JP2011061951A - 風力発電システム、制御方法、制御装置、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】連系点における力率の変動を低く抑えることができる風力発電システム１０を提供する。
【解決手段】本発明の風力発電システム１０は、各風力発電機から連系点までの電力伝送線路のリアクタンスに応じて、各風力発電機に生成させる無効電力の量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の風力発電機を有するシステムにおいて、複数の風力発電装置が接続される連系点における電力の力率の変動を抑える技術に関する。

例えば下記の特許文献１には、複数の風力発電機を有する発電プラントにおいて、連系点における電力の力率を測定し、連系点における電力の力率が所定の値になるように、各風力発電機に設けられた力率制御回路を制御する技術が開示されている。

特開平１１−４１９９０号公報

ところで、各風力発電機によって生成された電力は、電力伝送線路を通って連系点まで伝送される。そのため、各風力発電機で生成された無効電力は、電力伝送線路が有するリアクタンスの影響により、連系点に至るまでに変化する場合がある。そのため、連系点で観測されるべき無効電力を、各風力発電機に発生させたのでは、電力伝送線路の影響により、連系点では無効電力の値が想定した値からずれることになる。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、連系点における力率の変動を低く抑えることにある。

上記課題を解決するために本発明は、各風力発電機から連系点までの電力伝送線路のリアクタンスに応じて、各風力発電機に生成させる無効電力の量を制御する。

例えば、本発明は、複数の風力発電装置と、
それぞれの前記風力発電装置が出力する無効電力を制御する制御装置と
を備える風力発電システムであって、
それぞれの前記風力発電装置は、
風力により電力を生成する風力発電機と、
前記風力発電機が生成している有効電力Ｐ_iおよび当該風力発電機が出力している電圧Ｖ_iの値を測定し、測定した値を、それぞれの風力発電装置を識別する装置ＩＤと共に前記制御装置へ送信する電力測定部と、
前記制御装置から送信された制御信号に応じて、前記風力発電機が生成する無効電力Ｑ_iを制御する無効電力制御部と
を有し、
前記制御装置は、
装置ＩＤ毎に、当該装置ＩＤに対応する風力発電装置が有する風力発電機の定格出力Ｐ_ratを格納する定格情報格納部と、
装置ＩＤ毎に、当該装置ＩＤに対応する風力発電装置から連系点までの電力伝送線路におけるリアクタンスの値を格納するリアクタンス格納部と、
前記複数の風力発電装置によって生成された電力によって、当該複数の風力発電装置が接続される連系点において発生する電流および電圧の値を用いて、当該連系点における有効電力Ｐ_tおよび無効電力Ｑ_tを算出する連系点電力算出部と、
連系点における有効電力Ｐ_tと、予め定められた目標力率Ｐ_fとを用いて、目標無効電力Ｑ_t’を算出する目標無効電力算出部と、
各風力発電装置において、現在生成されている有効電力Ｐ_iの値と前記定格情報格納部に格納されている定格出力Ｐ_ratの値とから出力可能な無効電力Ｑ_resを算出し、各風力発電装置において出力可能な無効電力Ｑ_resの範囲内で、前記目標無効電力算出部が算出した目標無効電力Ｑ_t’を各風力発電装置に配分し、各風力発電装置に生成させる無効電力Ｑ_iを算出する無効電力分配部と、
各風力発電装置において、前記リアクタンス格納部を参照して、風力発電装置から連系点までの電力伝送線路において変動する無効電力の量を算出し、連系点において風力発電装置によって生成された無効電力がＱ_iとなるために、風力発電装置が生成すべき無効電力Ｑ_i’を算出する無効電力調整部と、
前記無効電力調整部によって算出された無効電力Ｑ_i’を生成するよう、対応する風力発電装置に指示を出す無効電力生成指示部と
を有することを特徴とする風力発電システムを提供する。

本発明によれば、連系点における力率の変動を低く抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る風力発電システム１０の一例を示すシステム構成図である。 風力発電装置３０の機能構成の一例を示すブロック図である。 制御装置２０の機能構成の一例を示すブロック図である。 定格情報格納部２０６に格納されるデータの構造の一例を示す図である。 リアクタンス格納部２０９に格納されるデータの構造の一例を示す図である。 各風力発電装置３０に生成させる無効電力の算出過程を説明するための概念図である。 制御装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。 制御装置２０の機能を実現するコンピュータ４０の一例を示すハードウェア構成図である。 制御装置２０の機能構成の他の例を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る風力発電システム１０の一例を示すシステム構成図である。風力発電システム１０は、制御装置２０および複数の風力発電装置３０を備える。

