JP2019534670A - 高圧リンクが機能していない場合における補助電力の提供 - Google Patents
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Abstract
本発明の実施形態は、風力発電所をグリッドに結合する高圧リンクが機能していないときに、補助制御システムを使用して第1の風力タービンを運転することを述べる。補助制御システムを使用するとき、第1の風力タービンは、第2の風力タービンがシャットダウンしている間、第2の風力タービン内の補助システムに電力供給するのに用いることができるローカルACグリッドに電力を提供する。しかしながら、高圧リンクが機能しているとき、第1の風力タービン及び第2の風力タービンは、1次制御システムを使用して、高圧リンクに電力を提供する。【選択図】図9
Description
本開示において提示される実施形態は、包括的には、高圧リンク上で風力タービン電力を伝送させることに関し、より具体的には、高圧リンクが機能していないときに、風力発電所内の第2のシャットダウンされたタービンに補助電力を供給するために風力発電所内の第1のタービンを使用することに関する。
陸上と比較して、より強い風速が、洋上で通常利用可能であるため、多くの状況において、陸上風力タービンの代わりに洋上風力タービンが所望される。さらに、洋上風力タービンは、木、丘、建物等によって妨げられない。洋上風力タービンを陸上グリッド(数十キロメートル又は数百キロメートル離れて位置する場合がある)に結合するために、風力タービンオペレータは、AC信号を伝送する代わりに、HVDCリンクを使用することができ、それは、伝送効率を改善することができる。水中電力ケーブルの場合、HVDCは、サイクルごとにケーブルキャパシタンスを充放電するために必要とされる大電流を回避する。
本開示の1つの実施形態は、方法であり、この方法は、第1の風力タービンをグリッドに結合する高圧リンクが機能していないと判定すると、補助制御システムを使用して風力発電所内の第1の風力タービンを運転することであって、第1の風力タービンは、風力発電所内の第2の風力タービンに補助電力を提供し、第2の風力タービンはシャットダウンしている、運転することを含む。この方法は、高圧リンクが機能していると判定すると、高圧リンク上で電力を伝送するために、1次制御システムを使用して第1の風力タービン及び第2の風力タービンを運転することであって、1次制御システムは補助制御システムとは異なる、運転することを含む。
本明細書で述べる別の実施形態は、第1の風力タービンであり、第1の風力タービンは、第1の風力タービン及び第2の風力タービンをグリッドに結合する高圧リンクが機能していないとき、第2の風力タービン内の補助システムに電力供給するためにローカルACグリッド上に補助電力を出力するように構成される補助制御システムであって、第2の風力タービンは高圧リンクが機能していないときにシャットダウンしている、補助制御システムを備える。第1の風力タービンは、高圧リンクが機能しているときに、高圧リンク上で電力を伝送するように構成される1次制御システムであって、1次制御システムは補助制御システムとは異なる、1次制御システムを備える。
本明細書で述べる別の実施形態は、風力発電所内の第1の風力タービンのための風力タービンコントローラーであり、風力タービンコントローラーは、プロセッサと、プロセッサによって実行されると、運転を実施するプログラムを記憶するように構成されるメモリとを備える。運転は、第1の風力タービンをグリッドに結合する高圧リンクが機能していないと判定すると、補助制御システムを使用して第1の風力タービンを運転することであって、第1の風力タービンは、風力発電所内の第2の風力タービンに補助電力を提供し、第2の風力タービンはシャットダウンしている、運転することを含む。運転は、高圧リンクが機能していると判定すると、高圧リンク上で電力を伝送するために、1次制御システムを使用して第1の風力タービンを運転することであって、1次制御システムは補助制御システムとは異なる、運転することを含む。
本開示の上記で挙げた特徴が詳細に理解され得るように、上記で簡潔に要約された本開示のより詳細な説明を、その一部が添付図面に示される実施形態を参照して行うことができる。しかしながら、添付図面が、本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって、その範囲を制限するものと考えられず、開示のために、他の同様に効果的な実施形態を認める場合があることが留意される。
理解を容易にするために、複数の図に共通である同一要素を指定するために、可能である場合、同一参照数字が使用されている。1つの実施形態において開示される要素が、特に列挙しなければ、他の実施形態に関して有利に利用することができることが企図される。
