るように、風車出力つまり発電出力ａの変動に対して
制御後出力つまり補正後電力ｈは、電力変動が大幅（約
１６％以内）に改善されている。FIG. 3 shows the stabilization performance of the power output a by the wind power output stabilizing apparatus. As can be seen from this characteristic diagram, the power fluctuation after the control, that is, the corrected power h with respect to the fluctuation of the wind turbine output, that is, the power generation output a, is significantly improved (within about 16%).

【００２５】このようなフライホイール装置２の回転の
主制御に対して、回転異常是正手段５Ａは、フライホイ
ール装置２の回転を所定の正常範囲内に維持させるよう
に作用する。すなわち、フライホイール装置２の実際の
回転速度ｄに基づいて平均回転数演算部５ｅによって演
算されたフライホイール装置２の平均回転数ｇを減算器
５ｆによって目標回転数ｆから減算し、該減算によって
得られた回転偏差ｍに基づいて電力変換部５ｇ及び制御
器５ｈによって算出された回転補正値ｉを減算器５ｂを
用いて制御目標値ｂから減算することにより、補正目標
値ｊは、発電出力ａ及びフライホイール装置２の回転速
度ｄの何れをも加味したものとなる。この結果、フライ
ホイール装置２の回転は、制御目標値ｂに基づいて発電
出力ａの電力変動を抑制するように制御されると共に、
目標回転数ｆを維持するように制御される。In response to such main control of the rotation of the flywheel device 2, the rotation abnormality correcting means 5A acts to maintain the rotation of the flywheel device 2 within a predetermined normal range. That is, the average rotation speed g of the flywheel device 2 calculated by the average rotation speed calculation unit 5e based on the actual rotation speed d of the flywheel device 2 is subtracted from the target rotation speed f by the subtractor 5f. By subtracting the rotation correction value i calculated by the power conversion unit 5g and the controller 5h based on the obtained rotation deviation m from the control target value b using the subtractor 5b, the correction target value j becomes the power generation output. a and the rotation speed d of the flywheel device 2 are taken into account. As a result, the rotation of the flywheel device 2 is controlled based on the control target value b so as to suppress power fluctuation of the power generation output a, and
Control is performed so as to maintain the target rotation speed f.

【００２６】さらに、電力異常是正手段５Ｂは、以下の
ように動作する。すなわち、補正電力偏差ｐは、補正目
標値ｊと本風力発電出力安定化装置によって電力変動が
補正された後の補正後電力ｈをの差異を常時モニタして
補正値演算部５ｊに出力するが、補正値演算部５ｊは、
この差異が一定値を越えた場合つまり補正後電力ｈが何
らかの原因で異常電力となった場合に、当該補正後電力
ｈの異常を是正する電力補正値ｋを算出して減算器５ｃ
に出力する。この結果、減算器５ｃにおいて補正目標値
ｊに加えて電力補正値ｋがさらに発電出力ａから減算さ
れるので、補正後電力ｈは正常電力に修正される。Further, the power abnormality correcting means 5B operates as follows. That is, the corrected power deviation p is constantly monitored for the difference between the correction target value j and the corrected power h after the power fluctuation is corrected by the wind power output stabilizing device, and is output to the correction value calculation unit 5j. , The correction value calculation unit 5j
If the difference exceeds a certain value, that is, if the corrected power h becomes abnormal power for some reason, a power correction value k for correcting the abnormality of the corrected power h is calculated and subtracted by the subtractor 5c.
Output to As a result, the power correction value k is further subtracted from the power generation output a in addition to the correction target value j in the subtractor 5c, so that the corrected power h is corrected to the normal power.

【００２７】このように、本実施形態によれば、発電出
力ａの電力変動を大幅に安定化させることができるばか
りか、フライホイール装置２の異常回転を常時監視して
正常回転に是正することができると共に、補正後電力ｈ
の電力異常に対して速やかに正常電力に是正することが
できる。As described above, according to the present embodiment, not only can the power fluctuation of the power generation output a be greatly stabilized, but also the abnormal rotation of the flywheel device 2 is constantly monitored to correct the normal rotation. And the corrected power h
It is possible to promptly correct the power abnormality to the normal power.

