JP2018109369A - Wind farm and operational method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To optimize the power generation output of the existing wind farm without changing the function of a local control device.SOLUTION: A wind farm comprises: a plurality of wind turbines; a plurality of local control devices respectively provided for the plurality of wind turbines for controlling at least one of over speed or over power of each wind turbine, and control of cut-out control of each wind turbine; and a wind farm control device which performs optimization processing of the plurality of wind turbines and is configured to give at least one of the limit value related to the pitch angle or output of each wind turbine and the command value related to the azimuth angle or wind direction deviation to each local control device based on the result of the optimization processing.SELECTED DRAWING: Figure 14

Description

本発明は、ウィンドファーム及びその運転方法に関する。   The present invention relates to a wind farm and an operating method thereof.

従来、複数の風力発電装置(以下、風車とする)で発電を行うウィンドファームでは、風上側に配置される前方風車に対して、風下側に配置される後方風車は通常、前方風車の後流すなわちウェイクの影響により前方風車と比較して発電出力が小さくなる。このため、各々の風車において創出される発電出力の合計であるウィンドファーム全体の出力を最適化するべく、種々の運転方法や制御方法が提案されている。   Conventionally, in a wind farm that generates power with a plurality of wind turbine generators (hereinafter referred to as wind turbines), the rear wind turbine disposed on the leeward side is usually the wake of the front wind turbine relative to the front wind turbine disposed on the windward side. That is, the power generation output is smaller than that of the front windmill due to the influence of the wake. For this reason, various operation methods and control methods have been proposed in order to optimize the output of the entire wind farm, which is the total power generation output generated in each windmill.

例えば、特許文献1には、ウィンドファームの出力最適化に関する発明が開示されている。具体的に、特許文献1の技術では、中央制御装置において風向別に各風車のウェイクモードを定義して修正ピッチ角を決定して各風車のローカル制御装置に与え、各風車では中央制御装置により決定されて与えられた修正ピッチ角に従って制御が行われる。   For example, Patent Document 1 discloses an invention related to output optimization of a wind farm. Specifically, in the technique of Patent Document 1, the wake mode of each wind turbine is defined for each wind direction in the central control device, the corrected pitch angle is determined and given to the local control device of each wind turbine, and is determined by the central control device for each wind turbine. Then, control is performed according to the given corrected pitch angle.

米国特許公開第2016/0230741号明細書US Patent Publication No. 2016/0230741

ところで、特許文献1には、ローカル制御装置に対して修正ピッチ角を与えると記載されているが、中央制御装置からローカル制御装置に不適切な翼ピッチ角が指令された場合は風車に異常が発生することも考えられるため、翼ピッチ角に関する指令を中央制御装置(ウィンドファーム制御装置)からローカル制御装置に与えることは風車の安全面の観点から望ましくない。また、上記特許文献1は、既設のウィンドファームに対して該ウィンドファームの発電出力を最適化する制御装置を追加設置する技術について何ら開示されていない。   By the way, Patent Document 1 describes that a corrected pitch angle is given to the local control device. However, if an inappropriate blade pitch angle is commanded from the central control device to the local control device, there is an abnormality in the wind turbine. Since it may be generated, it is not desirable from the viewpoint of the safety of the windmill to give a command related to the blade pitch angle from the central control device (wind farm control device) to the local control device. Moreover, the said patent document 1 is not disclosed at all about the technique of installing additionally the control apparatus which optimizes the electric power generation output of this wind farm with respect to the existing wind farm.

上述した問題に鑑み、本発明の少なくとも一実施形態は、ローカル制御装置の機能を変更することなく、既設のウィンドファームの発電出力を最適化することを目的とする。   In view of the above-described problems, at least one embodiment of the present invention aims to optimize the power generation output of an existing wind farm without changing the function of the local control device.

(1)本発明の少なくとも一実施形態に係るウィンドファームは、
複数の風車と、
前記複数の風車に対してそれぞれ設けられ、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うための複数のローカル制御装置と、
前記複数の風車の最適化処理を行うとともに、前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを各々の前記ローカル制御装置に与えるように構成されたウィンドファーム制御装置と、
を備える。
(1) A wind farm according to at least one embodiment of the present invention includes:
Multiple windmills,
A plurality of wind turbines each provided for each of the plurality of wind turbines to prevent at least one of overspeed or over power of each of the wind turbines, or to perform at least one control of cutout control of each of the wind turbines. A local control unit;
Performing optimization processing of the plurality of wind turbines, and at least one of a limit value related to the pitch angle or output of each wind turbine or a command value related to azimuth angle or wind direction deviation based on the result of the optimization processing A wind farm controller configured to provide to the local controller of
Is provided.

上記(1)の構成によれば、複数の風車に対応付けてそれぞれ設けられた複数のローカル制御装置により、各風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各風車のカットアウト制御のうち少なくとも一方の制御が行われる。また、ウィンドファーム制御装置により、複数の風車の最適化処理が行われるとともに、該最適化処理の結果に基づいて各風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも1つが各ローカル制御装置に与えられる。つまり、ウィンドファーム制御装置から各ローカル制御装置に対して、各風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち少なくとも一方が与えられる。これにより、既設のウィンドファームに対して各ローカル制御装置の機能を変更することなく発電出力を最適化するウィンドファーム制御装置を追加設置することができる。したがって、既設のウィンドファームにおける各風車の安全性に影響を与えずに、各風車の最適化処理を通じてウィンドファームの総発電出力を改善することができる。   According to the configuration of (1) above, the control for preventing at least one of overspeed or overpower of each windmill or the cut of each windmill by the plurality of local control devices respectively provided in association with the plurality of windmills At least one of the out controls is performed. Further, the wind farm control device performs optimization processing of a plurality of wind turbines, and based on the result of the optimization processing, a limit value related to the pitch angle or output of each wind turbine, or a command value related to azimuth angle or wind direction deviation Is provided to each local controller. That is, at least one of the limit value related to the pitch angle or output of each windmill or the command value related to the azimuth angle or wind direction deviation is given from the wind farm control device to each local control device. Thereby, it is possible to additionally install a wind farm control device that optimizes the power generation output without changing the function of each local control device with respect to the existing wind farm. Therefore, the total power generation output of the wind farm can be improved through the optimization process of each wind turbine without affecting the safety of each wind turbine in the existing wind farm.

(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載のウィンドファームにおいて、
少なくとも前記複数のローカル制御装置からの情報収集を行うための中央制御ユニットと、
前記中央制御ユニットと前記複数のローカル制御装置との間に設けられるネットワークハブと、
をさらに備え、
前記ウィンドファーム制御装置は、前記ネットワークハブを介して前記複数のローカル制御装置に接続される。
(2) In some embodiments, in the wind farm described in (1) above,
A central control unit for collecting information from at least the plurality of local control devices;
A network hub provided between the central control unit and the plurality of local control devices;
Further comprising
The wind farm control device is connected to the plurality of local control devices via the network hub.

上記(2)の構成によれば、ウィンドファーム制御装置は、複数のローカル制御装置からの情報収集を行う中央制御ユニットとは別の制御装置として、ネットワークハブを介して複数のローカル制御装置にそれぞれ接続される。つまり、既設のウィンドファームにおける複数の風車にそれぞれ対応する複数のローカル制御装置、中央制御ユニット及びこれらの接続を集中的に中継するネットワークハブの機能を変更することなく、ネットワークハブにウィンドファーム制御装置を追加設置するという簡易な構成で、既設のウィンドファームの運転を最適化することができる。   According to the configuration of (2) above, the wind farm control device is connected to each of the plurality of local control devices via the network hub as a control device different from the central control unit that collects information from the plurality of local control devices. Connected. That is, without changing the functions of a plurality of local control devices, a central control unit, and a network hub that centrally relays these connections corresponding to a plurality of wind turbines in an existing wind farm, the wind farm control device is connected to the network hub. It is possible to optimize the operation of an existing wind farm with a simple configuration of additionally installing.

(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)に記載のウィンドファームにおいて、
各々の前記ローカル制御装置は、各々の前記風車の運転データの一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るように構成される。
(3) In some embodiments, in the wind farm described in (1) or (2) above,
Each of the local control devices is configured to perform a primary processing of operation data of each of the windmills and send a result of the primary processing to the wind farm control device.

上記(3)の構成によれば、各風車の運転データの一次処理が各々のローカル制御装置で行われ、該一次処理の結果がウィンドファーム制御装置に送られる。したがって、複数のローカル制御装置に接続されるウィンドファーム制御装置において各風車の運転データの一次処理を行う必要がない。これにより、ウィンドファーム制御装置における演算負荷を低減することができるため、最適化処理を円滑に行うことができる。   According to the configuration of (3) above, the primary processing of the operation data of each wind turbine is performed by each local control device, and the result of the primary processing is sent to the wind farm control device. Therefore, it is not necessary to perform primary processing of the operation data of each windmill in a wind farm control device connected to a plurality of local control devices. Thereby, since the calculation load in a wind farm control apparatus can be reduced, an optimization process can be performed smoothly.

(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れか1つに記載のウィンドファームにおいて、
前記ウィンドファーム制御装置は、
最適化対象の前記風車のうち少なくとも一つの設定変更風車の制御設定を変更するための設定変更部と、
最適化対象の前記風車のうち各々の前記設定変更風車よりも下流側に位置する1以上の風下側風車の各々について、前記設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記風下側風車に到達するまでの遅れ時間を算出するための遅れ時間算出部と、
前記最適化対象の前記風車の総出力を少なくとも含む評価値を求めるための評価値算出部と、
前記評価値に基づいて、前記最適化対象の前記風車のうち1以上の風車について制御設定を更新するための設定更新部と、
を含み、
前記評価値算出部は、前記設定変更風車の前記制御設定の変更時点から前記遅れ時間を経過した後の前記風下側風車の各々の出力を用いて前記最適化対象の前記風車の総出力を算出し、該総出力の算出結果から前記評価値を求める
ように構成される。
(4) In some embodiments, in the wind farm according to any one of (1) to (3) above,
The wind farm control device
A setting change unit for changing a control setting of at least one setting change wind turbine among the wind turbines to be optimized;
The influence of the change in the control setting of the setting change wind turbine reaches the leeward wind turbine for each of one or more leeward wind turbines located downstream of the setting change wind turbine among the wind turbines to be optimized. A delay time calculation unit for calculating the delay time until
An evaluation value calculation unit for obtaining an evaluation value including at least the total output of the wind turbine to be optimized;
A setting update unit for updating control settings for one or more wind turbines among the wind turbines to be optimized based on the evaluation value;
Including
The evaluation value calculation unit calculates the total output of the wind turbine to be optimized using the output of each of the leeward wind turbines after the delay time has elapsed since the change of the control setting of the setting change wind turbine. The evaluation value is obtained from the calculation result of the total output.

ウィンドファームの運転を最適化する際の最適化目標(評価関数値)の算出においては、風車間の離隔距離と風速とから求められる時間遅れを考慮することが望ましい。
上記(4)の構成によれば、最適化対象の風車のうち設定変更風車の制御設定が設定変更部により変更されると、設定変更風車の下流側に位置する1以上の風下側風車の各々について、設定変更風車に加えられた設定変更の影響が各々の風下側風車に到達するまでの遅れ時間が遅れ時間算出部によって算出される。また、評価値算出部により、設定変更風車の制御設定の変更時点から遅れ時間を経過した後における風下側風車の各々の出力を用いて最適化対象の風車の総出力が算出され、該総出力の算出結果に基づいて評価値が求められる。そして、評価値算出部によって求められた評価値に基づき、設定更新部が、最適化対象の風車のうち1以上の風車について制御設定を更新する。したがって、上流側風車に加えられた設定変更の影響が、下流側風車に到達するタイミングにおける風下側風車の出力を考慮して求められた評価値に基づいて該下流側風車の制御設定が変更されるため、ウィンドファームの実情に則したより適切な評価値を得ることができる。これにより、上流側風車に加えた設定変更による下流側風車への影響の遅れ時間を適切に考慮しながら、ウィンドファーム全体の発電総出力の最適化目標を設定することが可能となる。さらに、既設のウィンドファームに対してこのような制御装置を追加適用することにより、小規模の改造で効果的にウィンドファームの出力最適化を実現することができる。
In calculating the optimization target (evaluation function value) when optimizing the operation of the wind farm, it is desirable to consider the time delay obtained from the separation distance between the wind turbines and the wind speed.
According to the configuration of the above (4), when the control setting of the setting change wind turbine among the optimization target wind turbines is changed by the setting change unit, each of the one or more leeward wind turbines located on the downstream side of the setting change wind turbine. , The delay time until the influence of the setting change applied to the setting change wind turbine reaches each leeward wind turbine is calculated by the delay time calculation unit. Further, the evaluation value calculation unit calculates the total output of the wind turbine to be optimized using the outputs of the leeward wind turbines after the delay time has elapsed from the change of the control setting of the setting change wind turbine, and the total output An evaluation value is obtained based on the calculation result. And based on the evaluation value calculated | required by the evaluation value calculation part, a setting update part updates a control setting about one or more windmills among the optimization target windmills. Therefore, the control setting of the downstream wind turbine is changed based on the evaluation value obtained in consideration of the output of the leeward wind turbine at the timing when the setting change applied to the upstream wind turbine reaches the downstream wind turbine. Therefore, it is possible to obtain a more appropriate evaluation value in accordance with the actual situation of the wind farm. This makes it possible to set an optimization target for the total power output of the entire wind farm while appropriately considering the delay time of the influence on the downstream wind turbine due to the setting change applied to the upstream wind turbine. Furthermore, by additionally applying such a control device to an existing wind farm, the output optimization of the wind farm can be effectively realized with a small-scale modification.

(5)幾つかの実施形態では、上記(4)に記載のウィンドファームにおいて、
前記ウィンドファーム制御装置は、前記複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を開始するように前記複数のローカル制御装置にデータ処理開始指令を送るためのデータ処理開始指令部を含み、
各々の前記ローカル制御装置は、各々の前記風車の前記運転データの前記一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るように構成される。
(5) In some embodiments, in the wind farm described in (4) above,
The wind farm control device includes a data processing start command unit for sending a data processing start command to the plurality of local control devices so as to start primary processing of operation data including outputs of the plurality of wind turbines,
Each of the local control devices is configured to perform the primary processing of the operation data of each of the wind turbines and send a result of the primary processing to the wind farm control device.

上記(5)の構成によれば、データ処理開始指令部により送信されたデータ処理開始指令に応じて、各ローカル制御装置が、複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を行い、該一次処理の結果が各ローカル制御装置からウィンドファーム制御装置に送信される。これにより、ウィンドファーム制御装置の操作者は、必要に応じて必要なタイミングで各風車の運転データを収集することができるとともに、収集した一次処理の結果に基づき、例えば、ピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち少なくとも1つを各ローカル制御装置に送信することができる。   According to the configuration of (5) above, each local control device performs primary processing of operation data including outputs of a plurality of wind turbines according to the data processing start command transmitted by the data processing start command unit, and the primary processing The result of the processing is transmitted from each local control device to the wind farm control device. Thereby, the operator of the wind farm control device can collect the operation data of each wind turbine at a necessary timing as necessary, and, for example, based on the collected result of the primary processing, for example, restrictions on the pitch angle or the output. At least one of the value or the command value related to the azimuth angle or the wind direction deviation can be transmitted to each local control device.