本明細書の実施形態は、風力発電所をグリッドに結合する高圧リンクが機能していないとき、補助制御システムを使用して第1の風力タービンを運転することを述べている。1つの実施形態において、風力発電所は、陸上グリッドに電力を伝送するために高圧リンク(例えば、HVDC又はHVACリンク)を使用する洋上風力発電所である。補助制御システムを使用するとき、第1の風力タービンは、第2の風力タービンがシャットダウンしている間、風力発電所内の第2の風力タービン内の補助システムに電力供給するローカルACグリッドに電力を提供する。第2の風力タービンは、第1の風力タービンによって提供される電力を使用して、ヨーコントロール、ポンプ、除氷システム等の補助システムを運転することができる。しかしながら、高圧リンクが機能しているときは、第1の風力タービン及び第2の風力タービンは、1次制御システムに切換えて、高圧リンクに電力を提供する。
例示的な実施形態
図1は、水平軸風力タービン発電機100の線図を示している。風力タービン発電機100は、通常、タワー102と、タワー102の上部に位置する風力タービンナセル(nacelle)104とを備える。風力タービンローター106は、ナセル104の外に延在する低速シャフトを通してナセル104に接続することができる。風力タービンローター106は、ローター平面内で回転する、共通ハブ110上に搭載された3つのローターブレード108を備えるが、任意の適した数のブレード、例えば、1つ、2つ、4つ、5つ、又はそれより多い数のブレードを備えることができる。ブレード108(又は翼型部)は、通常、それぞれ空気力学的形状を有し、空気力学的形状は、風に向く前縁112と、ブレード108用のコードの対向端の後縁114と、先端116と、任意の適した方法でハブ110に取付ける根元部118とを有する。
図1は、水平軸風力タービン発電機100の線図を示している。風力タービン発電機100は、通常、タワー102と、タワー102の上部に位置する風力タービンナセル(nacelle)104とを備える。風力タービンローター106は、ナセル104の外に延在する低速シャフトを通してナセル104に接続することができる。風力タービンローター106は、ローター平面内で回転する、共通ハブ110上に搭載された3つのローターブレード108を備えるが、任意の適した数のブレード、例えば、1つ、2つ、4つ、5つ、又はそれより多い数のブレードを備えることができる。ブレード108(又は翼型部)は、通常、それぞれ空気力学的形状を有し、空気力学的形状は、風に向く前縁112と、ブレード108用のコードの対向端の後縁114と、先端116と、任意の適した方法でハブ110に取付ける根元部118とを有する。
幾つかの実施形態では、ブレード108は、ピッチ軸受け120を使用してハブ110に接続することができ、それにより、各ブレード108は、ブレードのピッチを調整するためにその長手方向軸の周りに回転することができる。ローター平面に対するブレード108のピッチ角は、例えば、ハブ110とブレード108との間に接続される、リニアアクチュエーター、油圧アクチュエーター、又はステッパーモーターによって制御することができる。
図2は、風力タービン発電機100のナセル104及びタワー102の内部の典型的な構成要素の線図を示している。風200がブレード108を押すと、ローター106は、スピンし、低速シャフト202を回転させる。ギアボックス204内のギアは、低速シャフト202の低回転速度を、発電機206を使用して電気を発生させるのに適した高速シャフト208の比較的高い回転速度に機械的に変換する。
コントローラー210は、シャフト202、208の一方又は両方の回転速度を検知することができる。シャフトがあまりにも速く回転しているとコントローラーが判断すると、コントローラーは、シャフトの回転を遅くするために制動システム212に信号を送ることができ、制動システム212は、ローター106の回転を遅くする、すなわち、回転/分(RPM)を減少させる。制動システム212は、風力タービン発電機100の構成要素に対する損傷を防止することができる。コントローラー210は、風速計214(風速を提供する)及び/又は風向計216(風向を提供する)からの入力を受信することもできる。受信した情報に基づいて、コントローラー210は、ブレードのピッチ218を調整しようとするためにブレード108の1つ以上に制御信号を送出することができる。風向に関してブレードのピッチ218を調整することによって、ローター(したがって、シャフト202、208)の回転速度を増加又は減少させることができる。例えば、風向に基づいて、コントローラー210は、タワー102に関してナセル104を回転させる制御信号を、ヨーモーター220及びヨードライブ222を備える組立体に送出することができ、それにより、ローター106は、より大幅に(又は、或る特定の状況において、より小幅に)風上に向くように位置決めすることができる。