【００２８】なお、上記実施形態では、制御器５ｈを比
例積分制御器として構成したが、比例制御器とすること
も可能である。また、上記実施形態では、制御目標値ｂ
として発電出力ａの重み付平均値ＡＪnを用いたが、当
該重み付平均値ＡＪnに代えて、下式（２）によって得
られる移動平均ＡＭnを適用することも可能である。こ
のような移動平均ＡＭnも比較的簡単な演算によって算
出することができるので、重み付平均値ＡＪnと同様に
発電出力ａの電力変動を追従性良く安定化させることが
できる。ただし、以下のＭはｎより小さな任意の整数で
ある。 ＡＭn＝（Ｐn-M＋Ｐn+1-M＋……＋Ｐn）／Ｍ （２）In the above embodiment, the controller 5h is configured as a proportional-integral controller, but may be a proportional controller. In the above embodiment, the control target value b
Using the average value AJ n weighted generator outputs a as but instead to the weighted average value AJ n, it is also possible to apply a moving average AMn obtained by the following equation (2). Since such a moving average AM n can be calculated by a relatively simple calculation, it is possible to stabilize the power fluctuation of the power generation output a with good follow-up performance, similarly to the weighted average value AJ n . Here, the following M is an arbitrary integer smaller than n. AM n = (P nM + P n + 1-M + ...... + P n) / M (2)

【００２９】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる風
力発電出力安定化装置及び方法によれば、以下のような
効果を奏する。As described above, the wind power generation output stabilizing apparatus and method according to the present invention have the following effects.

【００３０】（１）請求項１または５記載の発明によれ
ば、フライホイール装置の回転を制御することにより風
力発電設備の発電出力ａの電力変動を実用上問題のない
レベルに安定化することが可能である。(1) According to the first or fifth aspect of the invention, by controlling the rotation of the flywheel device, the power fluctuation of the power generation output a of the wind power generation equipment can be stabilized to a level having no practical problem. Is possible.

【００３１】（２）請求項１または６記載の発明によれ
ば、発電出力ａの移動平均値あるいは重み付平均値を制
御目標値ｂとしてフライホイール装置の回転を駆動する
インバータを制御するので、制御目標値ｂを比較的短時
間で算出することが可能であり、よって発電出力ａの電
力変動を応答性良く安定化することが可能である。(2) According to the first or sixth aspect of the present invention, the inverter for driving the rotation of the flywheel device is controlled by using the moving average value or the weighted average value of the power generation output a as the control target value b. The control target value b can be calculated in a relatively short time, so that the power fluctuation of the power generation output a can be stabilized with good responsiveness.

【００３２】（３）請求項２または７記載の発明によれ
ば、発電出力ａを平均化処理して得られた制御目標値ｂ
と発電出力ａとの差異に基づいて制御誤差量ｃを算出
し、当該制御誤差量ｃとフライホイール装置の回転速度
ｄとに基づいて算出されたトルク量ｅを操作量としてフ
ライホイール装置の回転を駆動するインバータを制御す
るので、制御誤差量ｃと回転速度ｄとに基づいて発電出
力ａが制御目標値ｂを維持するようにフライホイール装
置の回転トルクを制御することができる。(3) According to the second or seventh aspect of the invention, the control target value b obtained by averaging the power generation output a
The control error amount c is calculated based on the difference between the control error amount c and the power generation output a. Is controlled, the rotational torque of the flywheel device can be controlled based on the control error amount c and the rotational speed d such that the power generation output a maintains the control target value b.

【００３３】（４）請求項３または８記載の発明によれ
ば、予め設定された目標回転数ｆと回転速度ｄから得ら
れる平均回転数ｇとの差異に基づいてフライホイール装
置の回転異常を是正するように制御目標値ｂを補正する
ので、フライホイール装置の回転は常に正常に維持され
る。(4) According to the third or eighth aspect of the present invention, abnormal rotation of the flywheel device is determined based on the difference between the preset target rotational speed f and the average rotational speed g obtained from the rotational speed d. Since the control target value b is corrected so as to be corrected, the rotation of the flywheel device is always normally maintained.

【００３４】（５）請求項４または９記載の発明によれ
ば、フライホイール装置による発電出力ａの補正後電力
ｈと制御目標値ｂとの差異に基づいて補正後電力ｈの異
常を是正するように制御誤差量ｃを補正するので、補正
後電力ｈが常に正常値に維持される。(5) According to the fourth or ninth aspect of the invention, the abnormality of the corrected power h is corrected based on the difference between the corrected power h of the power generation output a by the flywheel device and the control target value b. In this way, the control error amount c is corrected, so that the corrected power h is always maintained at a normal value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明の一実施形態の概要構成を示すシステ
ム系統図である。FIG. 1 is a system diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention.