(6)幾つかの実施形態では、上記(4)又は(5)に記載のウィンドファームにおいて、
前記少なくとも一つの設定変更風車は、
第1設定変更風車と、
前記第1設定変更風車よりも下流側に位置する第2設定変更風車と、
を含み、
前記設定変更部は、
前記第1設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記第2設定変更風車に到達するまで、前記第2設定変更風車の前記制御設定の前回値を保持し、
前記第1設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記第2設定変更風車に到達したとき、前記第2設定変更風車の前記制御設定を変更する
ように構成される。
(6) In some embodiments, in the wind farm described in (4) or (5) above,
The at least one setting change windmill is:
A first setting change windmill;
A second setting change wind turbine located downstream of the first setting change wind turbine;
Including
The setting change unit
Until the influence of the change of the control setting of the first setting change wind turbine reaches the second setting change wind turbine, the previous value of the control setting of the second setting change wind turbine is held,
When the influence of the change of the control setting of the first setting change wind turbine reaches the second setting change wind turbine, the control setting of the second setting change wind turbine is changed.

上記(6)の構成によれば、第1設定変更風車における制御設定の変更の影響が、該第1設定変更風車よりも風向の下流側に位置する第2設定変更風車に到達するまで、第2設定変更風車では前回の制御設定値が保持される。つまり、第1設定変更風車における制御設定の変更の影響が第2設定変更風車に到達するまでの遅れ時間が経過する前には第2設定変更風車の制御設定が変更されることがなく、上記遅れ時間が経過した後に第2設定変更風車の制御設定が変更される。したがって、第1設定変更風車に対する制御設定の変更の影響に対して、第2設定変更風車の設定変更による改善効果が表れ得る適切なタイミングで第2設定変更風車の制御設定を変更することができる。また、遅れ時間の経過前に第2設定変更風車の制御設定を変更することによる出力減少の可能性を低減することができる。これにより、ウィンドファーム全体の発電総出力の最適化を図ることができる。   According to the configuration of (6) above, until the influence of the change in the control setting in the first setting change wind turbine reaches the second setting change wind turbine located downstream of the first setting change wind turbine. In the 2-setting change wind turbine, the previous control set value is held. That is, the control setting of the second setting change wind turbine is not changed before the delay time until the influence of the change of the control setting in the first setting change wind turbine reaches the second setting change wind turbine. The control setting of the second setting change wind turbine is changed after the delay time has elapsed. Accordingly, the control setting of the second setting change wind turbine can be changed at an appropriate timing with respect to the influence of the control setting change on the first setting change wind turbine at an appropriate timing at which the improvement effect due to the setting change of the second setting change wind turbine can appear. . Moreover, the possibility of the output reduction by changing the control setting of the 2nd setting change windmill before progress of delay time can be reduced. As a result, the total power generation output of the entire wind farm can be optimized.

(7)幾つかの実施形態では、上記(4)乃至(6)の何れか1つに記載のウィンドファームにおいて、
前記制御設定は、各々の前記風車の発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも一つを含む。
(7) In some embodiments, in the wind farm according to any one of (4) to (6) above,
The control setting includes at least one of a power generation output command, a pitch angle command, or an azimuth command for each of the wind turbines.

上記(7)の構成によれば、設定変更部により変更される設定変更風車の制御設定には各々の風車の発電出力指令、ピッチ角又は方位指令のうち1以上が含まれる。つまり、各々の風車の発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも1つを含む制御設定の変更による影響が下流側風車に到達するまでの遅れ時間を適切に考慮しながら、ウィンドファーム全体の発電総出力の最適化を図ることができる。   According to the configuration of (7) above, the control setting of the setting change wind turbine changed by the setting changing unit includes one or more of the power generation output command, pitch angle or direction command of each wind turbine. In other words, while appropriately considering the delay time until the influence of the change in the control setting including at least one of the power generation output command, the pitch angle command, or the direction command of each wind turbine reaches the downstream wind turbine, The total power output can be optimized.

(8)本発明の少なくとも一実施形態に係るウィンドファームの運転方法は、
複数の風車と、前記複数の風車に対してそれぞれ設けられる複数のローカル制御装置と、前記複数の風車の最適化処理を行うためのウィンドファーム制御装置と、を備えるウィンドファームの運転方法であって、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うステップと、
前記ウィンドファーム制御装置により前記複数の風車の最適化処理を行うステップと、
前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを前記ウィンドファーム制御装置から各々の前記ローカル制御装置に与えるステップと、
を備える。
(8) A wind farm operating method according to at least one embodiment of the present invention includes:
A wind farm operating method comprising: a plurality of wind turbines; a plurality of local control devices provided for the plurality of wind turbines; respectively; and a wind farm control device for performing optimization processing of the plurality of wind turbines. ,
Performing at least one of control of preventing at least one of overspeed or overpower of each of the wind turbines, or cutout control of each of the wind turbines, by each of the local control devices;
Performing the optimization process of the plurality of wind turbines by the wind farm control device;
Based on the result of the optimization process, at least one of a limit value related to the pitch angle or output of each windmill or a command value related to azimuth angle or wind direction deviation is sent from the wind farm control device to each local control device. Giving step,
Is provided.

上記(8)の構成によれば、複数の風車に対応付けてそれぞれ設けられた複数のローカル制御装置により、各風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各風車のカットアウト制御のうち少なくとも一方の制御が行われる。また、ウィンドファーム制御装置により、複数の風車の最適化処理が行われるとともに、該最適化処理の結果に基づいて各風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも1つが各ローカル制御装置に与えられる。つまり、ウィンドファーム制御装置から各ローカル制御装置に対して、各風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち1以上が与えられる。これにより、既設のウィンドファームに対して各ローカル制御装置の機能を変更することなく発電出力を最適化するウィンドファーム制御装置を追加設置することができる。したがって、既設のウィンドファームにおける各風車の安全性に影響を与えずに、各風車の最適化処理を通じてウィンドファームの総発電出力を改善することができる。   According to the configuration of (8) above, the control for preventing at least one of overspeed or overpower of each windmill or the cut of each windmill by the plurality of local control devices respectively provided in association with the plurality of windmills. At least one of the out controls is performed. Further, the wind farm control device performs optimization processing of a plurality of wind turbines, and based on the result of the optimization processing, a limit value related to the pitch angle or output of each wind turbine, or a command value related to azimuth angle or wind direction deviation Is provided to each local controller. In other words, one or more of the limit value related to the pitch angle or output of each wind turbine or the command value related to the azimuth angle or wind direction deviation is given from the wind farm control device to each local control device. Thereby, it is possible to additionally install a wind farm control device that optimizes the power generation output without changing the function of each local control device with respect to the existing wind farm. Therefore, the total power generation output of the wind farm can be improved through the optimization process of each wind turbine without affecting the safety of each wind turbine in the existing wind farm.

(9)幾つかの実施形態では、上記(8)に記載のウィンドファームの運転方法において、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車の運転データの一次処理を行うステップと、
前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るステップと、を備える。
(9) In some embodiments, in the wind farm operating method according to (8) above,
Performing a primary process of operation data of each of the wind turbines by each of the local control devices;
Sending the result of the primary processing to the wind farm control device.

上記(9)の構成によれば、各風車の運転データの一次処理が各々のローカル制御装置で行われ、該一次処理の結果がウィンドファーム制御装置に送られる。したがって、複数のローカル制御装置に接続されるウィンドファーム制御装置において各風車の運転データの一次処理を行う必要がない。これにより、ウィンドファーム制御装置における演算負荷を低減することができるため、最適化処理を円滑に行うことができる。   According to the configuration of (9) above, the primary processing of the operation data of each windmill is performed by each local control device, and the result of the primary processing is sent to the wind farm control device. Therefore, it is not necessary to perform primary processing of the operation data of each windmill in a wind farm control device connected to a plurality of local control devices. Thereby, since the calculation load in a wind farm control apparatus can be reduced, an optimization process can be performed smoothly.

(10)幾つかの実施形態では、上記(8)又は(9)に記載のウィンドファームの運転方法において、
前記最適化処理を行うステップでは、
最適化対象の前記風車のうち少なくとも一つの設定変更風車の制御設定を変更し、
最適化対象の前記風車のうち各々の前記設定変更風車よりも下流側に位置する1以上の風下側風車の各々について、前記設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記風下側風車に到達するまでの遅れ時間を算出し、
前記最適化対象の前記風車の総出力を少なくとも含む評価値を求め、
前記評価値に基づいて、前記最適化対象の前記風車のうち1以上の風車について制御設定を更新するとともに、
前記評価値を求める際、前記設定変更風車の前記制御設定の変更時点から前記遅れ時間を経過した後の前記風下側風車の各々の出力を用いて前記最適化対象の前記風車の総出力を算出し、該総出力の算出結果から前記評価値を求める。
(10) In some embodiments, in the wind farm operating method according to (8) or (9) above,
In the step of performing the optimization process,
Change the control setting of at least one setting change wind turbine among the wind turbines to be optimized,
The influence of the change in the control setting of the setting change wind turbine reaches the leeward wind turbine for each of one or more leeward wind turbines located downstream of the setting change wind turbine among the wind turbines to be optimized. Calculate the delay time until
Obtain an evaluation value including at least the total output of the wind turbine to be optimized,
Based on the evaluation value, while updating control settings for one or more windmills among the windmills to be optimized,
When obtaining the evaluation value, the total output of the wind turbine to be optimized is calculated using the output of each of the leeward wind turbines after the delay time has elapsed since the change of the control setting of the setting change wind turbine. Then, the evaluation value is obtained from the calculation result of the total output.

上記(10)の構成によれば、最適化対象の風車のうち設定変更風車の制御設定が変更されると、設定変更風車の下流側に位置する1以上の風下側風車の各々について、設定変更風車に加えられた設定変更の影響が各々の風下側風車に到達するまでの遅れ時間が算出される。また、設定変更風車の制御設定の変更時点から遅れ時間を経過した後における風下側風車の各々の出力を用いて最適化対象の風車の総出力が算出され、該総出力の算出結果に基づいて評価値が求められる。そして、求められた評価値に基づいて、最適化対象の風車のうち1以上の風車について制御設定が更新される。したがって、上流側風車に加えられた設定変更の影響が、下流側風車に到達するタイミングにおける風下側風車の出力を考慮して求められた評価値に基づいて該下流側風車の制御設定が変更されるため、ウィンドファームの実情に則したより適切な評価値を得ることができる。これにより、上流側風車に加えた設定変更による下流側風車への影響を適切に考慮しながら、ウィンドファーム全体の発電総出力の最適化目標を設定することが可能となる。   According to the configuration of (10) above, when the control setting of the setting change wind turbine among the optimization target wind turbines is changed, the setting change is made for each of the one or more leeward wind turbines located on the downstream side of the setting change wind turbine. A delay time until the influence of the setting change applied to the windmills reaches each leeward windmill is calculated. Further, the total output of the wind turbine to be optimized is calculated using the output of each leeward wind turbine after a delay time has elapsed from the time when the control setting of the setting change wind turbine is changed, and based on the calculation result of the total output An evaluation value is obtained. Then, based on the obtained evaluation value, the control setting is updated for one or more wind turbines among the wind turbines to be optimized. Therefore, the control setting of the downstream wind turbine is changed based on the evaluation value obtained in consideration of the output of the leeward wind turbine at the timing when the setting change applied to the upstream wind turbine reaches the downstream wind turbine. Therefore, it is possible to obtain a more appropriate evaluation value in accordance with the actual situation of the wind farm. This makes it possible to set an optimization target for the total power output of the entire wind farm while appropriately taking into account the influence on the downstream wind turbine due to the setting change applied to the upstream wind turbine.

(11)幾つかの実施形態では、上記(10)に記載のウィンドファームの運転方法において、
前記ウィンドファーム制御装置は、前記複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を開始するように前記複数のローカル制御装置にデータ処理開始指令を送り、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車の前記運転データの前記一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送る、ように構成されてもよい。
(11) In some embodiments, in the wind farm operating method according to (10) above,
The wind farm control device sends a data processing start command to the plurality of local control devices so as to start primary processing of operation data including outputs of the plurality of wind turbines,
Each local control device may be configured to perform the primary processing of the operation data of each windmill and send the result of the primary processing to the wind farm control device.

上記(11)の構成によれば、ウィンドファーム制御装置により送信されたデータ処理開始指令に応じて、各ローカル制御装置が、複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を行い、該一次処理の結果が各ローカル制御装置からウィンドファーム制御装置に送信される。これにより、ウィンドファーム制御装置の操作者は、必要に応じて必要なタイミングで各風車の運転データを収集することができるとともに、収集した一次処理の結果に基づき、例えば、ピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち少なくとも1つを各ローカル制御装置に送信することができる。   According to the configuration of (11) above, in response to the data processing start command transmitted by the wind farm control device, each local control device performs primary processing of operation data including outputs of a plurality of wind turbines, and the primary processing Is sent from each local control device to the wind farm control device. Thereby, the operator of the wind farm control device can collect the operation data of each wind turbine at a necessary timing as necessary, and, for example, based on the collected result of the primary processing, for example, restrictions on the pitch angle or the output. At least one of the value or the command value related to the azimuth angle or the wind direction deviation can be transmitted to each local control device.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、ナセル重量を低減とともに組み立て性を向上させた再生可能エネルギー型発電装置を提供することできる。また、本発明の少なくとも一実施形態によれば、組み立て性を向上させた再生可能エネルギー型発電装置の組み立て方法を提供することができる。   According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a renewable energy type power generator that reduces the nacelle weight and improves the assemblability. Moreover, according to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a method for assembling a renewable energy type power generator with improved assemblability.

一実施形態に係るウィンドファームの構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the wind farm which concerns on one Embodiment. 一実施形態における風車の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the windmill in one Embodiment. 一実施形態におけるローカル制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the local control apparatus in one Embodiment. 一実施形態に係るウィンドファームの制御装置における制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system in the control apparatus of the wind farm which concerns on one Embodiment. 一実施形態におけるウィンドファームの制御方法による合計発電出力の向上を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the improvement of the total electric power generation output by the control method of the wind farm in one Embodiment. 一実施形態における基本的な制御法である同時摂動確率近似法(SPSA)の処理概念を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the processing concept of the simultaneous perturbation probability approximation method (SPSA) which is the basic control method in one Embodiment. 一実施形態における基本的な制御法である多解像度同時摂動確率近似法(MR−SPSA)の処理概念を示す模式図であり、(a)は低解像度モードの一例を示し、(b)は高解像度モードの一例を示す。It is a schematic diagram which shows the processing concept of the multi-resolution simultaneous perturbation probability approximation method (MR-SPSA) which is the basic control method in one Embodiment, (a) shows an example of low-resolution mode, (b) is high An example of the resolution mode is shown. 一実施形態における制御設定、評価値及び更新アルゴリズムを示す図である。It is a figure which shows the control setting, evaluation value, and update algorithm in one Embodiment. 一実施形態に係るウィンドファームの制御装置による出力最適化処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the output optimization process by the control apparatus of the wind farm which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るウィンドファームの制御装置による出力最適化処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the output optimization process by the control apparatus of the wind farm which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るウィンドファームにおける風の伝達遅れを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the transmission delay of the wind in the wind farm which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るウィンドファームの制御装置による出力最適化処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the output optimization process by the control apparatus of the wind farm which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るウィンドファームの制御装置による出力最適化処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the output optimization process by the control apparatus of the wind farm which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るウィンドファームの制御装置による出力最適化処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the output optimization process by the control apparatus of the wind farm which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るウィンドファームの制御装置による出力最適化処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the output optimization process by the control apparatus of the wind farm which concerns on one Embodiment.