それぞれの風力発電装置３０は、昇圧変圧器８および構内配線７を介して連系用変圧器６に接続されており、それぞれの風力発電装置３０が生成した電力は、連系用変圧器６で変圧されて連系点３および連系線２を介して主幹系統１に供給される。

それぞれの風力発電装置３０は、現在生成している有効電力Ｐ_iおよび電圧Ｖ_iを測定し、測定値を通信回線９を介して制御装置２０へ送信する。また、それぞれの風力発電装置３０は、生成中の電力における無効電力の量を調整する機構を有し、通信回線９を介して、無効電力Ｑ_i’の生成を指示する制御命令Ｉ（Ｑ_i’）を制御装置２０から受信した場合に、受信した制御命令Ｉ（Ｑ_i’）に従って、生成中の電力における無効電力の量をＱ_i’に調整する。

制御装置２０は、電圧検出器４によって検出された連系点３における電圧、および、電流検出器５によって検出された連系点３における電流に基づいて、連系点３における力率を算出し、連系点３における力率が予め定められた目標力率Ｐ_fとなるための、風力発電システム１０全体としての無効電力Ｑ_t’を算出する。

また、制御装置２０は、通信回線９を介して、それぞれの風力発電装置３０が現在生成している有効電力Ｐ_iおよび電圧Ｖ_iの値を収集し、収集した値を用いて、風力発電システム１０全体としての無効電力Ｑ_t’をそれぞれの風力発電装置３０に分配して無効電力Ｑ_i’をそれぞれの風力発電装置３０について算出する。そして、制御装置２０は、それぞれの風力発電装置３０について、生成させる無効電力Ｑ_i’の制御命令Ｉ（Ｑ_i’）を作成し、作成した制御命令Ｉ（Ｑ_i’）をそれぞれの風力発電装置３０へ通信回線９を介して送信する。

図２は、風力発電装置３０の機能構成の一例を示すブロック図である。風力発電装置３０は、電圧検出器３１、電流検出器３２、電力変換器３３、風車３４、発電機３５、電力測定部３６、および通信処理部３７を備える。

発電機３５は、風車３４の回転に応じた電力を生成する。電力変換器３３は、通信処理部３７を介して制御装置２０から送信された制御命令Ｉ（Ｑ_i’）に従って、発電機３５が生成した電力における無効電力を、Ｑ_i’に制御して昇圧変圧器８へ送出する。

電圧検出器３１は、電力変換器３３の出力端の電圧Ｖ_iを測定し、測定結果を電力測定部３６に提供する。電流検出器３２は、電力変換器３３の出力端の電流Ｉ_iを測定し、測定結果を電力測定部３６に提供する。電力測定部３６は、電圧検出器３１から提供された電圧Ｖ_iと電流検出器３２から提供された電流Ｉ_iに基づいて有効電力Ｐ_iを算出する。そして、電力測定部３６は、算出した有効電力Ｐ_iおよび電圧検出器３１から提供された電圧Ｖ_iを、自風力発電装置３０を識別する装置ＩＤと共に、通信処理部３７を介して制御装置２０へ送信する。

図３は、制御装置２０の機能構成の一例を示すブロック図である。制御装置２０は、連系点電力算出部２００、目標力率格納部２０１、目標無効電力算出部２０２、減算器２０３、ＰＩ制御部２０４、加算器２０５、定格情報格納部２０６、無効電力分配部２０７、無効電力調整部２０８、リアクタンス格納部２０９、無効電力生成指示部２１０、および通信処理部２１１を備える。

目標力率格納部２０１には、目標力率Ｐ_fの値を示す情報が予め格納されている。定格情報格納部２０６には、例えば図４に示すように、それぞれの風力発電装置３０を識別する装置ＩＤ２０６０に対応付けて、当該風力発電装置３０の定格出力２０６１が予め格納されている。リアクタンス格納部２０９には、例えば図５に示すように、装置ＩＤ２０９０に対応付けて、当該装置ＩＤ２０９０に対応する風力発電装置３０から連系点３までの線路のリアクタンス２０９１の値が予め格納されている。

電圧検出器４は、連系点３における３相電圧のＵ相成分であるＶ_u、ｖ相成分であるＶ_v、およびｗ相成分であるＶ_wを測定して連系点電力算出部２００に提供する。電流検出器５は、連系点３における３相電流のＵ相成分であるＩ_u、ｖ相成分であるＩ_v、およびｗ相成分であるＩ_wを測定して連系点電力算出部２００に提供する。

