JP2017008848A - Wind power generator, wind farm and control method of wind farm - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力発電装置に係り、風速の上昇によって発生する風力発電装置のトリップ現象から風力発電装置を保護する機構を備える風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator, and more particularly, to a wind turbine generator having a mechanism for protecting the wind turbine generator from a trip phenomenon of the wind turbine generator caused by an increase in wind speed.
新エネルギーのひとつとして導入が拡大している風力発電においては、風力発電システムを安定かつ長期的に運用するために、風車の損傷の原因となるブレードに掛かる荷重をできるだけ低減し、風力発電システム全体の信頼性を向上することが重要な課題となっている。 In wind power generation, which has been introduced as one of the new energies, in order to operate the wind power generation system stably and in the long term, the load on the blade that causes damage to the windmill is reduced as much as possible, and the entire wind power generation system Improving the reliability of this is an important issue.
風力発電装置においては、突風など風速の急激な上昇によってトリップ現象が発生することがあり、その場合、風力発電装置にかかる荷重は大きくなる。このような問題を解決する方法として、突風を事前検知するための風向風速計を備えた観測用のタワーを風力発電装置の近傍に設置する方法などが知られている。 In a wind turbine generator, a trip phenomenon may occur due to a sudden increase in wind speed such as a gust of wind, and in that case, a load applied to the wind turbine generator increases. As a method for solving such a problem, there is known a method of installing an observation tower equipped with an anemometer for detecting a gust in advance in the vicinity of a wind power generator.
本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献1のような技術がある。特許文献1には、「音波または電磁波の受発振によるドップラ効果を用いたドップラ風速計をナセルやハブに備え、ドップラ風速計が風上において所定以上の風速を検知した場合には、ブレード角度制御手段によりブレードの角度を変更する風力発電装置」が開示されている。 As a background art in this technical field, for example, there is a technique such as Patent Document 1. Patent Document 1 states that “a Doppler anemometer using a Doppler effect by receiving or oscillating a sound wave or an electromagnetic wave is provided in a nacelle or a hub, and the blade angle control is performed when the Doppler anemometer detects a wind speed above a predetermined level on the windward side. A wind power generator that changes the angle of the blade by means "is disclosed.
また、特許文献2には、「風の状態の音波探知及び測距のための音波気象探知機システムをハブ領域に備え、音波気象探知機システムが特に望ましくない風の状態を探知及び測距した場合、ロータブレードの迎え角を適切に変える風力発電装置」が開示されている。
Further,
しかしながら、前述の観測用タワーを用いる場合、風車に加えて新たな建造物が必要であり、また風向の変化を考慮して、様々な場所に設置しなければならない。 However, when using the aforementioned observation tower, a new structure is required in addition to the windmill, and it must be installed in various places in consideration of changes in the wind direction.
また、特許文献1の風力発電装置では、ドップラ風速計を用いているものの、遠距離の計測においては必ずしも十分な精度は得られず、さらに、ドップラ風速計を設置した方向のみしか計測できない。 Moreover, in the wind power generator of patent document 1, although the Doppler anemometer is used, sufficient accuracy is not necessarily obtained in long-distance measurement, and furthermore, only the direction in which the Doppler anemometer is installed can be measured.
また、特許文献2の風力発電装置では、ある1つの風力発電装置で測定された風及び負荷のデータを利用して風力発電装置の制御を行っているが、トリップ現象発生の有無は風速の情報のみから正確に把握することは困難であり、トリップ現象が発生する原因となる風を見逃してしまう恐れがある。
Moreover, in the wind power generator of
そこで、本発明の目的は、観測用タワーなどの新たな建造物を設置することなく、風力発電装置のトリップ現象を引き起こす風速の上昇を精度良く検知し、風力発電システム全体として信頼性向上および発電量の安定化が可能な風力発電装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to accurately detect an increase in wind speed that causes a trip phenomenon of a wind power generation apparatus without installing a new building such as an observation tower, thereby improving reliability and generating power as a whole wind power generation system. An object of the present invention is to provide a wind turbine generator capable of stabilizing the amount.
上記課題を解決するために、本発明は、風を受けて回転すると共に、ピッチ角を調整可能なブレードと、通信装置と、を備える風力発電装置であって、前記風力発電装置は、当該風力発電装置よりも風上側に位置する他の風力発電装置にトリップ現象が生じた場合、所定の情報を前記通信装置により受信し、当該所定の情報に基づき、前記風力発電装置のブレードが風を受け難い向きにピッチ角を調整することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the present invention is a wind turbine generator that includes a blade that rotates by receiving wind and is capable of adjusting a pitch angle, and a communication device, and the wind turbine generator includes the wind turbine generator. When a trip phenomenon occurs in another wind power generator located on the windward side of the power generator, predetermined information is received by the communication device, and the blade of the wind power generator receives wind based on the predetermined information. The pitch angle is adjusted in a difficult direction.