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely illustrative examples. Only.

図1はウィンドファームの構成例を示す図である。図2はウィンドファームを構成する風車の一例を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a wind farm. FIG. 2 is a view showing an example of a windmill constituting a wind farm.

図1に示すように、幾つかの実施形態に係るウィンドファーム1は、複数の風車T(T1〜Tn)と、各風車Tとそれぞれ信号線2を介して電気的に接続されたウィンドファーム・コントローラ10(ウィンドファームの制御装置)と、を備える。ウィンドファーム・コントローラ10は、複数の風車T1〜Tnを備えたウィンドファーム1の運転制御を司る。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム1は、複数の風車Tに対してそれぞれ設けられた複数のローカル制御装置LC(LC1〜LCn)を備えていてもよい。いくつかの実施形態において、ウィンドファーム1は、少なくとも複数のローカル制御装置LCからの情報収集を行うためのSCADAサーバ4(中央制御ユニット)と、該SCADAサーバ4と複数のローカル制御装置LCとの間に設けられたネットワークハブ3と、をさらに備えてもよい。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、ネットワークハブ3を介して複数のローカル制御装置LCに接続されてもよい。
以下、ウィンドファーム1を構成する風車T1〜T3の例を挙げた後、ローカル制御装置LC及びウィンドファーム・コントローラ10の詳細について説明する。なお、図1では複数の風車として3台の風車T1〜T3を例示しているが、ウィンドファーム1を構成する風車の数はこれに限定されず、任意の数(例えば、n又はN)であってよい。
As shown in FIG. 1, a wind farm 1 according to some embodiments includes a plurality of wind turbines T (T1 to Tn), wind farms electrically connected to the wind turbines T through signal lines 2, respectively. And a controller 10 (wind farm control device). The wind farm controller 10 controls operation of the wind farm 1 including a plurality of wind turbines T1 to Tn. In some embodiments, the wind farm 1 may include a plurality of local control devices LC (LC1 to LCn) provided for the plurality of wind turbines T, respectively. In some embodiments, the wind farm 1 includes a SCADA server 4 (central control unit) for collecting information from at least a plurality of local control devices LC, and the SCADA server 4 and the plurality of local control devices LC. And a network hub 3 provided therebetween. In some embodiments, the wind farm controller 10 may be connected to multiple local controllers LC via the network hub 3.
Hereinafter, after giving examples of the windmills T1 to T3 constituting the wind farm 1, details of the local control device LC and the wind farm controller 10 will be described. In FIG. 1, three wind turbines T1 to T3 are illustrated as a plurality of wind turbines. However, the number of wind turbines constituting the wind farm 1 is not limited to this, and an arbitrary number (for example, n or N). It may be.

幾つかの実施形態において、ウィンドファーム1の各風車T1〜T3は、図2に示すように、複数のブレード102及びそれらが取り付けられるハブ104で構成されるロータ105と、ハブ104に連結された主軸106と、主軸106の回転力を受けて駆動される発電機110とを備えていてもよい。幾つかの実施形態において、主軸106と発電機110とはドライブトレイン108及びその出力軸109を介して連結されていてもよい。幾つかの実施形態において、ドライブトレイン108は、主軸106の回転を増速するギア式の増速機を備えていてもよい。幾つかの実施形態において、ドライブトレイン108は、ギア式の増速機に替えて、油圧トランスミッションを備えていてもよい。他の実施形態では、ドライブトレイン108に代えて、主軸106と発電機110とが直接接続されたダイレクトドライブ方式であってもよい。   In some embodiments, each windmill T1 to T3 of the wind farm 1 is connected to the hub 104 and the rotor 105, which includes a plurality of blades 102 and a hub 104 to which they are attached, as shown in FIG. A main shaft 106 and a generator 110 driven by the rotational force of the main shaft 106 may be provided. In some embodiments, the main shaft 106 and the generator 110 may be connected via a drive train 108 and its output shaft 109. In some embodiments, the drive train 108 may include a gear-type gearbox that speeds up the rotation of the main shaft 106. In some embodiments, the drive train 108 may include a hydraulic transmission instead of a geared gearbox. In another embodiment, instead of the drive train 108, a direct drive system in which the main shaft 106 and the generator 110 are directly connected may be used.

ドライブトレイン108及び発電機110は、主軸軸受107を介して主軸106を回転自在に支持するナセル112に収納されていてもよい。ナセル112の底面を構成するナセル台板114は、ヨー旋回軸受118を介してタワー116によって支持されていてもよい。なお、ナセル台板114には、ヨーモータ21(図3参照)及びピニオンギアを有するヨー旋回機構119が固定されていてもよく、タワー116側に設けられたリングギアにヨー旋回機構119のピニオンギアを噛み合わせた状態でヨーモータ21を駆動することでナセル112をタワー116に対して旋回可能になっていてもよい。さらに、各ブレード102は、翼旋回軸受(不図示)を介してハブ104に支持されており、ハブ104内に設けられたピッチ駆動アクチュエータ23(図3参照)によってピッチ角が調節可能になっていてもよい。   The drive train 108 and the generator 110 may be housed in a nacelle 112 that rotatably supports the main shaft 106 via a main shaft bearing 107. The nacelle base plate 114 constituting the bottom surface of the nacelle 112 may be supported by the tower 116 via a yaw slewing bearing 118. A yaw turning mechanism 119 having a yaw motor 21 (see FIG. 3) and a pinion gear may be fixed to the nacelle base plate 114, and a pinion gear of the yaw turning mechanism 119 is attached to a ring gear provided on the tower 116 side. The nacelle 112 may be turned with respect to the tower 116 by driving the yaw motor 21 in a state where the two are engaged. Further, each blade 102 is supported by the hub 104 via a slewing bearing (not shown), and the pitch angle can be adjusted by a pitch drive actuator 23 (see FIG. 3) provided in the hub 104. May be.

なお、図2に示した構成例の風車Tにおいて、各種部品の損傷状態又は劣化状態を示す状態値が状態値検出センサ(例えば、図3に示す荷重センサ33等を含む)によって取得され、ウィンドファーム・コントローラ10に報告されるようになっている。
各風車T1〜T3の各種部品の状態値の具体例として、ブレード102の損傷状態又は劣化状態を示すものとしてブレード102の重量、各ブレード102間の重量アンバランス、ブレード102の振動等を挙げることができ、タワー116の損傷状態又は劣化状態を示すものとしてタワー116基部又はタワー116上部の疲労荷重やタワー116の振動等を挙げることができ、増速機や油圧トランスミッション等のドライブトレイン108の損傷状態又は劣化状態を示すものとして主軸軸受107や油圧ポンプの軸受の振動、主軸106の振動や振れ回り、油圧ポンプのピストン振動や振幅、油圧トランスミッションの効率等を挙げることができ、ナセル台板114やハブ104等の鋳物からなる部材の損傷状態又は劣化状態を示すものとして応力集中による疲労を挙げることができる。
In the wind turbine T having the configuration example shown in FIG. 2, state values indicating damage or deterioration states of various parts are acquired by a state value detection sensor (for example, including the load sensor 33 shown in FIG. 3), It is reported to the farm controller 10.
Specific examples of the state values of the various components of each windmill T1 to T3 include the weight of the blade 102, the weight imbalance between the blades 102, the vibration of the blade 102, etc. as indicating the damaged or degraded state of the blade 102. As an example of the damaged or deteriorated state of the tower 116, the fatigue load at the base of the tower 116 or the upper portion of the tower 116, the vibration of the tower 116, and the like can be given. Damage to the drive train 108 such as a gearbox or a hydraulic transmission Examples of the state or deterioration state include vibration of the main shaft bearing 107 and the hydraulic pump bearing, vibration and swing of the main shaft 106, piston vibration and amplitude of the hydraulic pump, efficiency of the hydraulic transmission, and the like. That shows damage or deterioration of cast or cast member such as hub 104 Mention may be made of the fatigue due to stress concentration in.

次に、ローカル制御装置LCの詳細について説明する。図3は、幾つかの実施形態にローカル制御装置LCにおける制御系の構成を示すブロック図である。
図3に示すように、幾つかの実施形態において、ローカル制御装置LCは、例えば、コンピュータであり、CPU51、該CPU51が実行する各種プログラムやテーブル等のデータを記憶するための記憶部としてのROM(Read Only Memory)53、各プログラムを実行する際の展開領域や演算領域等のワーク領域として機能するRAM(Random Access Memory)52の他、図示しない大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ(HDD)、通信ネットワークに接続するための通信インターフェース、及び外部記憶装置が装着されるアクセス部などを備えていてもよい。これらは全て、バス54を介して接続されており、バス54は信号線2(図1参照)及びネットワークハブ3を介してウィンドファーム・コントローラ10及びSCADAサーバ4と電気的に接続されている。更に、ウィンドファーム・コントローラ10は、例えば、キーボードやマウス等からなる入力部(図示省略)及びデータを表示する液晶表示装置等からなる表示部(図示省略)等と接続されていてもよい。
Next, details of the local control device LC will be described. FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a control system in the local control device LC according to some embodiments.
As shown in FIG. 3, in some embodiments, the local control device LC is, for example, a computer, and a CPU 51 and a ROM as a storage unit for storing data such as various programs executed by the CPU 51 and tables. (Read Only Memory) 53, a RAM (Random Access Memory) 52 functioning as a work area such as a development area and a calculation area when executing each program, a hard disk drive (HDD) as a large capacity storage device (not shown), A communication interface for connecting to a communication network and an access unit to which an external storage device is attached may be provided. These are all connected via a bus 54, and the bus 54 is electrically connected to the wind farm controller 10 and the SCADA server 4 via the signal line 2 (see FIG. 1) and the network hub 3. Further, the wind farm controller 10 may be connected to, for example, an input unit (not shown) including a keyboard and a mouse, a display unit (not illustrated) including a liquid crystal display device that displays data, and the like.

幾つかの実施形態において、ローカル制御装置LCには、各風車T1〜T3に設けられた風向センサ31、風速センサ32及び荷重センサ33の各々から、それぞれ風向、風速及び荷重に関する検知信号が送信されてもよい。上記の荷重センサ33は、例えば、主軸軸受107やタワー116等、装置荷重や風による負荷が作用する場所に1つ以上設置されていてもよい。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、バス14及び信号線2を介してヨーモータ21、ヨーブレーキ駆動アクチュエータ22、ピッチ駆動アクチュエータ23及びピッチブレーキ駆動アクチュエータ24と電気的に接続されていてもよい。   In some embodiments, the local control device LC is transmitted with detection signals relating to the wind direction, the wind speed, and the load from each of the wind direction sensor 31, the wind speed sensor 32, and the load sensor 33 provided in each of the wind turbines T1 to T3. May be. One or more of the load sensors 33 may be installed in a place where an apparatus load or a wind load acts, such as the spindle bearing 107 or the tower 116. In some embodiments, the wind farm controller 10 is electrically connected to the yaw motor 21, the yaw brake drive actuator 22, the pitch drive actuator 23, and the pitch brake drive actuator 24 via the bus 14 and the signal line 2. Also good.

幾つかの実施形態において、ROM13には、後述する安全制御プログラム55が格納されていてもよい。   In some embodiments, the ROM 13 may store a safety control program 55 described later.

続いて、ウィンドファーム・コントローラ10の詳細について説明する。
図4は、幾つかの実施形態に係るウィンドファーム・コントローラ10(ウィンドファームの制御装置)における制御系の構成を示すブロック図である。
図4に示すように、幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、例えば、コンピュータであり、CPU11、該CPU11が実行する各種プログラムやテーブル等のデータを記憶するための記憶部としてのROM13、各プログラムを実行する際の展開領域や演算領域等のワーク領域として機能するRAM12の他、図示しない大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ(HDD)、通信ネットワークに接続するための通信インターフェース、及び外部記憶装置が装着されるアクセス部などを備えていてもよい。幾つかの実施形態では、ウィンドファーム・コントローラ10は、後述する制御設定を更新する工程で得られた最適な制御設定を風況パラメータと関連付けて保存するデータベース19を含んでもよく、データベース19には発電出力分配テーブル(図示省略)等が格納されていてもよい。これらは全て、バス14を介して接続されており、バス14は信号線2(図1参照)を介してウィンドファーム1の各風車T1〜T3と電気的に接続されている。更に、ウィンドファーム・コントローラ10は、例えば、キーボードやマウス等からなる入力部(図示省略)及びデータを表示する液晶表示装置等からなる表示部(図示省略)等と接続されていてもよい。
Next, details of the wind farm controller 10 will be described.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a control system in the wind farm controller 10 (wind farm control device) according to some embodiments.
As shown in FIG. 4, in some embodiments, the wind farm controller 10 is, for example, a computer and serves as a CPU 11 and a storage unit for storing data such as various programs executed by the CPU 11 and tables. ROM 13, RAM 12 that functions as a work area such as a development area and a calculation area when executing each program, a hard disk drive (HDD) as a mass storage device (not shown), a communication interface for connection to a communication network, and An access unit to which an external storage device is attached may be provided. In some embodiments, the wind farm controller 10 may include a database 19 that stores the optimal control settings obtained in the process of updating the control settings described below in association with the wind condition parameters. A power generation output distribution table (not shown) or the like may be stored. These are all connected via a bus 14, and the bus 14 is electrically connected to each wind turbine T1 to T3 of the wind farm 1 via a signal line 2 (see FIG. 1). Further, the wind farm controller 10 may be connected to, for example, an input unit (not shown) including a keyboard and a mouse, a display unit (not illustrated) including a liquid crystal display device that displays data, and the like.

幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10には、各風車T1〜T3に設けられた風向センサ31、風速センサ32及び荷重センサ33の各々から、それぞれ風向、風速及び荷重に関する検知信号が送信されてもよい。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、バス14及び信号線2を介してヨーモータ21、ヨーブレーキ駆動アクチュエータ22、ピッチ駆動アクチュエータ23及びピッチブレーキ駆動アクチュエータ24と電気的に接続されていてもよい。   In some embodiments, the wind farm controller 10 receives detection signals related to the wind direction, wind speed, and load from the wind direction sensor 31, the wind speed sensor 32, and the load sensor 33 provided in each of the wind turbines T1 to T3. May be. In some embodiments, the wind farm controller 10 is electrically connected to the yaw motor 21, the yaw brake drive actuator 22, the pitch drive actuator 23, and the pitch brake drive actuator 24 via the bus 14 and the signal line 2. Also good.