連系点電力算出部２００は、位相検出器を有しており、Ｕ相の電圧Ｖ_uの位相とｃｏｓωｔの位相とが一致している場合、連系点電力算出部２００は、下記の数式（１）および（２）を用いて、ｄ軸およびｑ軸を基準とした電圧Ｖ_dおよびＶ_qならびに電流Ｉ_dおよびＩ_qを算出する。

そして、連系点電力算出部２００は、算出した電圧Ｖ_dおよびＶ_qならびに電流Ｉ_dおよびＩ_qを用いて、下記の数式（３）および（４）に従って、連系点３における有効電力Ｐ_tおよび無効電力Ｑ_tを算出する。そして、連系点電力算出部２００は、算出した有効電力Ｐ_tを目標無効電力算出部２０２に供給し、算出した無効電力Ｑ_tを減算器２０３および加算器２０５に供給する。

目標無効電力算出部２０２は、目標力率格納部２０１に予め格納されている目標力率Ｐ_fと、連系点電力算出部２００から供給された有効電力Ｐ_tとを用いて、下記に示す数式（５）に従って、連系点３における力率が予め定められた目標力率Ｐ_fとなるための、風力発電システム１０全体としての無効電力Ｑ_t’を算出する。

減算器２０３は、目標無効電力算出部２０２によって算出された、風力発電システム１０全体として出力すべき無効電力Ｑ_t’の値から、連系点電力算出部２００より供給された無効電力Ｑ_tを差し引いてΔＱ_tを算出する。ＰＩ制御部２０４は、ΔＱ_tを比例積分し、加算器２０５は、ＰＩ制御部２０４によって比例積分されたΔＱ_tに、連系点電力算出部２００から供給された無効電力Ｑ_tを加算して無効電力Ｑ_t’を無効電力調整部２０８へ出力する。

無効電力分配部２０７は、通信処理部２１１を介して受信した各風力発電装置３０が生成中の有効電力Ｐ_iと、定格情報格納部２０６に予め格納されている各風力発電装置３０の定格出力Ｐ_ratとを用いて、下記の数式（６）に従って、無効電力の出力可能量Ｑ_resを、それぞれの風力発電装置３０について算出する。

ここで、Ｐ_iはｉ番目の風力発電装置３０の有効電力を示し、Ｐ_ratiはｉ番目の風力発電装置３０の定格出力を示し、Ｑ_resiはｉ番目の風力発電装置３０における無効電力の出力可能量を示し、ａ_iはｉ番目の風力発電装置３０が運転中の場合に１、停止中の場合に０の値をとる変数を示す。

そして、無効電力分配部２０７は、それぞれの風力発電装置３０における無効電力の出力可能量Ｑ_resの範囲内において、加算器２０５から出力された無効電力Ｑ_t’の生成量を各風力発電装置３０に分配し、各風力発電装置３０に生成させるべき無効電力Ｑ_iを、当該無効電力を生成させるべき風力発電装置３０の装置ＩＤと共に無効電力調整部２０８に提供する。

無効電力分配部２０７は、例えば、風力発電システム１０全体として生成すべき無効電力Ｑ_t’を全て割り当てるまで、風力発電装置３０から連系点３までのリアクタンスの値が小さいものから順に、無効電力の出力可能量Ｑ_res分を、それぞれの風力発電装置３０に割り当てる。これにより、風力発電装置３０から連系点３までのリアクタンスによって風力発電システム１０全体として失われる無効電力を小さくすることができる。

また、他の例として、無効電力分配部２０７は、風力発電システム１０全体として生成すべき無効電力Ｑ_t’を全て割り当てるまで、無効電力の出力可能量Ｑ_resが多いものから順に、無効電力の出力可能量Ｑ_res分を、それぞれの風力発電装置３０に割り当てるようにしてもよい。この方法の場合、風力発電システム１０全体として生成すべき無効電力Ｑ_t’の割り当てがより迅速に終了でき、制御装置２０の処理負荷を軽減することができる。

また、他の例として、無効電力分配部２０７は、風力発電システム１０全体として生成すべき無効電力Ｑ_t’を全て割り当てるまで、現在生成されている有効電力Ｐ_iが少ないものから順に、無効電力の出力可能量Ｑ_res分を、それぞれの風力発電装置３０に割り当てるようにしてもよい。この方法の場合、１つの風力発電装置３０に負荷が集中することを防止することができる。