また、本発明は、風を受けて発電運転する第1の風力発電装置と、前記第1の風力発電装置とは異なる位置に設置される第2の風力発電装置と、を含む、少なくとも2基以上の風力発電装置からなるウィンドファームであって、前記第1の風力発電装置および前記第2の風力発電装置は、通信装置を各々備え、前記第1の風力発電装置にトリップ現象が生じた場合、所定の情報を前記通信装置により前記第1の風力発電装置から前記第2の風力発電装置に伝送し、当該所定の情報に基づき、前記第2の風力発電装置のブレードが風を受け難い向きにピッチ角を調整することを特徴とする。 In addition, the present invention includes at least two first wind turbine generators that generate power by receiving wind and a second wind turbine generator installed at a position different from the first wind turbine generator. A wind farm comprising the wind power generators described above, wherein the first wind power generator and the second wind power generator are each provided with a communication device, and a trip phenomenon occurs in the first wind power generator. The predetermined information is transmitted from the first wind power generator to the second wind power generator by the communication device, and the blade of the second wind power generator is less likely to receive wind based on the predetermined information. And adjusting the pitch angle.
また、本発明は、少なくとも2基以上の風力発電装置からなるウィンドファームの制御方法であって、風上側の風力発電装置にトリップ現象が生じた場合、所定の情報を風下側の風力発電装置に伝送し、当該所定の情報に基づき、前記風下側の風力発電装置のブレードが風を受け難い向きにピッチ角を調整することを特徴とする。 The present invention is also a wind farm control method comprising at least two wind power generators, and when a trip phenomenon occurs in the windward wind power generator, predetermined information is transmitted to the wind power generator on the leeward side. Based on the predetermined information, the blade angle of the leeward wind turbine generator is adjusted so that the pitch angle is less likely to receive wind.
本発明によれば、観測用タワーなどの新たな建造物を設置することなく、風力発電装置のトリップ現象を引き起こす風速の上昇を精度良く検知し、風力発電システム全体として信頼性向上および発電量の安定化が可能な風力発電装置を実現できる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect an increase in wind speed that causes a trip phenomenon of a wind power generation apparatus without installing a new building such as an observation tower, thereby improving the reliability of the wind power generation system as a whole and A wind power generator capable of stabilization can be realized.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of overlapping portions is omitted.
図1から図4を用いて、実施例1における風力発電装置およびウィンドファームについて説明する。図1はピッチ角を調整可能なブレードを備えた風力発電装置100の全体概要を示している。図1の風力発電装置100は、風力発電装置の支柱となるタワー102と、タワー102に対して略水平面内をヨー回転可能に支持されるナセル104と、ナセル104に対して回転可能に支持されるハブ108と、ハブ108に対して回転(ピッチ角変化)可能に支持されるブレード110を備えている。ハブ108とブレード110を合わせた領域であるロータ112が風を受けて回転することにより、風のエネルギーを回転エネルギーに変換し、回転エネルギーにより発電機106を運転して発電を行う。
A wind power generator and a wind farm according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 shows an overall outline of a
ここで、ピッチ角とはハブ108に対するブレード110の取り付け角を表している。また、ブレード110を風に対して正対させ、風のエネルギーを高効率に回収できるようピッチ角を変更することをファインにすると呼び、ブレードを風と平行な向きにすることで、風を逃がすようにピッチ角を変更することをフェザーと呼ぶ。
Here, the pitch angle represents an attachment angle of the
風力発電装置100はブレード110のピッチ角を制御する機構を持ち、風向風速計116を備える。また、送受信機114を通じて外部から得た所定の情報に基づいてピッチ角の制御値を変更する機構を持つ。ここで、所定の情報とは、例えば、自身よりも風上側に位置する風力発電装置にトリップ現象が生じた場合のトリップ現象の情報(トリップ情報)の他、トリップが生じた際の風向情報、風速情報なども含み得る。
The
なお、図1では、送受信機114はナセル104内に設置されているが、必ずしもナセル104内に設置されなければならない訳ではなく、外部との通信が可能であり、かつ受信した情報を元に制御を行えればよい。また、送受信機114は送信機能と受信機能の両方を備えるものに限定されるものではなく、送信機能を有する送信機或いは受信機能を有する受信機のいずれか一方を選択的に備えてもよい。例えば、風上側の風力発電装置210は送信機能を備え、風下側の風力発電装置220は受信機能を備えるような構成であっても良い。つまり、図1の送受信機114は、外部と情報をやり取りができる通信装置である。また、ここで言う、外部とは複数の風力発電装置100が設置されたウィンドファーム内における他の風力発電装置やウィンドファームの監視システムを指す。
In FIG. 1, the transmitter /