幾つかの実施形態において、ROM13には、各風車T1〜T3の発電量からウィンドファーム1の全体出力を算出する出力算出プログラム15や、ウィンドファーム1の全体出力を最適化するための第1出力最適化プログラム16(運転制御プログラム)、第2出力最適化プログラム17(運転制御プログラム)及び第3出力最適化プログラム18(運転制御プログラム)が格納されていてもよい。これらのプログラムについては後述する。   In some embodiments, the ROM 13 includes an output calculation program 15 that calculates the entire output of the wind farm 1 from the power generation amount of each of the wind turbines T1 to T3, and a first output for optimizing the entire output of the wind farm 1. An optimization program 16 (operation control program), a second output optimization program 17 (operation control program), and a third output optimization program 18 (operation control program) may be stored. These programs will be described later.

ここで、幾つかの実施形態におけるウィンドファーム1の出力最適化処理について詳しく説明する。本明細書で説明する幾つかの実施形態におけるウィンドファームの最適化処理は、特定のパラメータに着目した最適化処理に限られず、種々の最適化処理に適用できる。具体的には、例えば、発電出力に着目した最適化処理であってもよい。他の実施形態では、例えば、各風車Tの機械的疲労を低減するための最適化処理等であってもよい。また、その際の最適化処理に用いる手法として、従来の最適化手法の1つである同時摂動確率近似法(SPSA)を用いてもよいし、これを発展させた多解像度同時摂動確率近似法(MR−SPSA)を用いてもよい。幾つかの実施形態では、MR−SPSAをベースに、さらに発展させた最適化処理を適用することにより、ウェイクの影響を考慮してウィンドファーム1全体の出力最適化が図られる。   Here, the output optimization process of the wind farm 1 in some embodiments will be described in detail. The optimization process of the wind farm in some embodiments described in this specification is not limited to the optimization process focusing on a specific parameter, and can be applied to various optimization processes. Specifically, for example, an optimization process focusing on the power generation output may be used. In another embodiment, for example, an optimization process for reducing mechanical fatigue of each wind turbine T may be used. Further, as a technique used for the optimization process at that time, a simultaneous perturbation probability approximation method (SPSA) which is one of the conventional optimization techniques may be used, or a multi-resolution simultaneous perturbation probability approximation method developed from this. (MR-SPSA) may be used. In some embodiments, the optimization of the output of the entire wind farm 1 can be achieved in consideration of the influence of wake by applying the further developed optimization process based on MR-SPSA.

まず、最適化手法の例として、同時摂動確率近似法(SPSA)及び多解像度同時摂動確率近似法(MR−SPSA)について説明する。   First, a simultaneous perturbation probability approximation method (SPSA) and a multi-resolution simultaneous perturbation probability approximation method (MR-SPSA) will be described as examples of optimization methods.

SPSAでは、ウィンドファーム1内に属する個々の風車Tの全てを夫々独立の制御対象とし、それぞれに独立のパラメータ設定値を用いて制御するいわゆる高解像度モードで制御が行われる(図5参照)。具体的には、各パラメータに対してランダム変数である正又は負の摂動を与えた後の評価値(評価関数)に基づき次の摂動を決定して与え、改善代がなくなるまで繰り返すという計算アルゴリズムに従って各風車Tの制御が行われる。   In SPSA, control is performed in a so-called high resolution mode in which all individual wind turbines T belonging to the wind farm 1 are controlled independently and controlled using independent parameter setting values (see FIG. 5). Specifically, a calculation algorithm that determines and gives the next perturbation based on the evaluation value (evaluation function) after giving a positive or negative perturbation, which is a random variable, to each parameter, and repeats it until there is no allowance for improvement The wind turbines T are controlled according to the following.

図6は、幾つかの実施形態における基本的な制御法である同時摂動確率近似法(SPSA)の処理概念を示す模式図である。幾つかの実施形態において、図6に示すプラント41は、例えば、複数の風車T1〜Tnを含むウィンドファーム1であってもよい。   FIG. 6 is a schematic diagram showing a processing concept of a simultaneous perturbation probability approximation method (SPSA) which is a basic control method in some embodiments. In some embodiments, the plant 41 shown in FIG. 6 may be, for example, a wind farm 1 including a plurality of windmills T1 to Tn.

一般に、ウィンドファーム1等の風力発電プラントは、再生可能エネルギーを利用した発電プラントであり、例えば、風向、風速、温度、湿度、空気密度…、等の風況が刻々と変化するため、制御対象を明確に特定することが困難とされる。   In general, a wind power plant such as wind farm 1 is a power plant that uses renewable energy. For example, wind conditions such as wind direction, wind speed, temperature, humidity, air density, etc. change every moment. It is difficult to specify clearly.

このため、幾つかの実施形態では、例えば、図6に示すように、プラント41(Plant)を伝達関数が不明な制御対象として、該プラント41に対するコントローラ40からの入力値(Measured input)と、該入力値を入力した際におけるプラント41からの出力値(Measured output)とを測定し、出力値がコントロール目標42(Control objective)に近づいたか否かに応じて次の入力値を決定するフィードバック制御が行われる。プラント41からの出力値はまた、コントローラ40への参照入力値と比較され、その差(Measured error)がコントローラ40及びコントロール目標42に入力される。   Therefore, in some embodiments, for example, as illustrated in FIG. 6, the plant 41 (Plant) is set as a control target whose transfer function is unknown, and an input value (Measured input) from the controller 40 to the plant 41, Feedback control that measures an output value (Measured output) from the plant 41 when the input value is input and determines the next input value depending on whether or not the output value approaches the control target 42 (Control objective). Is done. The output value from the plant 41 is also compared with a reference input value to the controller 40, and the difference (Measured error) is input to the controller 40 and the control target 42.

そして、繰り返し行われるループ制御の各ループ(以下、イタレーションとする)における制御結果(Control performance)がコントロール目標42から最適化ツール(Optimization tool)43に入力される。最適化ツール43は、第1イタレーションにおける制御結果の入力を受けて、次の第2イタレーションでのプラント41に対する入力値に関し、複数の制御パラメータに対して摂動を印加する。摂動は、最初の制御設定(例えば、θ)に対して、例えば、ランダム変数である+Δ又は−Δが与えられる。幾つかの実施形態では、摂動を与える際に、全ての最適化対象の風車Tに対して同時に摂動を与えてもよい。このようにすれば、ウィンドファーム1全体として最適な制御設定に、より短時間で迅速に到達することができ、ウィンドファーム1全体の総発電出力を短時間に改善することができる。 Then, a control result (Control performance) in each loop (hereinafter referred to as iteration) of the loop control repeatedly performed is input from the control target 42 to the optimization tool (Optimization tool) 43. The optimization tool 43 receives the control result in the first iteration and applies perturbations to a plurality of control parameters with respect to the input value to the plant 41 in the next second iteration. Perturbations first control settings (e.g., theta k) with respect to, for example, is a random variable + delta k or - [delta k is given. In some embodiments, when the perturbation is given, the perturbation may be given simultaneously to all the wind turbines T to be optimized. If it does in this way, the optimal control setting as the whole wind farm 1 can be reached quickly in a short time, and the total power generation output of the whole wind farm 1 can be improved in a short time.

続いて、上記の摂動と、該摂動が与えられた第2イタレーションの制御結果とから、最適化ツール43において評価値(評価関数L)の勾配が求められ、次の制御パラメータが決定され、次のイタレーションにおけるコントローラ40へのチューニングコマンドとしてコントローラ40に送られる。これを繰り返すことにより、最適解すなわち最適化された制御設定が探索される。   Subsequently, the gradient of the evaluation value (evaluation function L) is obtained in the optimization tool 43 from the above perturbation and the control result of the second iteration given the perturbation, and the next control parameter is determined. It is sent to the controller 40 as a tuning command to the controller 40 in the next iteration. By repeating this, an optimum solution, that is, an optimized control setting is searched.

一方、MR−SPSAでは、制御対象とすべき、ウィンドファーム1内に属する全風車T(例えば、N個)を、その総数未満(例えば、M個。但し、N>M)となる幾つかのグループに分け、同一グループ内の風車Tに対して同一のパラメータ設定値を用いて制御を行う低解像度モードと、個々の風車Tの全てを夫々独立の制御対象とし、それぞれに独立のパラメータ設定値を用いて制御する高解像度モードとを状況に応じて切り替え、各パラメータに対してランダム変数である正又は負の摂動を与えた後の評価値(評価関数)に基づき、次の摂動を決定して与え、改善代がなくなるまで繰り返すという計算アルゴリズムに従って各風車Tの制御が行われる。   On the other hand, in MR-SPSA, the number of all wind turbines T (for example, N) belonging to the wind farm 1 to be controlled is less than the total number (for example, M, where N> M). It is divided into groups, and the low resolution mode for controlling the wind turbines T in the same group using the same parameter setting values, and all the individual wind turbines T are set as independent control targets, and independent parameter setting values for each. Switch to the high-resolution mode controlled using, and determine the next perturbation based on the evaluation value (evaluation function) after giving positive or negative perturbation that is a random variable to each parameter. The wind turbines T are controlled according to a calculation algorithm that is repeated until the improvement cost is eliminated.

また、MR−SPSAでは、最適設定解を求める反復計算の各イタレーションにおいて、低解像度モードでは摂動成分として第1摂動成分Δk1が用いられ、高解像度モードでは摂動成分として第2摂動成分Δk2が用いられる。つまり、MR−SPSAでは第1摂動成分Δk1と第2摂動成分Δk2との何れか一方が摂動として与えられる。 In the MR-SPSA, in each iteration of the iterative calculation for obtaining the optimum setting solution, the first perturbation component Δ k1 is used as the perturbation component in the low resolution mode, and the second perturbation component Δ k2 is used as the perturbation component in the high resolution mode. Is used. That is, in MR-SPSA, one of the first perturbation component Δ k1 and the second perturbation component Δ k2 is given as perturbation.

上記MR−SPSAでは、最適設定解を求める反復計算の初期段階では制御モードを低解像度モードに設定し、例えば、ヨー旋回やピッチ角についてグループ毎に大まかな修正(制御設定値の更新)が行われる。そして、評価値の変化がある値以下となった際に制御モードが高解像度モードに切り替えられ、個々の風車について細部の微調整が行われる。これにより、最適設定に到達するまでの時間が短縮されてウィンドファーム全体の発電効率を上げることができる(図5参照)。   In the MR-SPSA, the control mode is set to the low resolution mode in the initial stage of the iterative calculation for obtaining the optimal setting solution, and for example, rough correction (update of the control setting value) is performed for each group with respect to the yaw rotation and the pitch angle. Is called. When the evaluation value changes below a certain value, the control mode is switched to the high resolution mode, and fine adjustment of details is performed for each windmill. As a result, the time required to reach the optimum setting is shortened, and the power generation efficiency of the entire wind farm can be increased (see FIG. 5).

図7(a)及び図7(b)は、幾つかの実施形態におけるウィンドファーム1の制御方法であって、基本的な制御法である多解像度同時摂動確率近似法(MR−SPSA)の処理概念を示す模式図であり、図7(a)は低解像度モードの一例を示し、図7(b)は高解像度モードの例を示す。図7(a)及び図7(b)に示すように、ウィンドファーム1は、例えば、図中の縦方向(Y方向とする)に4行、Y方向と直交する紙面横方向(X方向とする)に4列で配置された計16台の風車T1〜T16を含んでいてもよい。これらの風車T1〜T16は、X方向及びY方向において等間隔に配置されていてもよい。各風車T間の距離は、例えば、ロータ105の直系をDとしてDの倍数で表されてもよい。なお、説明の便宜上、図7(a)及び図7(b)中の各16台の風車には、それぞれ左上から右方向に順にT1〜T16の番号を付している。   FIG. 7A and FIG. 7B are control methods of the wind farm 1 in some embodiments, and processing of a multi-resolution simultaneous perturbation probability approximation method (MR-SPSA), which is a basic control method. FIG. 7A is a schematic diagram showing a concept, FIG. 7A shows an example of a low resolution mode, and FIG. 7B shows an example of a high resolution mode. As shown in FIGS. 7A and 7B, the wind farm 1 has, for example, four rows in the vertical direction (Y direction) in the figure, and the horizontal direction (X direction and X direction) perpendicular to the Y direction. In total, 16 wind turbines T1 to T16 arranged in four rows may be included. These windmills T1 to T16 may be arranged at equal intervals in the X direction and the Y direction. The distance between each windmill T may be represented by a multiple of D, where D is the direct system of the rotor 105, for example. For convenience of explanation, the 16 wind turbines in FIGS. 7A and 7B are numbered T1 to T16 in order from the upper left to the right.

いま、図の左下から右上方向(例えば、風向ベクトル(x,y)=(1,1))に向けて風が吹いているとする。
この場合、風上側すなわち風向の上流側に配置される前方の風車T(例えば、図7(a)中に破線で示す左下から3行3列の風車T5〜T7,T9〜T11及びT13〜T15をグループG1とする)に対して、風下側すなわち風向の下流側に配置される後方の風車T(例えば、図7(a)中に破線で示す最上段及び最右列の風車T1〜T4,T8,T12及びT16をグループG2とする)は通常、前方風車Tの後流すなわちウェイクの影響により、グループG1に含まれる風車Tと比較して各々の発電出力が小さくなる。そこで、図7(a)に示す低解像度モードでは、風上側に位置するグループG1内の各風車Tについては同グループG1内で同一の制御パラメータ(例えば、θk1)を用いて制御し、風下側に位置するグループG2内の各風車TについてもそれぞれグループG2内で同一の制御パラメータ(例えば、θk2)を用いて制御するように構成されてもよい。
なお、グループ化は上述したグループG1、G2に限られず、種々のパターンが有り得る。例えば、図7(a)中、左から吹く風に対しては、最左列の風車T1,T5,T9及びT13を少なくとも含むグループを上流側グループG1とし、最右列の風車T4,T8,T12及びT16を少なくとも含むグループを下流側グループG2としてもよい。さらに、その他のパターンでグループ化されていてもよい。
Now, it is assumed that the wind is blowing from the lower left to the upper right (eg, wind direction vector (x, y) = (1, 1)).
In this case, the wind turbine T in front of the windward side, that is, upstream of the wind direction (for example, wind turbines T5 to T7, T9 to T11, and T13 to T15 in three rows and three columns from the lower left shown by a broken line in FIG. 7A). To the group G1), the rear wind turbine T arranged on the leeward side, that is, the downstream side of the wind direction (for example, the wind turbines T1 to T4 in the uppermost and rightmost rows indicated by broken lines in FIG. 7A). (T8, T12, and T16 are group G2) Usually, the power generation output of each wind turbine T is smaller than that of the wind turbine T included in the group G1 due to the influence of the wake of the front wind turbine T, that is, the wake. Therefore, in the low resolution mode shown in FIG. 7A, the wind turbines T in the group G1 located on the windward side are controlled using the same control parameter (for example, θ k1 ) in the group G1, and the leeward Each wind turbine T in the group G2 located on the side may also be configured to be controlled using the same control parameter (for example, θ k2 ) in the group G2.
The grouping is not limited to the groups G1 and G2 described above, and there can be various patterns. For example, in FIG. 7A, for the wind blowing from the left, the group including at least the leftmost wind turbines T1, T5, T9 and T13 is the upstream group G1, and the rightmost wind turbines T4, T8, A group including at least T12 and T16 may be set as the downstream group G2. Furthermore, it may be grouped with other patterns.