また、他の例として、無効電力分配部２０７は、風力発電システム１０全体として生成すべき無効電力Ｑ_t’を風力発電装置３０の台数で割って、全ての風力発電装置３０に均等に分配するようにしてもよい。この方法でも、１つの風力発電装置３０に負荷が集中することを防止することができる。

ここで、それぞれの風力発電装置３０が、分配された無効電力Ｑ_iを生成するとすれば、風力発電装置３０の出力端では無効電力Ｑ_iが出力されるとしても、風力発電装置３０から連系点３までの線路のリアクタンスにより、連系点３に現れる無効電力Ｑ_siは、無効電力Ｑ_iとは異なる場合がある。実際には、連系点３に現れる無効電力Ｑ_siは、無効電力Ｑ_iよりも大きくなる場合が多い。

例えば、図６に示すように、連系点３に無効電力Ｑ_iを発生させるべく、ｉ番目の風力発電装置３０に無効電力Ｑ_iを発生させるとすると、当該風力発電装置３０から連系点３までの線路のリアクタンスを考慮すると、風力発電装置３０が出力した無効電力Ｑ_iによって連系点３に現れる無効電力Ｑ_siは、実線のグラフ１１に示すように、無効電力Ｑ_iに、当該風力発電装置３０から連系点３までの線路のリアクタンスによる変動分Ｑ_xiを加えたものとなる。

連系点３に無効電力Ｑ_iを発生させるためには、図６の風力発電システム１０を参照すると、ｉ番目の風力発電装置３０に生成させるべき無効電力Ｑ_i’は、例えば下記の数式（７）を用いて算出することができる。無効電力調整部２０８は、下記の数式（７）を用いてそれぞれの風力発電装置３０に生成させるべき無効電力Ｑ_i’を算出し、算出した無効電力Ｑ_i’を、対応する風力発電装置３０の装置ＩＤと共に無効電力生成指示部２１０へ送る。

ここで、Ｑ_iはｉ番目の風力発電装置３０に分配された無効電力（ｉ番目の風力発電装置３０によって連系点３に発生させるべき無効電力）を示し、ｘ_iはｉ番目の風力発電装置３０から連系点３までの線路のリアクタンスを示し、Ｉ_iはｉ番目の風力発電装置３０の電流を示し、Ｐ_iはｉ番目の風力発電装置３０の有効電力を示し、Ｖ_iはｉ番目の風力発電装置３０の電圧を示す。

無効電力生成指示部２１０は、無効電力調整部２０８から受け取った風力発電装置３０毎の無効電力Ｑ_i’に基づいて、当該無効電力Ｑ_i’の生成を指示する制御命令Ｉ（Ｑ_i’）を各風力発電装置３０毎に生成し、生成した制御命令Ｉ（Ｑ_i’）を、対応する風力発電装置３０へ、通信処理部２１１を介して送信する。

図７は、制御装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。制御装置２０は、所定の周期（例えば１分毎）で本フローチャートに示す動作を開始する。

まず、連系点電力算出部２００は、電圧検出器４によって検出された連系点３における電圧、および、電流検出器５によって検出された連系点３における電流に基づいて、前述した数式（１）から（４）を用いて、連系点３における有効電力Ｐ_tおよび無効電力Ｑ_tを算出する（Ｓ１００）。そして、連系点電力算出部２００は、算出した有効電力Ｐ_tを目標無効電力算出部２０２に供給し、算出した無効電力Ｑ_tを減算器２０３および加算器２０５に供給する。

次に、目標無効電力算出部２０２は、目標力率格納部２０１に予め格納されている目標力率Ｐ_fと、連系点電力算出部２００から供給された有効電力Ｐ_tとを用いて、前述の数式（５）に従って、連系点３における力率が予め定められた目標力率Ｐ_fとなるための、風力発電システム１０全体としての無効電力Ｑ_t’を算出する（Ｓ１０１）。

次に、減算器２０３は、目標無効電力算出部２０２によって算出された、風力発電システム１０全体として出力すべき無効電力Ｑ_t’の値から、連系点電力算出部２００より供給された無効電力Ｑ_tを差し引いてΔＱ_tを算出する（Ｓ１０２）。そして、ＰＩ制御部２０４は、ΔＱ_tを比例積分し（Ｓ１０３）、加算器２０５は、ＰＩ制御部２０４によって比例積分されたΔＱ_tに、連系点電力算出部２００から供給された無効電力Ｑ_tを加算して無効電力Ｑ_t’を無効電力調整部２０８へ出力する（Ｓ１０４）。