図2および図3は複数の風力発電装置が設置されたウィンドファームの例を示している。図2は1基の風上側風力発電装置210と2基の風下側風力発電装置220から構成される小規模なウィンドファームの例であり、図3は2基の風上側風力発電装置210と多数の風下側風力発電装置220から構成される大規模なウィンドファームの例である。ここで言うウィンドファームとは、少なくとも2基以上の風力発電装置からなる集合型風力発電所や風力発電装置群を指す。
2 and 3 show examples of a wind farm in which a plurality of wind power generators are installed. FIG. 2 shows an example of a small-scale wind farm composed of one windward
ウィンドファームに設置された風力発電装置100は風向に対して風上側に位置する風上側風力発電装置210(図3の例では、風上側風力発電装置群210)と風下側に設置された風下側風力発電装置220(図2および図3の例では、風下側風力発電装置群220)に分類され、風向きの変化によって分類も変化する。具体的には、図3の例では、風上側風力発電装置として2基の風力発電装置が最も風上に位置しているが、無論2基に限られるものでなく、風向きによっては1基のみが該当することもあり、更には3基以上が該当することもあり得る。
The wind
風上側風力発電装置210は発電時に取得したデータをウィンドファーム内に設置された風下側風力発電装置220に送信する通信手段を備えている。発電時に取得したデータとは、例えば、風向情報、風速情報、ロータ回転数、発電機トルクなどがあり、直接または(算出するために)間接的に風速の大きさが把握できる情報が含まれる。また、風下側風力発電装置220はウィンドファーム内における風上側風力発電装置210が取得したデータを受信する通信手段を備えており、受信したデータを制御に反映させる。
The windward
なお、本実施例における風力発電装置は、風下側にロータが配置されるダウンウィンド型風力発電装置を例にしているが、本発明の適用対象はダウンウィンド型風力発電装置に限られるものではなく、風上側にロータが配置されるアップウィンド型風力発電装置にも適用可能である。 The wind power generator in the present embodiment is an example of a downwind type wind power generator in which a rotor is disposed on the leeward side, but the application target of the present invention is not limited to the downwind type wind power generator. The present invention is also applicable to an upwind wind power generator in which a rotor is disposed on the windward side.
本実施例では、風上側風力発電装置210でトリップ現象が発生した場合において、風下側風力発電装置220のブレードが風を受け難い向きに調整することで、突風の影響を回避する風下側風力発電装置220の例を説明する。ブレードが風を受け難い向きとしては、例えばフェザー側がある。なお、ブレードが風向に対してほぼ平行であるため風のエネルギーを全く回収できない状態のことをフルフェザーと言う。
In the present embodiment, when a trip phenomenon occurs in the windward
次にトリップ現象について説明する。図1に示す風力発電装置100において、風力発電装置100に流入する風速が所定時間内に所定風速以上に上昇した場合、ピッチ角の制御が追いつかず、ロータ112の回転数が所定値を超えて上昇する。その際、発電機106が停止することになり、それによって発電機106がもつトルクが消失する。結果として、ロータ112に加わる負荷が急減し、それによりロータ112の回転数が上昇することになる。即ち、トリップ現象の場合、単に風速が上昇するのみで、発電機トルクが無くなることでの負荷上昇が無い場合と比較して急激に荷重が大きくなる。
Next, the trip phenomenon will be described. In the
図4は本実施例における風力発電装置およびウィンドファームの制御ブロック図である。図2或いは図3のウィンドファームにおいて、風上側風力発電装置210がトリップ現象を起こした場合、その情報をウィンドファーム内に設置されて風上側風力発電装置210よりも風下側に位置する風下側風力発電装置220に発信する。風下側風力発電装置220は情報を受信した場合、トリップを観測した風上側風力発電装置210からの距離に応じて、基本制御値以上にピッチ角をフルフェザーへ変化させる。これにより、上昇した風速をブレード110が回収することを防止する。
FIG. 4 is a control block diagram of the wind power generator and the wind farm in this embodiment. In the wind farm of FIG. 2 or FIG. 3, when the windward
その結果、風上側風力発電装置210よりも風下側に位置する風下側風力発電装置220のブレード110の回転数が所定値以上に上昇することを防止し、トリップ現象の発生を回避する。下流側風車のトリップ現象の発生を回避することで、トリップ現象による荷重の上昇を回避することが出来る。
As a result, the rotation speed of the
なお、本実施例における風力発電装置の利点は以下のような点にある。即ち、本実施例では、風上側風力発電装置210がトリップ現象を起こした場合、数秒後には同様の風況条件に風上側風力発電装置210よりも風下側に位置する風下側風力発電装置220が陥る可能性が高い。そこで、風下側風力発電装置220は風上側風力発電装置210から送信されたトリップ情報を受信し、数秒後に予見される突風に備えて予めピッチ角を基本制御値よりもフェザー側へ移行させておく。
The advantages of the wind power generator in this embodiment are as follows. That is, in the present embodiment, when the windward
なお、突風の風速は例えば50m/sなどであるが、通常、ウィンドファームにおける風力発電装置間の距離は数百メートル程離れており、最も風上側の風力発電装置が突風を検知してから風下側の風力発電装置が同様の風況に陥るまで10秒前後の時間がある。その時間内であれば、風上側の風力発電装置からトリップ情報を受信して事前に制御を行っておくことは十分に可能である。これにより、風下側風力発電装置220のトリップ現象を事前に回避することで、風下側風力発電装置220の発電量の低下を抑制し、ウィンドファーム全体の発電量の安定化を図ることが出来る。
The wind speed of the gust is, for example, 50 m / s, but the distance between the wind power generators in the wind farm is usually several hundred meters away, and the leeward wind is detected after the wind power generator on the windward side detects the gust. It takes about 10 seconds for the wind power generator on the side to fall into a similar wind condition. Within that time, it is possible to receive the trip information from the wind power generator on the windward side and perform control in advance. Thereby, by avoiding the trip phenomenon of the leeward