一方、図7(b)に示す高解像度モードでは、全風車T(T1〜T16)のそれぞれが制御対象であり、各々の風車T1〜T16について、個別に独立した制御パラメータを用いて制御するように構成されてもよい。   On the other hand, in the high resolution mode shown in FIG. 7B, each of the wind turbines T (T1 to T16) is a control target, and each wind turbine T1 to T16 is controlled using individually independent control parameters. May be configured.

以上を踏まえ、例えば、上述した風車T1〜T16を制御対象として、風上側のグループG1と風下側のグループG2とにグループ分けして行われる低解像度モードでの処理について説明する。
幾つかの実施形態において、低解像度モードにおけるランダム変動をΔk1とし、高解像度モードにおけるランダム変動をΔk2とする。幾つかの実施形態において、Δk2は各要素が独立したランダム変数である。一方、低解像度モードにおけるΔk1の要素は、例えば、Δk11とΔk12の2つのみとなる。これは、各グループ(図7(a)に破線で示す)内の風車Tでは同一の制御設定を用いて制御されるからである。図7(a)の各風車T1〜T16における摂動Δk1は順に以下の式(1)のようになる。
Based on the above, for example, processing in the low resolution mode performed by grouping into the windward group G1 and the windward group G2 with the above-described windmills T1 to T16 as control targets will be described.
In some embodiments, let the random variation in the low resolution mode be Δ k1 and the random variation in the high resolution mode be Δ k2 . In some embodiments, Δ k2 is a random variable where each element is independent. On the other hand, elements of delta k1 in the low-resolution mode, for example, the only two delta k11 and delta k12. This is because the wind turbine T in each group (indicated by a broken line in FIG. 7A) is controlled using the same control setting. Figure 7 perturbation delta k1 in the wind turbine T1~T16 of (a) is represented by the following formula (1) in order.

[数1]
Δk1 =[Δk11 , Δk11 ,Δk11 ,Δk11 ,Δk12 ,Δk12 ,Δk12 ,Δk11 ,Δk12 ,Δk12 ,Δk12 ,Δk11 ,Δk12 ,Δk12, Δk12 ,Δk11 ・・・(1)
[Equation 1]
Δk1 = [ Δk11, Δk11, Δk11, Δk11, Δk12, Δk12, Δk12, Δk11, Δk12, Δk12, Δk12, Δk11, Δk12, Δk12, Δk12, Δk12 k11 ] T (1)

このとき、図8に示すように、例えば、制御設定は式(2)で表され、評価値Lは式(3)で表され、制御設定の更新アルゴリズムはそれぞれ式(4)〜(6)で表されるように設定されてもよい。
ここで、ak1、ak2、ck1、ck2はそれぞれゲインであり、Δk1、Δk2はそれぞれ無次元のランダム変数からなる摂動である。
つまり、幾つかの実施形態では、SPSAにおけるΔに代えてΔk1又はΔk2を用いる従来のMR−SPSAと異なり、SPSAにおけるΔに代えてΔk1及びΔk2を同時に用いて最適化制御が行われる。
At this time, as shown in FIG. 8, for example, the control setting is represented by Expression (2), the evaluation value L is represented by Expression (3), and the control setting update algorithms are represented by Expressions (4) to (6), respectively. It may be set as represented by
Here, a k1 , a k2 , c k1 , and c k2 are gains, respectively, and Δ k1 and Δ k2 are perturbations composed of dimensionless random variables.
In other words, in some embodiments, unlike the conventional MR-SPSA using delta k1 or delta k2 instead of delta k in SPSA, simultaneously optimizing the control with the delta k1 and delta k2 instead of delta k in SPSA Is done.

幾つかの実施形態では、上記の最適化制御により、例えば、図5に太線で示すように、ウィンドファーム1の全体出力について、最適化されるまでの時間が従来のSPSAやMR−SPSAと比較してより一層短縮される。これは、上述した幾つかの実施形態では、低解像度モードと高解像度モードとを常に併用して運転されるため、低解像度モードと高解像度モードとの切換タイミングを考慮する必要がなく、風の変化に対して常に最適な摂動が与えられる制御が行われることによるものである。
なお、風の変化が少なく定常状態が長時間確保される場合の高解像度モードでは、ある一定の風況条件において制御ループを繰り返し実行して最適な制御設定となるまで収束させることが望ましいが、実際のウィンドファーム1では、風が時々刻々と変化するため、必ずしも高解像度モードで最適な制御設定まで収束させる必要がない。むしろ、刻々と変化する風に常に追従しながら、可能な限り最適な制御設定に近い設定状態において常に運用することで、ウィンドファーム1全体として発電の総出力を最適化することができる。
In some embodiments, by the above-described optimization control, for example, as shown by a thick line in FIG. 5, the time until optimization of the entire output of the wind farm 1 is compared with that of the conventional SPSA or MR-SPSA. And further shortened. In some embodiments described above, since the low resolution mode and the high resolution mode are always used in combination, there is no need to consider the switching timing between the low resolution mode and the high resolution mode. This is due to the fact that control is always given an optimal perturbation to the change.
In the high resolution mode when the steady state is ensured for a long time with little wind change, it is desirable to repeatedly execute the control loop under a certain wind condition and converge until the optimal control setting is reached. In the actual wind farm 1, since the wind changes every moment, it is not always necessary to converge to the optimum control setting in the high resolution mode. Rather, the wind farm 1 as a whole can optimize the total output of power generation by always operating in a setting state close to the optimal control setting as much as possible while constantly following the ever-changing wind.

続いて、上述した構成により、幾つかの実施形態において実現されるウィンドファーム1の運転方法すなわち、ウィンドファーム・コントローラ10が第1出力最適化プログラム16を実行することで実現される出力最適化制御(出力最適化処理)について説明する。なお、以下の説明では、ウィンドファーム・コントローラ10が第1出力最適化プログラム16を実行することで行われる処理内容がすなわちウィンドファーム1の運転方法となる。   Subsequently, with the above-described configuration, the operation method of the wind farm 1 realized in some embodiments, that is, the output optimization control realized by the wind farm controller 10 executing the first output optimization program 16. (Output optimization processing) will be described. In the following description, the processing content performed by the wind farm controller 10 executing the first output optimization program 16 is the operation method of the wind farm 1.

幾つかの実施形態において、複数の風車Tを含むウィンドファーム1のウィンドファーム・コントローラ10は、ROM13に格納された第1出力最適化プログラム16を読み出してRAM12に展開し、これを実行することにより、例えば、図9に示すように、最適化対象の風車Tの各々の制御設定θに摂動Δを与える処理を実行する(ステップS1)。第1出力最適化プログラム16は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることで、最適化対象の風車Tの各々の制御設定に摂動を与えるための摂動付与部として機能する。次に、ウィンドファーム・コントローラ10は、上記摂動Δを与えた後で、最適化対象とされた風車Tの総出力を少なくとも含む評価値Lを求める処理を実行する(ステップS2)。出力最適化プログラム16は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることにより、摂動を与えた後、最適化対象の風車Tの総出力を少なくとも含む評価値Lを求めるための評価値算出部として機能する。そして、ウィンドファーム・コントローラ10は、評価値Lの勾配に基づいて、最適化対象の風車Tの各々について制御設定θを更新(ステップS3)する処理を実行してもよい。これにより、制御設定θが更新されてθk+1となる。出力最適化プログラム16は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることにより、評価値Lの勾配に基づいて、最適化対象の風車Tの各々について制御設定θを更新するための更新部として機能する。 In some embodiments, the wind farm controller 10 of the wind farm 1 including a plurality of wind turbines T reads the first output optimization program 16 stored in the ROM 13, expands it in the RAM 12, and executes it. , for example, as shown in FIG. 9, it executes the processing perturbing delta k to the control settings theta k for each wind turbine T to be optimized (step S1). The 1st output optimization program 16 functions as a perturbation provision part for giving a perturbation to each control setting of the optimization target windmill T by making the wind farm controller 10 implement | achieve said process. Then, the wind farm controller 10, after giving the perturbation delta k, executes a process for obtaining the evaluation value L including at least the total output of the wind turbine T that is optimized (step S2). The output optimization program 16 realizes the above-described processing by causing the wind farm controller 10 to perform the above processing, and then gives an evaluation value for obtaining an evaluation value L including at least the total output of the wind turbine T to be optimized. It functions as a part. The wind farm controller 10, based on the gradient of the evaluation value L, may execute processing of updating the control settings theta k for each of the wind turbine T to be optimized (step S3). As a result, the control setting θ k is updated to θ k + 1 . The output optimization program 16 updates the control setting θ k for each of the optimization target wind turbines T based on the gradient of the evaluation value L by causing the wind farm controller 10 to perform the above processing. It functions as a part.

幾つかの実施形態において、上記の摂動Δを与える工程(ステップS1)では、例えば、図10に示すように、低解像度モードに対応するM個のグループのそれぞれについて各グループに属する風車Tの制御設定θに対して与えるべき第1摂動成分Δk1を設定してもよい(ステップS11)。また、高解像度モードに対応するN個(但し、N>M)のグループのそれぞれについて各グループに属する風車Tの制御設定θに対して与えるべき第2摂動成分Δk2を設定してもよい(ステップS12)。そして、少なくとも第1摂動成分Δk1および第2摂動成分Δk2を含む摂動を各々の風車Tに与えてもよい(ステップS13)。上述した幾つかの実施形態では、例えば、M=2(グループG1,G2)であり、N=16(ウィンドファーム1内の風車Tの総数)としてもよい。 In some embodiments, step (step S1) perturbing delta k above, for example, as shown in FIG. 10, for each of the M groups corresponding to the low resolution mode of the wind turbine T that belong to each group You may set 1st perturbation component (DELTA) k1 which should be given with respect to control setting (theta) k (step S11). Further, a second perturbation component Δ k2 to be given to the control setting θ k of the wind turbine T belonging to each group may be set for each of N (where N> M) groups corresponding to the high resolution mode. (Step S12). Then, a perturbation including at least the first perturbation component Δk1 and the second perturbation component Δk2 may be given to each windmill T (step S13). In some embodiments described above, for example, M = 2 (groups G1, G2) and N = 16 (total number of windmills T in the wind farm 1) may be used.

上記の構成では、低解像度モードに対応する第1摂動成分Δk1と、高解像度モードに対応する第2摂動成分Δk2との両方を含む摂動が常時、ウィンドファーム1に含まれる風車Tの各々に与えられる。そして、その後に求められた評価値Lの勾配に基づき、最適化対象の風車Tの各々について制御設定θが更新される。これにより、個々の風車Tが、例えば、風向や風速の変化に対してウィンドファーム1全体として即効性のある低解像度モードでの大まかな対応と、個々の風車Tの位置における最適な制御設定θに微修正する高解像度モードでの詳細な対応とを切り替えることなく並列的に行うことができるため、ウィンドファーム1全体として常時最適な応答を行うように運転することができる。したがって、第1摂動成分Δk1及び第2摂動成分Δk2の何れか一方の摂動を各々の風車Tに与えていた従来のウィンドファーム(例えば、図5に示すSPSAやMR−SPSAを用いたウィンドファーム)に比べて、風の変動により各風車Tの最適な制御設定θが変化した場合でも、新しい最適な制御設定θk+nに短時間で到達することができる。また、低解像度モードにおけるグループ分けの対象や高解像度モードでの最適化対象には全ての風車Tが含まれるため、一台ずつ制御設定を行っていた従来のウィンドファームに比べて、ウィンドファーム1全体の総発電出力を短時間に改善することができる。さらに、既設のウィンドファームに対してこのウィンドファームの制御装置10を追加適用することにより、小規模の改造又はアップデートで効果的にウィンドファーム1の出力最適化を実現することができる。 In the above configuration, each of the windmills T included in the wind farm 1 always has a perturbation including both the first perturbation component Δ k1 corresponding to the low resolution mode and the second perturbation component Δ k2 corresponding to the high resolution mode. Given to. Then, based on the gradient of the evaluation value L obtained after that, the control setting θ k is updated for each of the wind turbines T to be optimized. As a result, the individual windmills T can, for example, roughly respond to changes in wind direction and wind speed in the low resolution mode that is immediately effective as a whole of the wind farm 1 and the optimum control setting θ at the position of the individual windmills T. Since it is possible to perform in parallel without switching the detailed correspondence in the high-resolution mode that is finely corrected to k , the entire wind farm 1 can be operated so as to always perform an optimal response. Therefore, a conventional wind farm (for example, a window using SPSA or MR-SPSA shown in FIG. 5) in which one of the first perturbation component Δ k1 and the second perturbation component Δ k2 is given to each wind turbine T. Compared to the farm), even when the optimum control setting θ k of each wind turbine T changes due to the fluctuation of the wind, the new optimum control setting θ k + n can be reached in a short time. In addition, since all wind turbines T are included in the grouping target in the low resolution mode and the optimization target in the high resolution mode, the wind farm 1 is compared with the conventional wind farm in which the control setting is performed one by one. Overall power generation output can be improved in a short time. Further, by additionally applying the wind farm control device 10 to the existing wind farm, the output optimization of the wind farm 1 can be effectively realized with small modifications or updates.

幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、上述した種々の最適化処理を行うに際して、さらに、各風車T間の離隔距離Dと風速Vとに基づき、風上側風車Tの後流が風下側風車Tに到達するまでの遅れ時間tを考慮し、この遅れ時間tを風下側風車Tの制御設定に反映させる処理を実行する。   In some embodiments, when performing the various optimization processes described above, the wind farm controller 10 further determines whether the wake of the windward wind turbine T is based on the separation distance D and the wind speed V between the wind turbines T. Considering a delay time t until the windward wind turbine T is reached, a process of reflecting the delay time t in the control settings of the windward wind turbine T is executed.