図3は、本開示で述べる一実施形態による電力システム300のブロック図である。電力システム300は、共通結合点(PCC)330において非制御式ダイオード整流器335に結合された風力タービン100A〜100Cを含む。整流器335は、次に、風力タービン100によって生成された電力をグリッド345に伝送するHVDCリンク340に結合される。1つの実施形態において、風力タービン100は洋上風力発電所に位置する一方で、グリッド345は陸上電気グリッドである。しかしながら、他の実施形態において、風力発電所及びグリッド345は共に陸上である場合がある。
風力タービン100Aは、AC電力を発生させる発電機206と、発電機206によって提供されるAC信号を所望の周波数に変換する電力変換器305と、変換器305の出力からノイズ及び高調波を除去するフィルター320とを含む。図示するように、電力変換器305は、DCバス312を介して共に結合された、発電機側変換器310及びグリッド側変換器315を含む。1つの実施形態において、発電機側変換器310は、発電機206によって提供されるAC信号を、DCバス312上で伝送されるDC電力に変換する複数のスイッチ(例えば、パワートランジスタ)を含む。グリッド側変換器315は、DC電力を受信し、スイッチを使用して、DC電力を、所望の周波数(例えば、50Hz又は60Hz)を有するAC電力(例えば、3相AC電力)に戻るように変換する。図示しないが、風力タービン100B及び100Cは、風力タービン100Aと同様の配置構成を有することができる。
風力タービン100Aは、タービン100AをPCC330に結合するタービン変圧器325を含む。1つの実施形態において、グリッド変圧器325は、タービン100A内に、例えば、タワー内にある。さらに、図示しないが、風力タービン100B及び100Cも、それぞれのタービン変圧器を使用してPCC330に結合され得る。
タービン変圧器の出力はローカルACグリッドを形成する。以下でより詳細に述べるように、運転の第1のモード(例えば、アイランドモード)において、風力タービン100の1つ以上は、電力を、ローカルACグリッドに結合された負荷350に提供する。例えば、風力タービン100は、洋上に位置し得るが、近くの住民がいる陸地等のローカル負荷350に結合され得る。そのため、風力タービン100は、グリッド345に対してHVDCリンク340上で電力を伝送していないときでも、ローカル負荷350に電力を供給できる。さらに、アイランドモードにあるとき、風力タービン100の1つ以上は、発電所内の残りのタービン100のために補助電力を供給し得る。例えば、風力タービン100のうちの少数の風力タービンは、運転のアイランドモードを使用して依然として電力を発生させて、補助電力を提供し、それにより、残りのタービン100をヨー動作させ得る又はタービン100内のポンプを働かせ得る。これは、風力タービンがHVDCリンク340上で電力を伝送していないときに補助電力を提供するために洋上風力発電所内に代替の電力供給部(例えば、ディーゼル発電機)を有しなければならないことを回避する。
HVDCリンク340を介してグリッド345に電力を伝送するために、風力タービン100は、運転の第2のモード(例えば、大電力モード)に切換えて、非制御式ダイオード整流器335内のダイオードのカットイン電圧を超えるようにPCC330においてそれらの結合した電力出力を増加させる。そうすることにより、HVDCリンク340を活性化させ、グリッド345に電力が伝送される。
図4は、本開示で述べる実施形態によるHVDCリンク340に結合された非制御式ダイオード整流器335を示している。図4に示すダイオード整流器335は、本明細書で述べる制御システムと共に使用され得る整流器の単に1つの適した配置構成である。他のタイプ又は配置構成のダイオード整流器335が使用され得る。例えば、図4は12パルス整流器335を示すが、整流器335は異なる数のパルスを含むことができる。1つの実施形態において、ダイオード整流器335は、ダイオード整流器335を働かせるために制御信号が必要とされない又は使用されないため、「非制御式」である。したがって、ダイオード整流器335は、働くためにデジタル又はアナログ制御信号を必要としない受動構成要素のみを含み得る。
図示するように、ダイオード整流器335は、PCC330に結合された第1の変圧器405及び第2の変圧器410を含む。第1の変圧器405はY−Δ変圧器である一方で、第2の変圧器410はY−Y変圧器である。さらに、整流器335は第1のダイオード415及び第2のダイオード420を含む。概して、整流器335内の変圧器及びダイオードは、PCC330において風力タービンによって提供されるAC電力信号を、HVDCリンク340上で伝送されるDC電力信号に変換する。