本実施例では、自身よりも風上側に位置する他の風力発電装置がトリップした場合に、自身のブレードのピッチ角をフルフェザーに移行させる様にしているが、風上側に位置する他の風力発電装置に生じた実際の風況を自身の制御に用いているので、制御の精度を向上させることが可能になる。加えて、自身の制御に用いるための風向風速計を備えた新たな建造物等を設置する必要がなく、風上側の風力発電装置が元々備えている風向風速計等を用いれば良いため、簡便な設置が可能である。 In this embodiment, when another wind turbine generator located on the windward side from itself trips, the pitch angle of its own blade is shifted to the full feather. Since the actual wind condition generated in the power generation device is used for its own control, the accuracy of the control can be improved. In addition, it is not necessary to install a new building equipped with an anemometer for use in its own control, and it is only necessary to use an anemometer or the like originally provided on the windward wind power generator. Installation is possible.
なお、図4に示すように、風上側風力発電装置210のトリップ情報に加えて、風上側風力発電装置210に設置されている風向風速計116により計測した風向情報を制御演算部A306および送受信機114を介して、風下側風力発電装置220に送信することも可能である。
As shown in FIG. 4, in addition to the trip information of the windward
風上側風力発電装置210のトリップ情報および風向情報を用いて、風下側風力発電装置220のブレードのピッチ制御を行うことで、より精度の高い制御が可能となる。
By controlling the pitch of the blades of the leeward
図1から図5を用いて、実施例2における風力発電装置およびウィンドファームについて説明する。なお、実施例1と重複する点については詳細な説明を省略する。 A wind power generator and a wind farm according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5. Detailed description of the same points as those in the first embodiment will be omitted.
実施例2における特徴点としては、ピッチ角の制御を実施例1に比べて、より精密に行う点にある。風上側風力発電装置210において、トリップ現象が起きたという情報に加え、風速と通過にかかる時間を風向風速計116、もしくはロータ112の回転数から同定(検出)し、情報を風下側風力発電装置220に発信にする。風下側風力発電装置220は風上側風力発電装置210から受信した情報に基づき、風速が上昇する時間と風速を予想し、所定値以上の風速の風が流入するタイミングに合わせて、ピッチを基本制御値以上にフェザー側に移行させる。
The feature point in the second embodiment is that the pitch angle is controlled more precisely than in the first embodiment. In the windward
ここで言うフェザー側のピッチ角とは、この所定値以上の風速の風が通過する際に、僅かに風のエネルギーを回収できるようフルフェザーよりもファイン側に風車を制御することを意味している。これにより、風のエネルギーの回収を継続することが出来、発電機が停止することを防ぐ。発電機106は一度停止した場合、改めて再起動するのに時間が必要なため、発電機の連続稼動により発電効率を向上する。
The pitch angle on the feather side here means that the wind turbine is controlled on the finer side than the full feather so that the wind energy can be slightly recovered when the wind of wind speed above this predetermined value passes. Yes. Thereby, the collection | recovery of wind energy can be continued and it prevents that a generator stops. When the
なお、本実施例における風力発電装置の利点は以下のような点にある。即ち、本実施例においては、実施例1と同様に風上側に位置する他の風力発電装置に生じた実際の風況を自身の制御に用いているので、制御の精度を向上させることが可能になる。加えて、ピッチ角を風上側風力発電装置210が計測した風速に応じて、フルフェザーよりもファイン側に移行することで、風のエネルギーの回収を継続し、発電機106が停止する時間を作らない。発電機106は一度停止した場合、再起動に時間がかかるため、発電機106を継続運転することで、発電効率を向上することが出来る。
The advantages of the wind power generator in this embodiment are as follows. That is, in the present embodiment, as in the first embodiment, the actual wind conditions generated in the other wind power generators located on the windward side are used for own control, so that the control accuracy can be improved. become. In addition, by shifting the pitch angle to the finer side than the full feather according to the wind speed measured by the windward
図1から図5を用いて、実施例3における風力発電装置およびウィンドファームについて説明する。なお、実施例1、実施例2と重複する点については詳細な説明を省略する。 A wind power generator and a wind farm in Example 3 will be described with reference to FIGS. 1 to 5. Detailed description of the same points as those in the first and second embodiments will be omitted.