各風車T間の離隔距離Dと風速Vとを考慮する際には、風車Tの設置位置に関する設置情報、各風車Tで計測された風速情報及び風向情報等を用いる。幾つかの実施形態では、各風車Tに固有の特性を表す風車特性係数を含んでもよい。
ここで使われる風速情報は、風車Tに対する流入風速ではなく、後流風速であることが望ましい。
後流風速は、例えば、風上側風車Tのナセル112に設けられた風向・風速計(風向センサ31及び風速センサ32)により計測された風速を用いてもよいし、風下側風車Tの前方に設けられたライダー(LIDAR)により計測された風速を用いてもよい。幾つかの実施形態では、風上側風車Tへの流入風速、該風上側風車Tのピッチ角、および、該風上側風車Tに固有の風車特性係数を用いた演算処理により得られた風速を用いてもよい。
When considering the separation distance D and the wind speed V between the wind turbines T, installation information regarding the installation position of the wind turbine T, wind speed information and wind direction information measured by each wind turbine T, and the like are used. In some embodiments, a wind turbine characteristic coefficient representing a characteristic specific to each wind turbine T may be included.
The wind speed information used here is preferably not the inflow wind speed with respect to the wind turbine T but the wake wind speed.
As the wake wind speed, for example, the wind speed measured by the wind direction / anemometer (wind direction sensor 31 and wind speed sensor 32) provided in the nacelle 112 of the windward wind turbine T may be used. You may use the wind speed measured by the provided rider (LIDAR). In some embodiments, the inflow wind speed to the windward windmill T, the pitch angle of the windward windmill T, and the wind speed obtained by the arithmetic processing using the windmill characteristic coefficient specific to the windward windmill T are used. May be.

図11を参照し、時刻t=t1において風車T1に流入する風速をV1とする。この情報に基づいて最適化された制御設定は、時刻t=t1において風車T1にとって最適であるが、風車T1の制御設定を変更した影響が風車T2以降に伝わるには時間遅れがあるため、風車T2以降の風車Tにとっては必ずしも最適でない可能性がある。したがって、風車T2、T3・・・の制御設定を、時刻t=t1において変更することは望ましくない。   Referring to FIG. 11, the wind speed flowing into windmill T1 at time t = t1 is V1. The control setting optimized based on this information is optimal for the windmill T1 at time t = t1, but there is a time delay for the effect of changing the control setting of the windmill T1 to be transmitted to the windmill T2 and beyond. It may not necessarily be optimal for the wind turbine T after T2. Therefore, it is not desirable to change the control settings of the windmills T2, T3... At time t = t1.

幾つかの実施形態において、風車T1の制御設定を最適化された制御設定に変更した後の風車T1の後流風速をV2とすると、風車T1の制御設定の変更の影響が風車T2に到達するまでの遅れ時間はt=D2/V2である。したがって、風車T2の制御設定変更は、時刻t=t1+D1/V2であることが望ましい。同様に、風車T3の制御設定変更は、時刻t=t1+D1/V2+D2/V3であることが望ましく、それ以降の風車T4〜Tnについても同様である。また、V2、V3・・・は時々刻々変化することから、この変化を考慮することが更に望ましい。   In some embodiments, if the wind speed of the wind turbine T1 after changing the control setting of the wind turbine T1 to the optimized control setting is V2, the influence of the change in the control setting of the wind turbine T1 reaches the wind turbine T2. The delay time until is t = D2 / V2. Therefore, it is desirable that the control setting change of the wind turbine T2 is time t = t1 + D1 / V2. Similarly, the control setting change of the windmill T3 is desirably time t = t1 + D1 / V2 + D2 / V3, and the same applies to the windmills T4 to Tn thereafter. Further, since V2, V3,... Change from moment to moment, it is more desirable to consider this change.

幾つかの実施形態では、最適化して得られた制御設定(例えば、各風車T間の風速比)を各風車Tへ指令する際に、風車T間の離隔距離Dと風速Vとを考慮し、前方風車Tの制御設定の変化による影響が到達するまで、後方風車Tは、前回の指令値を保持し、前方風車Tの制御設定変更の影響が到達した後に、制御設定の変更を行ってもよい。   In some embodiments, when the control settings (for example, the wind speed ratio between the wind turbines T) obtained by optimization are commanded to the wind turbines T, the separation distance D and the wind speed V between the wind turbines T are taken into consideration. The rear wind turbine T maintains the previous command value until the influence of the change in the control setting of the front wind turbine T is reached, and the control setting is changed after the influence of the control setting change of the front wind turbine T is reached. Also good.

続いて、上述した構成により、幾つかの実施形態において実現されるウィンドファーム1の運転方法すなわち、ウィンドファーム・コントローラ10が第2出力最適化プログラム17を実行することで実現される上記の時間遅れを考慮した出力最適化制御(出力最適化処理)について説明する。なお、以下の説明では、ウィンドファーム・コントローラ10が第2出力最適化プログラム17を実行することで行われる処理内容がすなわちウィンドファーム1の運転方法となる。   Subsequently, with the above-described configuration, the operation method of the wind farm 1 realized in some embodiments, that is, the above-described time delay realized by the wind farm controller 10 executing the second output optimization program 17. The output optimization control (output optimization process) in consideration of the above will be described. In the following description, the processing content performed by the wind farm controller 10 executing the second output optimization program 17 is the operation method of the wind farm 1.

幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、ROM13に格納された第2出力最適化プログラム17を読み出してRAM12に展開し、これを実行することにより、例えば、図12に示すように、最適化対象の風車Tのうち少なくとも一つの設定変更風車Tの制御設定を変更してもよい(ステップS101)。第2出力最適化プログラム17は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることで、最適化対象の風車Tのうち少なくとも一つの設定変更風車Tの制御設定を変更するための設定変更部として機能する。次に、ウィンドファーム・コントローラ10は、最適化対象の風車Tのうち各々の設定変更風車Tよりも下流側に位置する1以上の風下側風車Tの各々について、設定変更風車Tの制御設定の変更の影響が風下側風車Tに到達するまでの遅れ時間を算出してもよい(ステップS102)。第2出力最適化プログラム17は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることで、最適化対象の風車Tのうち各々の設定変更風車Tよりも下流側に位置する1以上の風下側風車Tの各々について、設定変更風車Tの制御設定の変更の影響が風下側風車Tに到達するまでの遅れ時間を算出するための遅れ時間算出部として機能する。次に、ウィンドファーム・コントローラ10は、最適化対象の風車Tの総出力を少なくとも含む評価値を求めてもよい(ステップS103)。第2出力最適化プログラム17は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることで、最適化対象の風車Tの総出力を少なくとも含む評価値Lを求めるための評価値算出部として機能する。次に、ウィンドファーム・コントローラ10は、評価値Lに基づいて、最適化対象の風車Tのうち1以上の風車Tについて制御設定を更新してもよい(ステップS104)。第2出力最適化プログラム17は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることで、評価値Lに基づいて、最適化対象の風車Tのうち1以上の風車Tについて制御設定を更新する設定更新部として機能する。
幾つかの実施形態では、ウィンドファーム・コントローラ10は、評価値Lを求めるステップにおいて、設定変更風車Tの制御設定の変更時点から遅れ時間tを経過した後の風下側風車Tの各々の出力を用いて最適化対象の風車Tの総出力を算出し、該総出力の算出結果から評価値Lを求めてもよい。
In some embodiments, the wind farm controller 10 reads the second output optimization program 17 stored in the ROM 13, expands it in the RAM 12, and executes it, for example, as shown in FIG. The control setting of at least one setting change wind turbine T among the optimization target wind turbines T may be changed (step S101). The second output optimization program 17 causes the wind farm controller 10 to realize the above processing, thereby changing the setting change unit for changing the control setting of at least one setting change wind turbine T among the wind turbines T to be optimized. Function as. Next, the wind farm controller 10 sets the control setting of the setting change wind turbine T for each of the one or more leeward wind turbines T located downstream of each setting change wind turbine T among the optimization target wind turbines T. A delay time until the influence of the change reaches the leeward wind turbine T may be calculated (step S102). The second output optimization program 17 causes the wind farm controller 10 to realize the above-described processing, so that one or more leeward sides located downstream of the setting change wind turbines T among the wind turbines T to be optimized. For each wind turbine T, the wind turbine T functions as a delay time calculation unit for calculating a delay time until the influence of the control setting change of the setting change wind turbine T reaches the leeward wind turbine T. Next, the wind farm controller 10 may obtain an evaluation value including at least the total output of the wind turbine T to be optimized (step S103). The second output optimization program 17 functions as an evaluation value calculation unit for obtaining the evaluation value L including at least the total output of the wind turbine T to be optimized by causing the wind farm controller 10 to realize the above processing. . Next, the wind farm controller 10 may update the control setting for one or more wind turbines T among the wind turbines T to be optimized based on the evaluation value L (step S104). The second output optimization program 17 updates the control settings for one or more wind turbines T to be optimized based on the evaluation value L by causing the wind farm controller 10 to perform the above processing. Functions as a setting update unit.
In some embodiments, the wind farm controller 10 obtains each output of the leeward wind turbine T after the delay time t has elapsed from the time when the control setting of the setting change wind turbine T is changed in the step of obtaining the evaluation value L. The total output of the wind turbine T to be optimized may be calculated and the evaluation value L may be obtained from the calculation result of the total output.

上記の構成によれば、最適化対象の風車Tのうち設定変更風車Tの制御設定が変更されると、設定変更風車Tの下流側に位置する1以上の風下側風車Tの各々について、設定変更風車Tに加えられた設定変更の影響が各々の風下側風車Tに到達するまでの遅れ時間tが算出される。また、設定変更風車Tの制御設定の変更時点から遅れ時間tを経過した後における風下側風車Tの各々の出力を用いて最適化対象の風車Tの総出力が算出され、該総出力の算出結果に基づいて評価値Lが求められる。そして、求められた評価値Lに基づいて、最適化対象の風車Tのうち1以上の風車Tについて制御設定が更新される。したがって、上流側風車Tに加えられた設定変更の影響が、下流側風車Tに到達するタイミングにおける風下側風車Tの出力を考慮して求められた評価値Lに基づいて該下流側風車Tの制御設定が変更されるため、ウィンドファーム1の実情に則したより適切な評価値Lを得ることができる。これにより、上流側風車Tに加えた設定変更による下流側風車Tへの影響を適切に考慮しながら、ウィンドファーム1全体の発電総出力の最適化目標を設定することが可能となる。さらに、既設のウィンドファームに対してこのようなウィンドファーム・コントローラ10を追加適用することにより、小規模の改造で効果的にウィンドファーム1の出力最適化を実現することができる。   According to said structure, when the control setting of the setting change windmill T is changed among the optimization target windmills T, it sets about each of the one or more leeward side windmills T located in the downstream of the setting change windmill T. A delay time t until the influence of the setting change applied to the changed wind turbine T reaches each leeward wind turbine T is calculated. Further, the total output of the wind turbine T to be optimized is calculated using the outputs of the leeward wind turbines T after the delay time t has elapsed since the control setting change time of the setting change wind turbine T, and the total output is calculated. An evaluation value L is obtained based on the result. Based on the obtained evaluation value L, the control setting is updated for one or more wind turbines T among the wind turbines T to be optimized. Therefore, the influence of the setting change applied to the upstream wind turbine T is determined based on the evaluation value L obtained in consideration of the output of the leeward wind turbine T at the timing of reaching the downstream wind turbine T. Since the control setting is changed, a more appropriate evaluation value L in accordance with the actual situation of the wind farm 1 can be obtained. Accordingly, it is possible to set an optimization target for the total power output of the entire wind farm 1 while appropriately taking into consideration the influence on the downstream wind turbine T due to the setting change applied to the upstream wind turbine T. Further, by additionally applying such a wind farm controller 10 to an existing wind farm, the output optimization of the wind farm 1 can be effectively realized with a small-scale modification.

図13に示すように、いくつかの実施形態において、少なくとも一つの設定変更風車Tは、第1設定変更風車T(例えば、風車T1)と、第1設定変更風車Tよりも下流側に位置する第2設定変更風車T(例えば、風車T2)とを含んでもよい。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、制御設定を変更するステップ(ステップS101)では、第1設定変更風車Tの制御設定の変更の影響が第2設定変更風車Tに到達するまで、第2設定変更風車Tの制御設定の前回値を保持し(ステップS111)、第1設定変更風車Tの制御設定の変更の影響が第2設定変更風車Tに到達したとき(例えば、時刻t=t1+D1/V2)、第2設定変更風車Tの制御設定を変更してもよい(ステップS112)。   As shown in FIG. 13, in some embodiments, at least one setting change windmill T is located downstream of the first setting change windmill T (for example, windmill T1) and the first setting change windmill T. A second setting change windmill T (for example, windmill T2) may be included. In some embodiments, the wind farm controller 10 changes the control setting (step S101) until the influence of the change in the control setting of the first setting change windmill T reaches the second setting change windmill T. The previous value of the control setting of the second setting change windmill T is held (step S111), and when the influence of the change of the control setting of the first setting change windmill T reaches the second setting change windmill T (for example, at time t = T1 + D1 / V2), the control setting of the second setting change wind turbine T may be changed (step S112).

上記の構成によれば、第1設定変更風車Tにおける制御設定の変更の影響が、該第1設定変更風車Tよりも風向の下流側に位置する第2設定変更風車Tに到達するまで、第2設定変更風車Tでは前回の制御設定値が保持される。つまり、第1設定変更風車Tにおける制御設定の変更の影響が第2設定変更風車Tに到達するまでの遅れ時間tが経過する前には第2設定変更風車Tの制御設定が変更されることがなく、上記遅れ時間tが経過した後に第2設定変更風車Tの制御設定が変更される。したがって、第1設定変更風車Tに対する制御設定の変更の影響に対して、第2設定変更風車Tでは適切なタイミングで制御設定を変更することができる。これにより、ウィンドファーム1全体の発電総出力の最適化を図ることができる。   According to said structure, until the influence of the change of the control setting in the 1st setting change windmill T reaches | attains the 2nd setting change windmill T located in the downstream of a wind direction rather than this 1st setting change windmill T, In the 2 setting change wind turbine T, the previous control set value is held. That is, the control setting of the second setting change wind turbine T is changed before the delay time t until the influence of the control setting change in the first setting change wind turbine T reaches the second setting change wind turbine T elapses. The control setting of the second setting change wind turbine T is changed after the delay time t has elapsed. Therefore, with respect to the influence of the control setting change on the first setting change windmill T, the control setting can be changed at an appropriate timing in the second setting change windmill T. Thereby, optimization of the power generation total output of the whole wind farm 1 can be aimed at.

いくつかの実施形態において、遅れ時間tは、設定変更風車Tと下流側風車Tとの間の距離Dと、設定変更風車Tの下流側の風速V(後流風速)と、に基づいて算出されてもよい。このようにすれば、設定変更風車Tの制御設定が変更されたことによる影響が下流側風車Tに到達するまでの遅れ時間tを算出する際の精度をより適切なものとすることができる。これにより、ウィンドファーム1全体の発電総出力の最適化を図ることができる。   In some embodiments, the delay time t is calculated based on the distance D between the setting change wind turbine T and the downstream wind turbine T and the wind speed V (wake wind speed) downstream of the setting change wind turbine T. May be. In this way, it is possible to make the accuracy when calculating the delay time t until the influence of the change of the control setting of the setting change wind turbine T reaching the downstream wind turbine T becomes more appropriate. Thereby, optimization of the power generation total output of the whole wind farm 1 can be aimed at.