【図２】 本発明の一実施形態における安定化制御装置
５の機能構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of a stabilization control device 5 according to an embodiment of the present invention.

【図３】 本発明の一実施形態の効果を示す特性図であ
る。FIG. 3 is a characteristic diagram showing an effect of one embodiment of the present invention.

【符号の説明】 １……風力発電設備 ２……フライホイール装置 ３……安定化制御装置 ４……インバータ ５……安定制御用コンピュータ（安定化制御装置） ５ａ……目標値演算部 ５ｂ……減算器 ５ｃ……減算器 ５ｄ……トルク変換部 ５ｅ……平均回転数演算部 ５ｆ……減算器 ５ｇ……電力変換部 ５ｈ……制御器 ５ｉ……減算器 ５ｊ……補正値演算部 ａ……発電出力 ｂ……制御目標値 ｃ……制御誤差量 ｄ……回転速度 ｅ……トルク量 ｆ……目標回転数 ｇ……平均回転数 ｈ……補正後電力 ｉ……回転補正値 ｊ……補正目標値 ｋ……電力補正値 ｍ……回転偏差 ｏ……回転電力偏差 ｐ……補正電力偏差[Description of Signs] 1 ... Wind power generation facility 2 ... Flywheel device 3 ... Stabilization control device 4 ... Inverter 5 ... Computer for stabilization control (stabilization control device) 5a ... Subtractor 5c... Subtractor 5d... Torque converter 5e... Average rotation speed calculator 5f... Subtractor 5g... a ... power generation output b ... control target value c ... control error amount d ... rotation speed e ... torque amount f ... target rotation speed g ... average rotation speed h ... corrected power i ... rotation correction Value j: Corrected target value k: Power correction value m: Rotational deviation o: Rotational power deviation p: Corrected power deviation

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｐ 9/48 Ｈ０２Ｐ 9/48 Ｚ // Ｈ０２Ｋ 7/02 Ｈ０２Ｋ 7/02 (72)発明者 高田 秀文 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Ｆターム(参考） 3H078 AA02 AA26 BB00 CC02 CC31 CC57 CC73 5G066 JA05 JB02 5H590 AA11 CA14 CC08 CD03 CE01 EA10 JA02 5H607 AA12 BB02 CC01 CC03 DD19 EE42 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02P 9/48 H02P 9/48 Z // H02K 7/02 H02K 7/02 (72) Inventor Hidefumi Takada Tokyo 3-1-1, Toyosu, Tokosu-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd. Tokyo Engineering Center F-term (reference) 3H078 AA02 AA26 BB00 CC02 CC31 CC57 CC73 5G066 JA05 JB02 5H590 AA11 CA14 CC08 CD03 CE01 EA10 JA02 5H607 AA12 BB02 CC01 CC03 DD