実施例3における特徴点としては、実施例1、実施例2と異なり、ピッチ角の制御を行うタイミングを風上側風力発電装置210において、風向風速計116で計測された風速を用いて制御するという点にある。風上側風力発電装置210において、トリップ現象が起きたという情報に加えて、風速と通過にかかる時間を風向風速計116、もしくはロータ112の回転数から同定(検出)し、情報を風下側風力発電装置220に発信にする。風下側風力発電装置220は風上側風力発電装置210から受信した情報に基づき、風速が上昇する時間と風速を予想し、所定値以上の風速の風が流入する際に、ピッチ角をフルフェザーもしくはフェザー側へと移行させる。
As a feature point in the third embodiment, unlike the first and second embodiments, the timing at which the pitch angle is controlled is controlled by using the wind speed measured by the
なお、本実施例における風力発電装置の利点は以下のような点にある。即ち、本実施例においては、実施例1と同様に風上側に位置する他の風力発電装置に生じた実際の風況を自身の制御に用いているので、制御の精度を向上させることが可能になる。加えて、風上側風力発電装置210が計測した風速に応じて、ピッチ角を制御する時間を変更する為、風のエネルギーを逃がしている時間を短縮可能となり、発電効率を向上させることが出来る。
The advantages of the wind power generator in this embodiment are as follows. That is, in the present embodiment, as in the first embodiment, the actual wind conditions generated in the other wind power generators located on the windward side are used for own control, so that the control accuracy can be improved. become. In addition, since the time for controlling the pitch angle is changed according to the wind speed measured by the windward
図1から図6を用いて、実施例4における風力発電装置およびウィンドファームについて説明する。なお、実施例1から実施例3と重複する点については詳細な説明を省略する。 A wind power generator and a wind farm in Example 4 will be described with reference to FIGS. 1 to 6. Detailed description of points that overlap with the first to third embodiments will be omitted.
実施例4においては、風上側風力発電装置210は、風上側風力発電装置210において計測された風速によって、ピッチ制御の方法を変えるモード切替機能を有する。風上側風力発電装置210において計測された風速が所定値以上であった場合、風上側風力発電装置210は情報を風下側風力発電装置220に送信する。情報を受信した風下側風力発電装置220は情報を受信次第、ピッチ角をフルフェザーへと移行することで、突風によるトリップ現象を回避する。
In the fourth embodiment, the windward
次に、風上側風力発電装置210において計測された風速が所定値未満であった場合、風下側風力発電装置220は風上側風力発電装置210から受信した情報に基づき、風速が上昇する時間と風速を予想し、所定値以上の風が流入するタイミングに合わせて、ピッチを基本制御値以上にフェザー側に移行させる。ここで言うフェザー側のピッチ角とは、この所定値以上の風速の風が通過する際に、僅かに風のエネルギーを回収できるようフルフェザーよりもファイン側に風車を制御することを意味している。
Next, when the wind speed measured in the windward
上記のモード切替機能により、風車のトリップ現象を回避しつつ、発電量の向上を図ることが出来る。 With the mode switching function described above, it is possible to improve the amount of power generation while avoiding the windmill trip phenomenon.
図1から図6を用いて、実施例5における風力発電装置およびウィンドファームについて説明する。なお、実施例1から実施例4と重複する点については詳細な説明を省略する。 A wind power generator and a wind farm in Example 5 will be described with reference to FIGS. 1 to 6. Detailed description of points that overlap with the first to fourth embodiments will be omitted.
実施例5は、実施例1から実施例4の何れかに記載された機構を有する風力発電装置が複数設置されたウィンドファームに関する。 The fifth embodiment relates to a wind farm in which a plurality of wind power generators having the mechanism described in any of the first to fourth embodiments are installed.
ウィンドファームにおいて、最も外側に設置された風力発電装置100は常に風向を計測し、自身よりも風上側に風力発電装置が存在しない場合において、風上側風力発電装置210としての役割を果たす。その場合、自身の風下側に存在する風力発電装置100を風下側風力発電装置220と判断し、自身がトリップした場合にその情報を風下側風力発電装置220に送信する。
In the wind farm, the
上記システムにより、複数の風力発電装置100を備えたウィンドファームにおいて、トリップ現象を確実に回避することが可能となり、ウィンドファーム全体での発電量を向上することができる。
With the above system, it is possible to reliably avoid a trip phenomenon in a wind farm including a plurality of
図7および図8を用いて、実施例6の風力発電装置およびウィンドファームについて説明する。なお、実施例1から実施例5と重複する点については詳細な説明を省略する。 A wind power generator and a wind farm of Example 6 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. Detailed description of points that overlap with the first to fifth embodiments will be omitted.