次に、無効電力分配部２０７は、前述の数式（６）を用いて、それぞれの風力発電装置３０について無効電力の出力可能量Ｑ_resを算出し、算出した出力可能量Ｑ_resの範囲内において、加算器２０５から出力された無効電力Ｑ_t’の生成量を各風力発電装置３０に分配し、各風力発電装置３０に生成させるべき無効電力Ｑ_iを、当該無効電力を生成させるべき風力発電装置３０の装置ＩＤと共に無効電力調整部２０８に提供する（Ｓ１０５）。

次に、無効電力調整部２０８は、風力発電装置３０から連系点３までの線路のリアクタンスを考慮した前述の数式（７）を用いて、それぞれの風力発電装置３０に生成させるべき無効電力Ｑ_i’を算出し、算出した無効電力Ｑ_i’を、対応する風力発電装置３０の装置ＩＤと共に無効電力生成指示部２１０へ送る（Ｓ１０６）。

次に、無効電力生成指示部２１０は、無効電力調整部２０８から受け取った風力発電装置３０毎の無効電力Ｑ_i’に基づいて、当該無効電力Ｑ_i’の生成を指示する制御命令Ｉ（Ｑ_i’）を各風力発電装置３０毎に生成し、生成した制御命令Ｉ（Ｑ_i’）を、対応する風力発電装置３０へ、通信処理部２１１を介して送信し、制御装置２０は、本フローチャートに示した動作を終了する。

図８は、制御装置２０の機能を実現するコンピュータ４０のハードウェア構成の一例を示すハードウェア構成図である。コンピュータ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１、ＲＡＭ（Random Access Memory）４２、ＲＯＭ（Read Only Memory）４３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）４４、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）４５、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）４６、およびメディアインターフェイス（Ｉ／Ｆ）４７を備える。

ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３またはＨＤＤ４４に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。ＲＯＭ４３は、コンピュータ４０の起動時にＣＰＵ４１によって実行されるブートプログラムや、コンピュータ４０のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。

ＨＤＤ４４は、ＣＰＵ４１によって実行されるプログラムや当該プログラムで使用されるデータ等を格納する。通信インターフェイス４５は、通信回線を介して他の機器からデータを受信してＣＰＵ４１へ送ると共に、ＣＰＵ４１が生成したデータを、通信回線を介して他の機器へ送信する。

ＣＰＵ４１は、入出力インターフェイス４６を介して、ディスプレイやプリンタ等の出力装置、および、キーボードやマウス等の入力装置を制御する。ＣＰＵ４１は、入出力インターフェイス４６を介して、入力装置からデータを取得する。また、ＣＰＵ４１は、生成したデータを、入出力インターフェイス４６を介して出力装置へ出力する。

メディアインターフェイス４７は、記録媒体４８に格納されたプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ４２を介してＣＰＵ４１に提供する。ＣＰＵ４１は、当該プログラムを、メディアインターフェイス４７を介して記録媒体４８からＲＡＭ４２上にロードし、ロードしたプログラムを実行する。記録媒体４８は、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＰＤ（Phase change rewritable Disk）等の光学記録媒体、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、または半導体メモリ等である。

コンピュータ４０のＣＰＵ４１は、ＲＡＭ４２上にロードされたプログラムを実行することにより、連系点電力算出部２００、目標力率格納部２０１、目標無効電力算出部２０２、減算器２０３、ＰＩ制御部２０４、加算器２０５、定格情報格納部２０６、無効電力分配部２０７、無効電力調整部２０８、リアクタンス格納部２０９、無効電力生成指示部２１０、および通信処理部２１１の各機能を実現する。また、ＨＤＤ４４には、目標力率格納部２０１、定格情報格納部２０６、およびリアクタンス格納部２０９内のデータが格納される。

コンピュータ４０のＣＰＵ４１は、これらのプログラムを、記録媒体４８から読み取って実行するが、他の例として、ＣＰＵ４１は、他の装置から、通信媒体を介してこれらのプログラムを取得してもよい。通信媒体とは、通信回線、または、当該通信回線を伝搬するディジタル信号もしくは搬送波を指す。