いくつかの実施形態において、制御設定は、各々の風車Tの発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも1つを含んでもよい。このようにすれば、各々の風車Tの発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも1つを含む制御設定の変更による影響が下流側風車Tに到達するまでの遅れ時間tを適切に考慮しながら、ウィンドファーム1全体の発電総出力の最適化を図ることができる。   In some embodiments, the control setting may include at least one of a power generation output command, a pitch angle command, or an orientation command of each windmill T. In this way, the delay time t until the influence of the change in the control setting including at least one of the power generation output command, the pitch angle command, or the direction command of each wind turbine T reaches the downstream wind turbine T is appropriately considered. However, the total power generation output of the entire wind farm 1 can be optimized.

上述した幾つかの実施形態によれば、複数の風車Tと、これら複数の風車Tを制御するウィンドファーム・コントローラ10と、を備えたウィンドファーム1が実現される。すなわち、上流側風車Tに加えた設定変更による下流側風車Tへの影響の遅れ時間tを適切に考慮しながら、ウィンドファーム1全体の発電総出力の最適化目標を設定することが可能となる。   According to some embodiment mentioned above, the wind farm 1 provided with the several windmill T and the wind farm controller 10 which controls these several windmills T is implement | achieved. That is, it is possible to set an optimization target for the total power output of the entire wind farm 1 while appropriately taking into account the delay time t of the influence on the downstream wind turbine T due to the setting change applied to the upstream wind turbine T. .

幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、風力発電機を最適化目標に従って最適化する際に、風車T間の離隔距離Dと風速Vとを考慮し、前方風車Tの制御設定の変化による影響が到達した後に、最適化目標(評価関数値L)の評価を開始してもよい。
具体的には、時刻t=t1において風車T1に流入する風速をV1とし、時刻t=t1において風車T1に対して最適な制御設定を行ったとする。風車T1が制御設定を変更した影響が風車T2以降に伝わるには時間遅れがあるため、一定の時間は風車T2の制御設定は新たに求めた最適な制御設定へ変更することは望ましくない。このため更に、最適化目標(評価関数Lの値)の算出も、一定の時間を置いた後に開始することが望ましい。
In some embodiments, the wind farm controller 10 takes into account the separation distance D and the wind speed V between the wind turbines T when optimizing the wind power generator according to the optimization target. Evaluation of the optimization target (evaluation function value L) may be started after the influence of the change has arrived.
Specifically, it is assumed that the wind speed flowing into the windmill T1 at time t = t1 is V1, and optimal control setting is performed on the windmill T1 at time t = t1. Since there is a time delay for the influence of the wind turbine T1 changing the control setting to be transmitted after the wind turbine T2, it is not desirable to change the control setting of the wind turbine T2 to the newly determined optimal control setting for a certain period of time. For this reason, it is desirable that the calculation of the optimization target (value of the evaluation function L) is also started after a certain period of time.

幾つかの実施形態において、風車T1の制御設定を最適化された制御設定へ変更した後の風車T1の後流風速をV2とすると、風車T2の最適化目標(評価関数値)算出開始は、時刻t=t1+D1/V2であることが望ましい。同様に、風車T3の最適化目標(評価関数値)算出開始は、時刻t=t1+D1/V2+D2/V3であることが望ましく、それ以降の風車T4〜Tnについても同様である。また、V2、V3・・・は時々刻々変化することから、この変化を考慮することが更に望ましい。
幾つかの実施形態において、最適化目標(評価関数Lの値)としては、各風車の発電出力(P1, P2, P3, ・・・)の時間平均を合計した平均総出力などを用いてもよい。
上記の構成とすれば、上流風車Tの制御設定変更の影響が下流風車Tへ伝わるまでの伝達遅れ(遅れ時間t)を考慮することで、最適化目標(評価関数Lの値)の算出が適性化される。これにより、各風車Tの制御設定が最適化され、ウィンドファーム1の総発電出力を改善することができる。
In some embodiments, when the wind speed of the wind turbine T1 after changing the control setting of the wind turbine T1 to the optimized control setting is V2, the optimization target (evaluation function value) calculation start of the wind turbine T2 is It is desirable that time t = t1 + D1 / V2. Similarly, the optimization target (evaluation function value) calculation start of the wind turbine T3 is desirably time t = t1 + D1 / V2 + D2 / V3, and the same applies to the wind turbines T4 to Tn thereafter. Further, since V2, V3,... Change from moment to moment, it is more desirable to consider this change.
In some embodiments, as an optimization target (value of the evaluation function L), an average total output obtained by summing time averages of the power generation outputs (P1, P2, P3,...) Of each wind turbine may be used. Good.
With the above configuration, the optimization target (value of the evaluation function L) can be calculated by considering the transmission delay (delay time t) until the influence of the control setting change of the upstream wind turbine T is transmitted to the downstream wind turbine T. Qualified. Thereby, the control setting of each windmill T is optimized, and the total power generation output of the wind farm 1 can be improved.

幾つかの実施形態において、ローカル制御装置LCは、各々の風車Tのオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の風車Tのカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うように構成されていてもよい。
具体的には、幾つかの実施形態において、ローカル制御装置LCは、ROM53に格納された安全制御プログラム55を読み出してRAM52に展開し、これを実行することにより、例えば、図14に示すように、各々の風車Tのオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の風車Tのカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行ってもよい(ステップS201)。安全制御プログラム55は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることで安全制御部として機能してもよい。
In some embodiments, the local controller LC performs control to prevent at least one of overspeed and overpower of each windmill T or at least one control of cutout control of each windmill T. It may be configured.
Specifically, in some embodiments, the local control device LC reads the safety control program 55 stored in the ROM 53, expands it in the RAM 52, and executes it, for example, as shown in FIG. The control for preventing at least one of the overspeed and the overpower of each windmill T, or at least one control of the cutout control for each windmill T may be performed (step S201). The safety control program 55 may function as a safety control unit by causing the wind farm controller 10 to realize the above processing.

幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、複数の風車Tの最適化処理を行うとともに、最適化処理の結果に基づいて各々の風車Tのピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを各々のローカル制御装置LCに与えるように構成されていてもよい。
具体的には、幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、複数の風車Tの最適化処理を行ってもよい(ステップS202)。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、最適化処理の結果に基づいて各々の風車Tのピッチ角、出力、方位角又は風向偏差の少なくとも一つの制限値を各々のローカル制御装置LCに与えてもよい(ステップS203)。
幾つかの実施形態において、ローカル制御装置LCは、ステップS203でウィンドファーム・コントローラ10から与えられた制限値に基づき、各風車Tのピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一方を更新する処理を実行してもよい(ステップS204)。
In some embodiments, the wind farm controller 10 performs an optimization process for a plurality of wind turbines T, and based on a result of the optimization process, a limit value or direction regarding each pitch angle or output of each wind turbine T. You may comprise so that at least one of the command value regarding an angle | corner or a wind direction deviation may be given to each local control device LC.
Specifically, in some embodiments, the wind farm controller 10 may perform optimization processing for a plurality of wind turbines T (step S202). In some embodiments, the wind farm controller 10 sets at least one limit value of the pitch angle, output, azimuth angle, or wind direction deviation of each windmill T based on the result of the optimization process to each local controller LC. (Step S203).
In some embodiments, the local controller LC relates to a limit value related to the pitch angle or output of each windmill T, or to an azimuth angle or wind direction deviation based on the limit value given from the wind farm controller 10 in step S203. A process of updating at least one of the command values may be executed (step S204).

上記のように構成すれば、複数の風車Tに対応付けてそれぞれ設けられた複数のローカル制御装置LCにより、各風車Tのオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各風車Tのカットアウト制御のうち少なくとも一方の制御が行われる。また、ウィンドファーム・コントローラ10により、複数の風車Tの最適化処理が行われるとともに、該最適化処理の結果に基づいて各風車Tのピッチ角又は出力に関する制限値、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも1つが各ローカル制御装置LCに与えられる。つまり、ウィンドファーム・コントローラ10から各ローカル制御装置LCに対して、各風車Tのピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち1以上が与えられる。これにより、既設のウィンドファームに対して各ローカル制御装置LCの機能を変更することなく発電出力を最適化するウィンドファーム・コントローラ10を追加設置することができる。したがって、既設のウィンドファームにおける各風車Tの安全性に影響を与えずに、各風車Tの最適化処理を通じてウィンドファーム1の総発電出力を改善することができる。   If comprised as mentioned above, the control which prevents at least one of the overspeed or overpower of each windmill T by the some local control apparatus LC each provided corresponding to the some windmill T, or each windmill T At least one of the cutout controls is performed. In addition, the wind farm controller 10 performs optimization processing for a plurality of wind turbines T, and based on the results of the optimization processing, commands relating to the pitch angle or output limit value, azimuth angle, or wind direction deviation of each wind turbine T. At least one of the values is given to each local controller LC. In other words, the wind farm controller 10 gives one or more of the limit value related to the pitch angle or output of each wind turbine T or the command value related to the azimuth angle or wind direction deviation to each local control device LC. Thereby, it is possible to additionally install the wind farm controller 10 that optimizes the power generation output without changing the function of each local control device LC with respect to the existing wind farm. Therefore, the total power output of the wind farm 1 can be improved through the optimization process of each windmill T without affecting the safety of each windmill T in the existing wind farm.

幾つかの実施形態において、各々のローカル制御装置LCは、各々の風車Tの運転データの一次処理を行い、該一次処理の結果をウィンドファーム・コントローラ10に送るように構成されてもよい。具体的には、幾つかの実施形態において、各々のローカル制御装置LCは、例えば、図15に示すように、各々の風車Tの運転データの一次処理を行い(ステップS205)、該一次処理の結果をウィンドファーム・コントローラ10に送ってもよい(ステップS206)。このようにすれば、各風車Tの運転データの一次処理が各々のローカル制御装置LCで行われ、該一次処理の結果がウィンドファーム・コントローラ10に送られる。したがって、複数のローカル制御装置LCに接続されるウィンドファーム・コントローラ10において各風車Tの運転データの一次処理を行う必要がない。これにより、ウィンドファーム・コントローラ10における演算負荷を低減することができるため、最適化処理を円滑に行うことができる。   In some embodiments, each local controller LC may be configured to perform primary processing of the operating data of each windmill T and send the results of the primary processing to the wind farm controller 10. Specifically, in some embodiments, each local control device LC performs a primary process of operation data of each windmill T (step S205), for example, as shown in FIG. The result may be sent to the wind farm controller 10 (step S206). In this way, the primary processing of the operation data of each windmill T is performed by each local control device LC, and the result of the primary processing is sent to the wind farm controller 10. Therefore, it is not necessary to perform primary processing of the operation data of each windmill T in the wind farm controller 10 connected to the plurality of local control devices LC. Thereby, since the calculation load in the wind farm controller 10 can be reduced, an optimization process can be performed smoothly.

いくつかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、複数の風車Tの出力を含む運転データの一次処理を開始するように複数のローカル制御装置LCにデータ処理開始指令を送るためのデータ処理開始指令部(図示省略)を含んでもよく、各々のローカル制御装置LCは、データ処理開始指令部から送信されたデータ処理開始指令に基づき、各々の風車Tの運転データの一次処理を行い、一次処理の結果をウィンドファーム・コントローラ10に送るように構成されてもよい。
具体的には、幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、例えば、図15に示すように、複数の風車Tの出力を含む運転データの一次処理を開始するように複数のローカル制御装置LCにデータ処理開始指令を送ってもよい(ステップS211)。各々のローカル制御装置LCは、ウィンドファーム・コントローラ10から送信されたデータ処理開始指令に応じて、各々の風車Tの運転データの一次処理を行い(ステップS212)、該一次処理の結果をウィンドファーム・コントローラ10に送ってもよい(ステップS213)。このようにすれば、データ処理開始指令部としてのウィンドファーム・コントローラ10により送信されたデータ処理開始指令に応じて、各ローカル制御装置LCが、複数の風車Tの出力を含む運転データの一次処理を行い、該一次処理の結果が各ローカル制御装置LCからウィンドファーム・コントローラ10に送信される。これにより、ウィンドファーム・コントローラ10の操作者は、必要に応じて必要なタイミングで各風車Tの運転データを収集することができるとともに、収集した一次処理の結果に基づき、例えば、各風車Tのピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち少なくとも一方を各ローカル制御装置LCに送信することができる。
In some embodiments, the wind farm controller 10 starts data processing to send a data processing start command to a plurality of local controllers LC so as to start primary processing of operation data including outputs of a plurality of wind turbines T. A command unit (not shown) may be included, and each local control device LC performs primary processing of the operation data of each wind turbine T based on the data processing start command transmitted from the data processing start command unit, and performs primary processing. May be configured to be sent to the wind farm controller 10.
Specifically, in some embodiments, the wind farm controller 10 includes a plurality of local controls to start primary processing of operation data including outputs of a plurality of windmills T, for example, as shown in FIG. A data processing start command may be sent to the device LC (step S211). Each local control device LC performs primary processing of the operation data of each wind turbine T in response to the data processing start command transmitted from the wind farm controller 10 (step S212), and the result of the primary processing is displayed on the wind farm. -You may send to the controller 10 (step S213). If it does in this way, according to the data processing start instruction | command transmitted by the wind farm controller 10 as a data processing start instruction | indication part, each local control apparatus LC will perform the primary process of the operation data containing the output of several windmills T The result of the primary processing is transmitted from each local control device LC to the wind farm controller 10. Thereby, the operator of the wind farm controller 10 can collect the operation data of each windmill T at a necessary timing as necessary, and, for example, based on the collected result of the primary processing, At least one of the limit value regarding the pitch angle or the output, or the command value regarding the azimuth angle or the wind direction deviation can be transmitted to each local control device LC.

いくつかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、最適化処理を行うステップ(ステップS202参照)において、例えば、上述した図12に示したように、最適化対象の風車Tのうち少なくとも一つの設定変更風車Tの制御設定を変更し(ステップS101参照)、最適化対象の風車Tのうち各々の設定変更風車Tよりも下流側に位置する1以上の風下側風車Tの各々について、設定変更風車Tの制御設定の変更の影響が風下側風車に到達するまでの遅れ時間tを算出し(ステップS102参照)、最適化対象の風車Tの総出力を少なくとも含む評価値Lを求め(ステップS103参照)、評価値Lに基づいて、最適化対象の風車Tのうち1以上の風車Tについて制御設定を更新してもよい(ステップS104参照)。
幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、例えば、上述した図13に示したように、評価値Lを求める際(ステップS103参照)、設定変更風車Tの制御設定の変更時点から遅れ時間tを経過した後の風下側風車Tの各々の出力を用いて最適化対象の風車Tの総出力を算出し(ステップS111参照)、該総出力の算出結果から評価値Lを求めてもよい(ステップS112参照)。
In some embodiments, the wind farm controller 10 performs the optimization process (see step S202), for example, as shown in FIG. 12 described above, at least one of the wind turbines T to be optimized. The control setting of the setting change wind turbine T is changed (see step S101), and the setting change is made for each of the one or more leeward wind turbines T located downstream of the setting change wind turbine T among the wind turbines T to be optimized. A delay time t until the influence of the control setting change of the wind turbine T reaches the leeward wind turbine is calculated (see step S102), and an evaluation value L including at least the total output of the wind turbine T to be optimized is obtained (step S103). Reference), based on the evaluation value L, the control setting may be updated for one or more wind turbines T of the optimization target wind turbines T (see step S104).
In some embodiments, the wind farm controller 10 is delayed from the change point of the control setting of the setting change wind turbine T when obtaining the evaluation value L (see step S103), for example, as shown in FIG. Even if the total output of the wind turbine T to be optimized is calculated using the outputs of the leeward wind turbines T after the time t has elapsed (see step S111), the evaluation value L can be obtained from the calculation result of the total output. Good (see step S112).