本実施例における風力発電装置は、図7に示すように、風上側風力発電装置210に発電機106のトリップ現象を感知するトリップ感知部302を備えている。また、風向風速計116により計測した風向および風速を検出する風向検出部304、風速検出部305を備えている。
As shown in FIG. 7, the wind turbine generator in the present embodiment includes a
トリップ感知部302、風向検出部304、風速検出部305で各々検出した風上側風力発電装置210のトリップ現象、風向、風速の各情報を制御演算部A306に入力する。制御演算部A306に入力された風上側風力発電装置210に関する情報は送受信部114に伝送され、無線通信或いは有線通信などの通信手段により風下側風力発電装置220に送信される。
Information on the trip phenomenon, wind direction, and wind speed of the windward
風下側風力発電装置220の送受信部114により受信した風上側風力発電装置210に関する情報、即ち、トリップ現象、風向、風速の各情報は制御演算部B308に伝送され、制御演算部B308内で風下側風力発電装置220のトリップを防止できるブレードのピッチ角、ヨー角が算出される。この算出したピッチ角、ヨー角をピッチ制御装置310、ヨー制御装置313へ各々伝送し、ピッチ駆動装置312、ヨー駆動装置314によりピッチ制御、ヨー制御が行われる。
Information on the windward
図8に本実施例における風下側風力発電装置の制御フローを示す。 FIG. 8 shows a control flow of the leeward wind power generator in the present embodiment.
先ず、風下側風力発電装置220の送受信部114により、同じウィンドファーム内の風車のトリップ情報、風向・風速情報を受信する。(ステップS501)
次に、受信した情報の風車が自身(風下側風力発電装置220)の風上側に位置するか否かを判定する。(ステップS503)
風上側に位置する風車ではないと判定した場合、風下側風力発電装置220は通常時の制御(通常運転)を継続する。(ステップS507)
一方、風上側に位置する風車であると判定した場合、受信した情報の対象である風車のトリップ時の風速は所定値以上か否かを判定する。(ステップS505)
ステップS505において、トリップ時の風速が所定値よりも遅いと判定した場合、風下側風力発電装置220のブレード110のピッチ角を基準値よりもフェザー側に移行し、風下側風力発電装置220の運転を継続する。(ステップS507)
一方、ステップS505において、トリップ時の風速が所定値以上であると判定した場合、受信したトリップ情報、風向・風速情報に基づき、図7に示した制御演算部B308により演算処理を行い、風下側風力発電装置220のブレード110のピッチ角をフルフェザーに移行するか、或いは、風下側風力発電装置220のヨー制御をフリーヨーに移行する。(ステップS511)
トリップ時の風速が所定値よりも遅いと判定した場合、風下側風力発電装置220のブレード110のピッチ角を基準値よりもフェザー側に移行することで、風下側風力発電装置220のトリップ現象のリスクを回避(低減)しつつ、発電運転を継続することができるため、ウィンドファーム全体としての発電効率の低下を抑制することができる。
First, the transmission /
Next, it is determined whether or not the wind turbine of the received information is located on the windward side of itself (the leeward wind power generator 220). (Step S503)
When it is determined that the wind turbine is not located on the windward side, the leeward
On the other hand, when it is determined that the windmill is located on the windward side, it is determined whether or not the wind speed at the time of trip of the windmill that is the target of the received information is equal to or higher than a predetermined value. (Step S505)
If it is determined in step S505 that the wind speed during the trip is slower than the predetermined value, the pitch angle of the
On the other hand, if it is determined in step S505 that the wind speed during the trip is equal to or higher than the predetermined value, the control calculation unit B308 shown in FIG. 7 performs calculation processing based on the received trip information and wind direction / wind speed information, and the leeward side The pitch angle of the
When it is determined that the wind speed at the time of trip is slower than the predetermined value, the pitch angle of the
また、トリップ時の風速が所定値以上であると判定した場合、風下側風力発電装置220のブレード110のピッチ角をフルフェザーに移行するか、或いは、風下側風力発電装置220のヨー制御をフリーヨーに移行することで、風下側風力発電装置220のトリップを回避しつつ、突風が通過した後に、短時間で再びピッチ角を通常時の制御に戻すか、或いは、ヨー制御を再開することができるため、ウィンドファーム全体としての発電効率の低下を抑制することができる。
When it is determined that the wind speed at the time of trip is equal to or higher than the predetermined value, the pitch angle of the
図9および図10を用いて、実施例7の風力発電装置およびウィンドファームについて説明する。なお、実施例1から実施例6と重複する点については詳細な説明を省略する。 A wind power generator and a wind farm of Example 7 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. Detailed description of points that overlap with the first to sixth embodiments will be omitted.