以上、本発明の一実施形態について説明した。

上記説明から明らかなように、本実施形態の風力発電システム１０によれば、連系点における力率の変動を低く抑えることができる。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、制御装置２０は、図９に示すように、履歴情報格納部２２０、発電出力予測部２２１、および操作量補正部２２２をさらに備えるようにしてもよい。履歴情報格納部２２０には、発電出力、風速、気温、湿度、気圧等の計測値の履歴が格納される。

発電出力予測部２２１は、例えば風力発電システム１０の発電出力の履歴について移動平均法あるいは最小二乗法などを適用することで、例えば数分程度先の風力発電システム１０全体の発電出力Ｐ_prを予測する。また、発電出力予測部２２１は、発電出力の計測値、風速、気温などの気象データの計測値について回帰分析等の統計的手法を適用する、あるいは、気象データの計測値についてニューラルネットワーク等のメタヒューリスティック手法を適用することにより、風力発電システム１０全体の発電出力Ｐ_prを予測してもよい。

操作量補正部２２２は、下記の数式（８）を用いて、発電出力予測部２２１によって予測された発電出力Ｐ_prから、無効電力の補正値ΔＱ_ffを算出する。

ここで、ｋは予め定められた０より大きく１未満の定数を示し、Ｐ_tは連系点３における風力発電システム１０全体の有効電力を示す。

加算器２０５は、ＰＩ制御部２０４から出力されたΔＱ_tと、連系点電力算出部２００から提供されたＱ_tと、操作量補正部２２２によって算出されたΔＱ_ffとを加算して無効電力分配部２０７に供給する。このように、数分先の発電出力を精度よく予測することにより、連系点３における力率の変動をさらに低く抑えることができる。なお、制御装置２０におけるその他の機能については、図３において説明した内容と同一である。

１０・・・風力発電システム、１・・・主幹系統、２・・・連系線、３・・・連系点、４・・・電圧検出器、５・・・電流検出器、６・・・連系用変圧器、７・・・構内配線、８・・・昇圧変圧器、９・・・通信回線、２０・・・制御装置、２００・・・連系点電力算出部、２０１・・・目標力率格納部、２０２・・・目標無効電力算出部、２０３・・・減算器、２０４・・・ＰＩ制御部、２０５・・・加算器、２０６・・・定格情報格納部、２０７・・・無効電力分配部、２０８・・・無効電力調整部、２０９・・・リアクタンス格納部、２１０・・・無効電力生成指示部、２１１・・・通信処理部、２２０・・・履歴情報格納部、２２１・・・発電出力予測部、２２２・・・操作量補正部、３０・・・風力発電装置、３１・・・電圧検出器、３２・・・電流検出器、３３・・・電力変換器、３４・・・風車、３５・・・発電機、３６・・・電力測定部、３７・・・通信処理部、４０・・・コンピュータ、４１・・・ＣＰＵ、４２・・・ＲＡＭ、４３・・・ＲＯＭ、４４・・・ＨＤＤ、４５・・・通信インターフェイス、４６・・・入出力インターフェイス、４７・・・メディアインターフェイス、４８・・・記録媒体

Claims (8)