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 風力発電設備（１）の発電出力ａの電力
変動を、回転に応じて発電出力ａの一部を充放電するフ
ライホイール装置（２）の回転を制御することにより安
定化させる安定化制御装置（３）を備え、該安定化制御
装置（３）は、発電出力ａの移動平均値あるいは重み付
平均値を制御目標値ｂとしてフライホイール装置（２）
の回転を駆動するインバータ（４）を制御することによ
り、発電出力ａの一部をフライホイール装置（２）に充
放電させて発電出力ａを安定化させることを特徴とする
風力発電出力安定化装置。1. A power fluctuation of a power generation output a of a wind power generation facility (1) is stabilized by controlling a rotation of a flywheel device (2) that charges and discharges a part of the power generation output a in accordance with the rotation. A stabilization control device (3), wherein the stabilization control device (3) uses a moving average value or a weighted average value of the power generation output a as a control target value b and a flywheel device (2).
Controlling the inverter (4) that drives the rotation of the wind turbine to charge and discharge a part of the power generation output a to the flywheel device (2) to stabilize the power generation output a. apparatus. 【請求項２】 安定化制御装置（３）は、発電出力ａを
平均化処理して得られた制御目標値ｂと発電出力ａとの
差異に基づいて制御誤差量ｃを算出し、当該制御誤差量
ｃとフライホイール装置（２）の回転速度ｄとに基づい
て算出されたトルク量ｅを操作量としてフライホイール
装置（２）の回転を駆動するインバータ（４）を制御す
ることを特徴とする請求項１記載の風力発電出力安定化
装置。2. The stabilization control device (3) calculates a control error amount c based on a difference between a control target value b obtained by averaging the power generation output a and the power generation output a, and performs the control. An inverter (4) for driving the rotation of the flywheel device (2) is controlled by using a torque amount e calculated based on the error amount c and the rotation speed d of the flywheel device (2) as an operation amount. The wind power output stabilizing device according to claim 1. 【請求項３】 安定化制御装置（３）は、予め設定され
た目標回転数ｆと回転速度ｄから得られる平均回転数ｇ
との差異に基づいて、フライホイール装置（２）の回転
異常を是正するように制御目標値ｂを補正することを特
徴とする請求項２記載の風力発電出力安定化装置。3. The stabilization control device (3) includes an average rotation speed g obtained from a preset target rotation speed f and a rotation speed d.
The wind power generation output stabilizing device according to claim 2, wherein the control target value (b) is corrected so as to correct the rotation abnormality of the flywheel device (2) on the basis of the difference. 【請求項４】 フライホイール装置（２）による発電出
力ａの補正後電力ｈと制御目標値ｂとの差異に基づい
て、補正後電力ｈの異常を是正するように制御誤差量ｃ
を補正することを特徴とする請求項２または３記載の風
力発電出力安定化装置。4. A control error amount c for correcting an abnormality in the corrected power h based on a difference between the corrected power h of the power generation output a by the flywheel device (2) and the control target value b.
The wind power output stabilizing device according to claim 2 or 3, wherein is corrected. 【請求項５】 風力発電設備（１）の発電出力ａの電力
変動を、回転に応じて発電出力ａの一部を充放電するフ
ライホイール装置（２）の回転を制御することにより安
定化させることを特徴とする風力発電出力安定化方法。5. The power fluctuation of the power output a of the wind power generation facility (1) is stabilized by controlling the rotation of a flywheel device (2) that charges and discharges a part of the power output a in accordance with the rotation. A method for stabilizing wind power output, comprising: 【請求項６】 発電出力ａの移動平均値あるいは重み付
平均値を制御目標値ｂとしてフライホイール装置（２）
の回転を駆動するインバータ（４）を制御することによ
り、発電出力ａの一部をフライホイール装置（２）に充
放電させて発電出力ａを安定化させることを特徴とする
請求項５記載の風力発電出力安定化方法。6. A flywheel device (2) using a moving average value or a weighted average value of the power generation output a as a control target value b.
6. The power generation output a is stabilized by controlling an inverter (4) that drives the rotation of the flywheel device to charge / discharge a part of the power generation output a to a flywheel device (2). Wind power generation output stabilization method. 【請求項７】 発電出力ａを平均化処理して得られた制
御目標値ｂと発電出力ａとの差異に基づいて制御誤差量
ｃを算出し、当該制御誤差量ｃとフライホイール装置
（２）の回転速度ｄとに基づいて算出されたトルク量ｅ
を操作量としてフライホイール装置（２）の回転を駆動
するインバータ（４）を制御することを特徴とする請求
項５記載の風力発電出力安定化方法。7. A control error c is calculated based on a difference between a control target value b obtained by averaging the power generation output a and the power generation output a, and the control error c and the flywheel device (2) are calculated. )) And the torque amount e calculated based on the rotation speed d.
The method according to claim 5, further comprising controlling an inverter (4) for driving the rotation of the flywheel device (2) with the operation amount as an operation amount. 【請求項８】 予め設定された目標回転数ｆと回転速度
ｄから得られる平均回転数ｇとの差異に基づいてフライ
ホイール装置（２）の回転異常を是正するように制御目
標値ｂを補正することを特徴とする請求項７記載の風力
発電出力安定化方法。8. A control target value b is corrected based on a difference between a preset target rotation speed f and an average rotation speed g obtained from the rotation speed d so as to correct a rotation abnormality of the flywheel device (2). The wind power generation output stabilizing method according to claim 7, wherein 【請求項９】 フライホイール装置（２）による発電出
力ａの補正後電力ｈと制御目標値ｂとの差異に基づいて
補正後電力ｈの異常を是正するように制御誤差量ｃを補
正することを特徴とする請求項７または８記載の風力発
電出力安定化方法。9. A control error amount c is corrected based on a difference between the corrected power h of the power generation output a by the flywheel device (2) and the control target value b so as to correct the abnormality of the corrected power h. The wind power generation output stabilizing method according to claim 7 or 8, wherein:
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