図9および図10は、図3および図4の変形例である。図3および図4の風力発電装置およびウィンドファームでは、風上側風力発電装置210のトリップ情報や風向情報を直接、風下側風力発電装置220へ送信する例を示しているが、図9および図10の風力発電装置およびウィンドファームでは、風上側風力発電装置210のトリップ情報や風向情報をウィンドファームの中央監視棟(監視システム)315を介して風下側風力発電装置220へ送信する。
9 and 10 are modifications of FIG. 3 and FIG. 3 and 4 show an example in which trip information and wind direction information of the windward
中央監視棟に設置された監視システムには、ウィンドファームを構成する個々の風力発電装置の設置位置が登録されており、各風力発電装置の発電量や風向風速計116により計測した風向・風速情報などの運転状態をモニタしている。
In the monitoring system installed in the central monitoring building, the installation positions of the individual wind power generators constituting the wind farm are registered. The amount of power generated by each wind power generator and the wind direction / wind speed information measured by the
風上側風力発電装置210の送受信機114から送信されるトリップ情報や風向情報を中央監視棟315の送受信機(図示せず)が受信し、監視システムの制御演算部(図示せず)で演算処理された後、中央監視棟315の送受信機(図示せず)から風下側風力発電装置220の送受信機114へ送信される。
Trip information and wind direction information transmitted from the
風下側風力発電装置220の送受信機114で受信した情報に基づき、制御演算部B308により演算処理を行い、ピッチ制御装置310によりピッチ駆動装置312を駆動し、ピッチ調整を行う。
Based on the information received by the transmitter /
なお、中央監視棟(監視システム)315では、風上側風力発電装置210のトリップ情報や風向情報、設置位置情報、および風下側風力発電装置220の設置位置情報、風向・風速情報に基づき、ウィンドファームを構成する複数の風下側風力発電装置220のうち、どの設置位置の風力発電装置のピッチをどの程度調整するかを判定(選択)し、その判定(選択)結果に基づいて、個々の風力発電装置を制御することが可能である。
In the central monitoring building (monitoring system) 315, the wind farm is based on trip information, wind direction information, installation position information of the windward
これにより、必要以上に風下側風力発電装置220のピッチ制御を行うことなく、風下側風力発電装置220のトリップ現象を防止することができるため、ウィンドファーム全体の発電量の安定化を図ることができる。
Thus, the trip phenomenon of the leeward
なお、本実施例においても、実施例6と同様に、ピッチ制御に加えて風下側風力発電装置220のヨー制御を行うようにすることも可能である。
In the present embodiment, as in the sixth embodiment, yaw control of the leeward
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
100…風力発電装置、102…タワー、104…ナセル、106…発電機、108…ハブ、110…ブレード、112…ロータ、114…送受信機(送受信部)、116…風向風速計、210…風上側風力発電装置(群)、220…風下側風力発電装置(群)、302…トリップ感知部、304…風向検出部、305…風速検出部、306…制御演算部A、308…制御演算部B、310…ピッチ制御装置、312…ピッチ駆動装置、313…ヨー制御装置、314…ヨー駆動装置、315…中央監視棟(監視システム)。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
通信装置と、を備える風力発電装置であって、
前記風力発電装置は、当該風力発電装置よりも風上側に位置する他の風力発電装置にトリップ現象が生じた場合、所定の情報を前記通信装置により受信し、
当該所定の情報に基づき、前記風力発電装置のブレードが風を受け難い向きにピッチ角を調整することを特徴とする風力発電装置。 A blade that can rotate with the wind and adjust the pitch angle,
A wind turbine generator comprising a communication device,
The wind turbine generator receives predetermined information by the communication device when a trip phenomenon occurs in another wind turbine generator located on the windward side of the wind turbine generator,
A wind power generator characterized in that, based on the predetermined information, the pitch angle is adjusted in a direction in which the blade of the wind power generator is difficult to receive wind.
前記所定の情報は、前記他の風力発電装置のトリップ情報であることを特徴とする風力発電装置。 The wind turbine generator according to claim 1,
The said predetermined information is the trip information of said other wind power generator, The wind power generator characterized by the above-mentioned.
前記所定の情報は、さらに前記他の風力発電装置に設けられた風向風速計により計測される風向情報を含むことを特徴とする風力発電装置。 The wind turbine generator according to claim 2,
The predetermined information further includes wind direction information measured by an anemometer provided in the other wind power generator.
前記所定の情報は、さらに前記他の風力発電装置に設けられた風向風速計により計測される風速情報を含むことを特徴とする風力発電装置。 The wind turbine generator according to claim 2,
The predetermined information further includes wind speed information measured by an anemometer provided in the other wind power generator.