1. 複数の風力発電装置と、
   それぞれの前記風力発電装置が出力する無効電力を制御する制御装置と
   を備える風力発電システムであって、
   それぞれの前記風力発電装置は、
   風力により電力を生成する風力発電機と、
   前記風力発電機が生成している有効電力Ｐ_iおよび当該風力発電機が出力している電圧Ｖ_iの値を測定し、測定した値を、それぞれの風力発電装置を識別する装置ＩＤと共に前記制御装置へ送信する電力測定部と、
   前記制御装置から送信された制御信号に応じて、前記風力発電機が生成する無効電力Ｑ_iを制御する無効電力制御部と
   を有し、
   前記制御装置は、
   装置ＩＤ毎に、当該装置ＩＤに対応する風力発電装置が有する風力発電機の定格出力Ｐ_ratを格納する定格情報格納部と、
   装置ＩＤ毎に、当該装置ＩＤに対応する風力発電装置から連系点までの電力伝送線路におけるリアクタンスの値を格納するリアクタンス格納部と、
   前記複数の風力発電装置によって生成された電力によって、当該複数の風力発電装置が接続される連系点において発生する電流および電圧の値を用いて、当該連系点における有効電力Ｐ_tおよび無効電力Ｑ_tを算出する連系点電力算出部と、
   連系点における有効電力Ｐ_tと、予め定められた目標力率Ｐ_fとを用いて、目標無効電力Ｑ_t’を算出する目標無効電力算出部と、
   各風力発電装置において、現在生成されている有効電力Ｐ_iの値と前記定格情報格納部に格納されている定格出力Ｐ_ratの値とから出力可能な無効電力Ｑ_resを算出し、各風力発電装置において出力可能な無効電力Ｑ_resの範囲内で、前記目標無効電力算出部が算出した目標無効電力Ｑ_t’を各風力発電装置に配分し、各風力発電装置に生成させる無効電力Ｑ_iを算出する無効電力分配部と、
   各風力発電装置において、前記リアクタンス格納部を参照して、風力発電装置から連系点までの電力伝送線路において変動する無効電力の量を算出し、連系点において風力発電装置によって生成された無効電力がＱ_iとなるために、風力発電装置が生成すべき無効電力Ｑ_i’を算出する無効電力調整部と、
   前記無効電力調整部によって算出された無効電力Ｑ_i’を生成するよう、対応する風力発電装置に指示を出す無効電力生成指示部と
   を有することを特徴とする風力発電システム。
2. 請求項１に記載の風力発電システムであって、
   前記無効電力調整部は、
   ｉ番目の風力発電装置について、当該風力発電装置によって生成されて連系点において出力されるべき無効電力Ｑ_i、当該風力発電装置から連系点までのリアクタンスｘ_i、当該風力発電装置が現在生成している有効電力Ｐ_i、当該風力発電装置が現在出力している電圧Ｖ_iとして、下記の算出式を用いて、当該風力発電装置に生成させる無効電力Ｑ_i’を算出することを特徴とする風力発電システム。
   