以上説明した幾つかの実施形態によれば、ウィンドファーム・コントローラ10は、複数のローカル制御装置LCからの情報収集を行うSCADAサーバ4とは別の制御装置として、ネットワークハブ3を介して複数のローカル制御装置LCにそれぞれ接続される。つまり、SCADAサーバ4とは別にウィンドファーム・コントローラ10を設けることにより、既設のウィンドファームにおける複数の風車Tにそれぞれ対応する複数のローカル制御装置LC、SCADAサーバ4及びこれらの接続を集中的に中継するネットワークハブ3の機能を変更することなく、ネットワークハブ3にウィンドファーム・コントローラ10を追加設置するという簡易な構成で、既設のウィンドファームの運転を最適化することができる。   According to some embodiments described above, the wind farm controller 10 has a plurality of network devices via the network hub 3 as a control device different from the SCADA server 4 that collects information from the plurality of local control devices LC. Each is connected to a local control device LC. That is, by providing the wind farm controller 10 separately from the SCADA server 4, a plurality of local control devices LC and SCADA servers 4 respectively corresponding to the plurality of wind turbines T in the existing wind farm are relayed intensively. The operation of the existing wind farm can be optimized with a simple configuration in which the wind farm controller 10 is additionally installed in the network hub 3 without changing the function of the network hub 3 to be performed.

なお、上述した幾つかの実施形態に係るウィンドファーム・コントローラ10は、複数の情報処理装置を備えてもよい。これらの情報処理装置は、それらの各処理を分散して行ってもよい。
また、上述した幾つかの実施形態の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、上述した種々の処理を行ってもよい。
Note that the wind farm controller 10 according to some embodiments described above may include a plurality of information processing apparatuses. These information processing apparatuses may perform these processes in a distributed manner.
Further, by recording a program for executing each process of the above-described embodiments on a computer-readable recording medium, causing the computer system to read and execute the program recorded on the recording medium, You may perform the various process mentioned above.

なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)や周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、WWW(World Wide Web)システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read−only Memory)、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD(Compact Disc)−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。   Here, the “computer system” may include hardware such as an OS (Operating System) and peripheral devices. Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW (World Wide Web) system is used. The “computer-readable recording medium” refers to a portable disk such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM (Read-only Memory), a writable nonvolatile memory such as a flash memory, a CD (Compact Disc) -ROM, or the like. A storage device such as a medium or a hard disk built in a computer system.

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。   Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic) in a computer system serving as a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)) that holds a program for a certain period of time is also included. The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes forms obtained by changing the above-described embodiments and forms obtained by combining these forms.

1 ウィンドファーム
2 信号線
3 ネットワークハブ
4 SCADAサーバ(中央制御ユニット)
10 ウィンドファーム・コントローラ(ウィンドファームの制御装置)
11 CPU
12 RAM
13 ROM
14 バス
15 出力算出プログラム
16 第1出力最適化プログラム(運転制御プログラム/摂動付与部/評価値算出部/更新部)
17 第2出力最適化プログラム(運転制御プログラム/設定変更部/遅れ時間算出部/評価値算出部/設定更新部)
18 データベース
21 ヨーモータ
22 ヨーブレーキ駆動アクチュエータ
23 ピッチ駆動アクチュエータ
24 ピッチブレーキ駆動アクチュエータ
31 風向センサ
32 風速センサ
33 荷重センサ
40 コントローラ
41 プラント(制御対象)
42 コントロール目標
43 最適化ツール
51 CPU
52 RAM
53 ROM
54 バス
55 安全制御プログラム(安全制御部)
102 ブレード
104 ハブ
105 ロータ(回転翼)
106 主軸
107 主軸軸受
108 ドライブトレイン
109 出力軸
110 発電機
112 ナセル
114 ナセル台板
116 タワー
118 ヨー旋回軸受
119 ヨー旋回機構
T,T1〜Tn 風車
LC1〜LCn ローカル制御装置
1 Wind Farm 2 Signal Line 3 Network Hub 4 SCADA Server (Central Control Unit)
10 Wind farm controller (wind farm controller)
11 CPU
12 RAM
13 ROM
14 bus 15 output calculation program 16 first output optimization program (operation control program / perturbation applying unit / evaluation value calculation unit / update unit)
17 Second output optimization program (operation control program / setting change unit / delay time calculation unit / evaluation value calculation unit / setting update unit)
18 Database 21 Yaw Motor 22 Yaw Brake Drive Actuator 23 Pitch Drive Actuator 24 Pitch Brake Drive Actuator 31 Wind Direction Sensor 32 Wind Speed Sensor 33 Load Sensor 40 Controller 41 Plant (Control Object)
42 Control target 43 Optimization tool 51 CPU
52 RAM
53 ROM
54 Bus 55 Safety control program (safety control section)
102 Blade 104 Hub 105 Rotor (Rotating blade)
106 Main shaft 107 Main shaft bearing 108 Drive train 109 Output shaft 110 Generator 112 Nacelle 114 Nacelle base plate 116 Tower 118 Yaw slewing bearing 119 Yaw slewing mechanism T, T1 to Tn Windmills LC1 to LCn Local controller

Claims (11)

複数の風車と、
前記複数の風車に対してそれぞれ設けられ、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うための複数のローカル制御装置と、
前記複数の風車の最適化処理を行うとともに、前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを各々の前記ローカル制御装置に与えるように構成されたウィンドファーム制御装置と、
を備えることを特徴とするウィンドファーム。
Multiple windmills,
A plurality of wind turbines each provided for each of the plurality of wind turbines to prevent at least one of overspeed or over power of each of the wind turbines, or to perform at least one control of cutout control of each of the wind turbines. A local control unit;
Performing optimization processing of the plurality of wind turbines, and at least one of a limit value related to the pitch angle or output of each wind turbine or a command value related to azimuth angle or wind direction deviation based on the result of the optimization processing A wind farm controller configured to provide to the local controller of
A wind farm comprising:
少なくとも前記複数のローカル制御装置からの情報収集を行うための中央制御ユニットと、
前記中央制御ユニットと前記複数のローカル制御装置との間に設けられるネットワークハブと、
をさらに備え、
前記ウィンドファーム制御装置は、前記ネットワークハブを介して前記複数のローカル制御装置に接続されることを特徴とする請求項1に記載のウィンドファーム。
A central control unit for collecting information from at least the plurality of local control devices;
A network hub provided between the central control unit and the plurality of local control devices;
Further comprising
The wind farm control device according to claim 1, wherein the wind farm control device is connected to the plurality of local control devices via the network hub.
各々の前記ローカル制御装置は、各々の前記風車の運転データの一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るように構成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載のウィンドファーム。   3. Each of the local control devices is configured to perform primary processing of operation data of each of the wind turbines and send a result of the primary processing to the wind farm control device. The listed wind farm. 前記ウィンドファーム制御装置は、
最適化対象の前記風車のうち少なくとも一つの設定変更風車の制御設定を変更するための設定変更部と、
最適化対象の前記風車のうち各々の前記設定変更風車よりも下流側に位置する1以上の風下側風車の各々について、前記設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記風下側風車に到達するまでの遅れ時間を算出するための遅れ時間算出部と、
前記最適化対象の前記風車の総出力を少なくとも含む評価値を求めるための評価値算出部と、
前記評価値に基づいて、前記最適化対象の前記風車のうち1以上の風車について制御設定を更新するための設定更新部と、
を含み、
前記評価値算出部は、前記設定変更風車の前記制御設定の変更時点から前記遅れ時間を経過した後の前記風下側風車の各々の出力を用いて前記最適化対象の前記風車の総出力を算出し、該総出力の算出結果から前記評価値を求める
ように構成されたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のウィンドファーム。
The wind farm control device
A setting change unit for changing a control setting of at least one setting change wind turbine among the wind turbines to be optimized;
The influence of the change in the control setting of the setting change wind turbine reaches the leeward wind turbine for each of one or more leeward wind turbines located downstream of the setting change wind turbine among the wind turbines to be optimized. A delay time calculation unit for calculating the delay time until
An evaluation value calculation unit for obtaining an evaluation value including at least the total output of the wind turbine to be optimized;
A setting update unit for updating control settings for one or more wind turbines among the wind turbines to be optimized based on the evaluation value;
Including
The evaluation value calculation unit calculates the total output of the wind turbine to be optimized using the output of each of the leeward wind turbines after the delay time has elapsed since the change of the control setting of the setting change wind turbine. The wind farm according to any one of claims 1 to 3, wherein the evaluation value is obtained from a calculation result of the total output.
前記ウィンドファーム制御装置は、前記複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を開始するように前記複数のローカル制御装置にデータ処理開始指令を送るためのデータ処理開始指令部を含み、
各々の前記ローカル制御装置は、各々の前記風車の前記運転データの前記一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るように構成された
ことを特徴とする請求項4に記載のウィンドファーム。
The wind farm control device includes a data processing start command unit for sending a data processing start command to the plurality of local control devices so as to start primary processing of operation data including outputs of the plurality of wind turbines,
5. Each of the local control devices is configured to perform the primary processing of the operation data of each of the wind turbines and send a result of the primary processing to the wind farm control device. The listed wind farm.
前記少なくとも一つの設定変更風車は、
第1設定変更風車と、
前記第1設定変更風車よりも下流側に位置する第2設定変更風車と、
を含み、
前記設定変更部は、
前記第1設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記第2設定変更風車に到達するまで、前記第2設定変更風車の前記制御設定の前回値を保持し、
前記第1設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記第2設定変更風車に到達したとき、前記第2設定変更風車の前記制御設定を変更する
ように構成されたことを特徴とする請求項4又は5に記載のウィンドファーム。
The at least one setting change windmill is:
A first setting change windmill;
A second setting change wind turbine located downstream of the first setting change wind turbine;
Including
The setting change unit
Until the influence of the change of the control setting of the first setting change wind turbine reaches the second setting change wind turbine, the previous value of the control setting of the second setting change wind turbine is held,
The control setting of the second setting change wind turbine is changed when an influence of the change of the control setting of the first setting change wind turbine reaches the second setting change wind turbine. Item 6. The wind farm according to Item 4 or 5.
前記制御設定は、各々の前記風車の発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項4乃至6の何れか一項に記載のウィンドファーム。   The wind farm according to any one of claims 4 to 6, wherein the control setting includes at least one of a power generation output command, a pitch angle command, and a direction command of each of the wind turbines. 複数の風車と、前記複数の風車に対してそれぞれ設けられる複数のローカル制御装置と、前記複数の風車の最適化処理を行うためのウィンドファーム制御装置と、を備えるウィンドファームの運転方法であって、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うステップと、
前記ウィンドファーム制御装置により前記複数の風車の最適化処理を行うステップと、
前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを前記ウィンドファーム制御装置から各々の前記ローカル制御装置に与えるステップと、
を備えることを特徴とするウィンドファームの運転方法。
A wind farm operating method comprising: a plurality of wind turbines; a plurality of local control devices provided for the plurality of wind turbines; respectively; and a wind farm control device for performing optimization processing of the plurality of wind turbines. ,
Performing at least one of control of preventing at least one of overspeed or overpower of each of the wind turbines, or cutout control of each of the wind turbines, by each of the local control devices;
Performing the optimization process of the plurality of wind turbines by the wind farm control device;
Based on the result of the optimization process, at least one of a limit value related to the pitch angle or output of each windmill or a command value related to azimuth angle or wind direction deviation is sent from the wind farm control device to each local control device. Giving step,
A method for operating a wind farm, comprising:
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車の運転データの一次処理を行うステップと、
前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るステップと、を備えることを特徴とする請求項8に記載のウィンドファームの運転方法。
Performing a primary process of operation data of each of the wind turbines by each of the local control devices;
The method of operating a wind farm according to claim 8, further comprising a step of sending a result of the primary processing to the wind farm control device.
前記最適化処理を行うステップでは、
最適化対象の前記風車のうち少なくとも一つの設定変更風車の制御設定を変更し、
最適化対象の前記風車のうち各々の前記設定変更風車よりも下流側に位置する1以上の風下側風車の各々について、前記設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記風下側風車に到達するまでの遅れ時間を算出し、
前記最適化対象の前記風車の総出力を少なくとも含む評価値を求め、
前記評価値に基づいて、前記最適化対象の前記風車のうち1以上の風車について制御設定を更新するとともに、
前記評価値を求める際、前記設定変更風車の前記制御設定の変更時点から前記遅れ時間を経過した後の前記風下側風車の各々の出力を用いて前記最適化対象の前記風車の総出力を算出し、該総出力の算出結果から前記評価値を求める
ことを特徴とする請求項8又は9に記載のウィンドファームの運転方法。
In the step of performing the optimization process,
Change the control setting of at least one setting change wind turbine among the wind turbines to be optimized,
The influence of the change in the control setting of the setting change wind turbine reaches the leeward wind turbine for each of one or more leeward wind turbines located downstream of the setting change wind turbine among the wind turbines to be optimized. Calculate the delay time until
Obtain an evaluation value including at least the total output of the wind turbine to be optimized,
Based on the evaluation value, while updating control settings for one or more windmills among the windmills to be optimized,
When obtaining the evaluation value, the total output of the wind turbine to be optimized is calculated using the output of each of the leeward wind turbines after the delay time has elapsed since the change of the control setting of the setting change wind turbine. The wind farm operating method according to claim 8 or 9, wherein the evaluation value is obtained from a calculation result of the total output.
前記ウィンドファーム制御装置により、前記複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を開始するように前記複数のローカル制御装置にデータ処理開始指令を送り、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車の前記運転データの前記一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送る
ことを特徴とする請求項10に記載のウィンドファームの運転方法。
The wind farm control device sends a data processing start command to the plurality of local control devices to start primary processing of operation data including outputs of the plurality of wind turbines,
11. The wind farm according to claim 10, wherein each of the local control devices performs the primary processing of the operation data of each of the wind turbines, and sends a result of the primary processing to the wind farm control device. how to drive.
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CN114450484A (en) * 2019-08-02 2022-05-06 维斯塔斯风力系统集团公司 Providing safety configuration parameters for a wind turbine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114450484A (en) * 2019-08-02 2022-05-06 维斯塔斯风力系统集团公司 Providing safety configuration parameters for a wind turbine
CN112395812A (en) * 2020-11-26 2021-02-23 华北电力大学 Method for evaluating wind speed time shifting performance
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