前記所定の情報に基づき調整されるピッチ角は、前記風力発電装置のブレードが風向に対して略平行となるフルフェザーであることを特徴とする風力発電装置。 The wind turbine generator according to any one of claims 1 to 4,
The pitch angle adjusted based on the predetermined information is a full feather in which the blades of the wind power generator are substantially parallel to the wind direction.
前記所定の情報に基づき調整されるピッチ角は、前記風力発電装置のブレードが風向に対して略平行となるフルフェザーよりも風を受けやすいファイン側の角度であることを特徴とする風力発電装置。 The wind turbine generator according to any one of claims 1 to 4,
The pitch angle adjusted based on the predetermined information is a fine-side angle that is more susceptible to wind than a full feather in which the blades of the wind power generator are substantially parallel to the wind direction. .
前記第1の風力発電装置とは異なる位置に設置される第2の風力発電装置と、を含む、少なくとも2基以上の風力発電装置からなるウィンドファームであって、
前記第1の風力発電装置および前記第2の風力発電装置は、通信装置を各々備え、
前記第1の風力発電装置にトリップ現象が生じた場合、所定の情報を前記通信装置により前記第1の風力発電装置から前記第2の風力発電装置に伝送し、
当該所定の情報に基づき、前記第2の風力発電装置のブレードが風を受け難い向きにピッチ角を調整することを特徴とするウィンドファーム。 A first wind power generator that receives wind to generate electricity;
A wind farm comprising at least two wind power generators, including a second wind power generator installed at a position different from the first wind power generator,
Each of the first wind power generator and the second wind power generator includes a communication device,
When a trip phenomenon occurs in the first wind power generator, the communication device transmits predetermined information from the first wind power generator to the second wind power generator,
A wind farm characterized in that, based on the predetermined information, the pitch angle is adjusted in a direction in which the blades of the second wind turbine generator are unlikely to receive wind.
前記所定の情報は、前記第1の風力発電装置のトリップ情報であることを特徴とするウィンドファーム。 A wind farm according to claim 7,
The wind farm according to claim 1, wherein the predetermined information is trip information of the first wind power generator.
前記所定の情報は、さらに前記第1の風力発電装置に設けられた風向風速計により計測される風向情報を含むことを特徴とするウィンドファーム。 A wind farm according to claim 8,
The wind farm, wherein the predetermined information further includes wind direction information measured by an anemometer provided in the first wind power generator.
前記所定の情報は、さらに前記第1の風力発電装置に設けられた風向風速計により計測される風速情報を含むことを特徴とするウィンドファーム。 A wind farm according to claim 8,
The wind farm according to claim 1, wherein the predetermined information further includes wind speed information measured by an anemometer provided in the first wind power generator.
前記所定の情報に基づき調整されるピッチ角は、前記第2の風力発電装置のブレードが風向に対して略平行となるフルフェザーであることを特徴とするウィンドファーム。 A wind farm according to any one of claims 7 to 10,
The wind farm characterized in that the pitch angle adjusted based on the predetermined information is a full feather in which the blades of the second wind power generator are substantially parallel to the wind direction.
前記所定の情報に基づき調整されるピッチ角は、前記第2の風力発電装置のブレードが風向に対して略平行となるフルフェザーよりも風を受けやすいファイン側の角度であることを特徴とするウィンドファーム。 A wind farm according to any one of claims 7 to 10,
The pitch angle adjusted based on the predetermined information is an angle on the fine side where the blade of the second wind power generator is more susceptible to wind than a full feather where the blade is substantially parallel to the wind direction. Wind farm.
風上側の風力発電装置にトリップ現象が生じた場合、所定の情報を風下側の風力発電装置に伝送し、
当該所定の情報に基づき、前記風下側の風力発電装置のブレードが風を受け難い向きにピッチ角を調整することを特徴とするウィンドファームの制御方法。 A wind farm control method comprising at least two wind power generators,
When a trip phenomenon occurs in the wind power generator on the leeward side, predetermined information is transmitted to the wind power generator on the leeward side,
A wind farm control method characterized in that, based on the predetermined information, the pitch angle is adjusted in a direction in which the blades of the wind power generator on the leeward side hardly receive wind.
前記所定の情報は、当該ウィンドファームの監視システムを介して、前記風上側の風力発電装置から前記風下側の風力発電装置に伝送されることを特徴とするウィンドファームの制御方法。 A wind farm control method according to claim 13,
The wind farm control method, wherein the predetermined information is transmitted from the windward wind power generator to the leeward wind power generator via the wind farm monitoring system.
前記風下側の風力発電装置は、少なくとも2基以上設置され、
前記監視システムにおいて、前記所定の情報に基づき、ピッチ角を調整する風下側の風力発電装置を選択することを特徴とするウィンドファームの制御方法。 A wind farm control method according to claim 14,
At least two or more wind power generators on the leeward side are installed,
In the monitoring system, a wind farm control method that selects a leeward wind turbine generator for adjusting a pitch angle based on the predetermined information.
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