   
3. 請求項１または２に記載の風力発電システムであって、
   前記無効電力分配部は、
   前記リアクタンス格納部を参照して、連系点までの電力伝送線路におけるリアクタンスの値が小さい風力発電装置から順に、出力可能な無効電力Ｑ_resを、生成させる無効電力Ｑ_iとして割り当てることを特徴とする風力発電システム。
4. 請求項１または２に記載の風力発電システムであって、
   前記無効電力分配部は、
   出力可能な無効電力Ｑ_resが多い風力発電装置から順に、出力可能な無効電力Ｑ_resを、生成させる無効電力Ｑ_iとして割り当てることを特徴とする風力発電システム。
5. 請求項１または２に記載の風力発電システムであって、
   前記無効電力分配部は、
   現在生成している有効電力Ｐ_iが少ない風力発電装置から順に、出力可能な無効電力Ｑ_resを、生成させる無効電力Ｑ_iとして割り当てることを特徴とする風力発電システム。
6. 複数の風力発電装置と、
   それぞれの前記風力発電装置が出力する無効電力を制御する制御装置と
   を備える風力発電システムにおける制御方法であって、
   それぞれの前記風力発電装置は、
   風力により電力を生成する風力発電機を有し、
   前記風力発電機が生成している有効電力Ｐ_iおよび当該風力発電機が出力している電圧Ｖ_iの値を測定し、測定した値を、それぞれの風力発電装置を識別する装置ＩＤと共に前記制御装置へ送信する電力測定ステップと、
   前記制御装置から送信された制御信号に応じて、前記風力発電機が生成する無効電力Ｑ_iを制御する無効電力制御ステップと
   を実行し、
   前記制御装置は、
   装置ＩＤ毎に、当該装置ＩＤに対応する風力発電装置が有する風力発電機の定格出力Ｐ_ratを格納する定格情報格納部と、
   装置ＩＤ毎に、当該装置ＩＤに対応する風力発電装置から連系点までの電力伝送線路におけるリアクタンスの値を格納するリアクタンス格納部と
   を有し、
   前記複数の風力発電装置によって生成された電力によって、当該複数の風力発電装置が接続される連系点において発生する電流および電圧の値を用いて、当該連系点における有効電力Ｐ_tおよび無効電力Ｑ_tを算出する連系点電力算出ステップと、
   連系点における有効電力Ｐ_tと、予め定められた目標力率Ｐ_fとを用いて、目標無効電力Ｑ_t’を算出する目標無効電力算出ステップと、
   各風力発電装置において、現在生成されている有効電力Ｐ_iの値と前記定格情報格納部に格納されている定格出力Ｐ_ratの値とから出力可能な無効電力Ｑ_resを算出し、各風力発電装置において出力可能な無効電力Ｑ_resの範囲内で、前記目標無効電力算出部が算出した目標無効電力Ｑ_t’を各風力発電装置に配分し、各風力発電装置に生成させる無効電力Ｑ_iを算出する無効電力分配ステップと、
   各風力発電装置において、前記リアクタンス格納部を参照して、風力発電装置から連系点までの電力伝送線路において変動する無効電力の量を算出し、連系点において風力発電装置によって生成された無効電力がＱ_iとなるために、風力発電装置が生成すべき無効電力Ｑ_i’を算出する無効電力調整ステップと、
   前記無効電力調整ステップにおいて算出した無効電力Ｑ_i’を生成するよう、対応する風力発電装置に指示を出す無効電力生成指示ステップと
   を実行することを特徴とする制御方法。
7. 複数の風力発電装置のそれぞれが出力する無効電力を制御する制御装置であって、
   装置ＩＤ毎に、当該装置ＩＤに対応する風力発電装置が有する風力発電機の定格出力Ｐ_ratを格納する定格情報格納部と、
   装置ＩＤ毎に、当該装置ＩＤに対応する風力発電装置から連系点までの電力伝送線路におけるリアクタンスの値を格納するリアクタンス格納部と、
   前記複数の風力発電装置によって生成された電力によって、当該複数の風力発電装置が接続される連系点において発生する電流および電圧の値を用いて、当該連系点における有効電力Ｐ_tおよび無効電力Ｑ_tを算出する連系点電力算出部と、
   連系点における有効電力Ｐ_tと、予め定められた目標力率Ｐ_fとを用いて、目標無効電力Ｑ_t’を算出する目標無効電力算出部と、
   各風力発電装置において、現在生成されている有効電力Ｐ_iの値と前記定格情報格納部に格納されている定格出力Ｐ_ratの値とから出力可能な無効電力Ｑ_resを算出し、各風力発電装置において出力可能な無効電力Ｑ_resの範囲内で、前記目標無効電力算出部が算出した目標無効電力Ｑ_t’を各風力発電装置に配分し、各風力発電装置に生成させる無効電力Ｑ_iを算出する無効電力分配部と、
   各風力発電装置において、前記リアクタンス格納部を参照して、風力発電装置から連系点までの電力伝送線路において変動する無効電力の量を算出し、連系点において風力発電装置によって生成された無効電力がＱ_iとなるために、風力発電装置が生成すべき無効電力Ｑ_i’を算出する無効電力調整部と、
   前記無効電力調整部によって算出された無効電力Ｑ_i’を生成するよう、対応する風力発電装置に指示を出す無効電力生成指示部と
   を備えることを特徴とする制御装置。
8. コンピュータを、複数の風力発電装置のそれぞれが出力する無効電力を制御する制御装置として機能させるプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   装置ＩＤ毎に、当該装置ＩＤに対応する風力発電装置が有する風力発電機の定格出力Ｐ_ratを管理する定格情報管理機能、
   装置ＩＤ毎に、当該装置ＩＤに対応する風力発電装置から連系点までの電力伝送線路におけるリアクタンスの値を管理するリアクタンス管理機能、
   前記複数の風力発電装置によって生成された電力によって、当該複数の風力発電装置が接続される連系点において発生する電流および電圧の値を用いて、当該連系点における有効電力Ｐ_tおよび無効電力Ｑ_tを算出する連系点電力算出機能、
   連系点における有効電力Ｐ_tと、予め定められた目標力率Ｐ_fとを用いて、目標無効電力Ｑ_t’を算出する目標無効電力算出機能、
   各風力発電装置において、現在生成されている有効電力Ｐ_iの値と前記定格情報管理機能によて管理されている定格出力Ｐ_ratの値とから出力可能な無効電力Ｑ_resを算出し、各風力発電装置において出力可能な無効電力Ｑ_resの範囲内で、前記目標無効電力算出機能が算出した目標無効電力Ｑ_t’を各風力発電装置に配分し、各風力発電装置に生成させる無効電力Ｑ_iを算出する無効電力分配機能、
   各風力発電装置において、前記リアクタンス管理機能が管理するリアクタンスの値を参照して、風力発電装置から連系点までの電力伝送線路において変動する無効電力の量を算出し、連系点において風力発電装置によって生成された無効電力がＱ_iとなるために、風力発電装置が生成すべき無効電力Ｑ_i’を算出する無効電力調整機能、および
   前記無効電力調整機能によって算出された無効電力Ｑ_i’を生成するよう、対応する風力発電装置に指示を出す無効電力生成指示機能
   として機能させることを特徴とするプログラム。

Images