図5は、本開示で述べる一実施形態による風力タービンの制御システム500を示している。1つの実施形態において、風力発電所内の各風力タービンは、制御システム500の複製を含む。制御システム500を、風力タービンコントローラーによって実施することができ、また、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、又は、ソフトウェア及びハードウェア要素の或る組み合わせを使用して実装することができる。1つの実施形態において、制御システム500は、1つ以上のプロセッサ及びメモリを含むコンピューティングシステムを使用して実装される。
制御システム500の1つの利点は、個々の風力タービン内の制御システム500の間のデータ通信が高速である必要がないことである。すなわち、個々の制御システム500が中央風力発電所コントローラーから基準設定点を受信することができるものの、個々の風力タービン内の制御システム500は、運転中に同期する必要はない。異なる制御システム500の間で通信を必要としないことによって、制御システム500の信頼性が上がる。さらに、制御システム500は、風力タービン内の制御システムの間で通信を必要とするシステムと異なり、運転のために位相ロックループ(PLL)を必要としない。
制御システム500は無効電力制御脚585及び有効電力制御脚580を有する。無効電力制御脚585は、風力発電所コントローラーからの所望の無効電力値QD、及び、グリッド側変換器315の出力で生成される目下の無効電力を示す実際の無効電力値QAを受信する。実際の無効電力値QAは、任意選択のフィルター505を通され、所望の無効電力値QDと共に第1の加算器510に提供される。第1の加算器510は、所望の無効電力値QD(すなわち、風力発電所コントローラーが風力タービンに出力して欲しい無効電力)と風力タービンから目下出力されている実際の無効電力QAとの差を決定する。この差は電圧ルックアップモジュール515に入力され、電圧ルックアップモジュール515は、風力タービンの出力電圧を調整するために使用される電圧調整値VADJを出力する。1つの実施形態において、電圧ルックアップモジュールは、所望の無効電力値と実際の無効電力値とのそれぞれの差にマッピングされる複数の増分的電圧値を含む。種々の風力タービン内の各制御システム500についての複数の電圧値は、異なる又は同じ電圧値とすることができる。すなわち、1つの風力タービンの電圧ルックアップモジュール515についての電圧値は、第2の風力タービンの電圧値と異なることができる。
第2の加算器520は、電圧調整値VADJを公称電圧VN(風力発電所コントローラーが提供することができる)に加算して、振幅電圧VMAGを出力する。また、第2の加算器520は、後で述べることになるPIコントローラー565に結合される。振幅電圧VMAGは、任意選択のフィルター525を通され、3相変圧モジュール530に至る。概して、3相変圧モジュール530は、振幅電圧VMAG及び有効電力制御脚580によって出力される電圧係数角度θWを、グリッド側変換器315用の制御信号に変換する。換言すると、変圧モジュール530は、無効電力制御脚585及び有効電力制御脚580の出力を使用して、対応する3相AC電圧信号を出力するためにグリッド側変換器315内のスイッチ(例えば、パワートランジスタ)を働かせる制御信号を発生させる。
有効電力制御脚580において、制御システム500は、風力発電所コントローラーからの所望の有効電力値PD、及び、グリッド側変換器315によって出力される目下の有効電力を示す実際の有効電力値PAを受信する。実際の有効電力値PAは、任意選択のフィルター535を通される。第3の加算器540は、所望の有効電力値PDを実際の有効電力値PAと比較し、2つの値の差を出力する。この差は、対応する角度調整ωVを出力する角度ルックアップモジュール545に提供される。角度ルックアップモジュール545は、実際の有効電力値PAと所望の有効電力値PDとのそれぞれの差に対応する複数の増分的角度調整値を含むことができる。角度ルックアップモジュール545に格納される角度調整値は、発電所内の異なる風力タービンについて同じであり得る、又は異なり得る。
角度ルックアップモジュール545によって出力される角度調整ωVは第4の加算器550に渡され、第4の加算器550は、角度調整ωVを、風力発電所コントローラーから受信される所望の角度ωDと結合させる。無効電力制御脚585によって出力される振幅電圧VMAGはグリッド側変換器315によって生成されるAC信号の振幅を制御する一方で、角度ωV及びωDはAC信号の周波数を制御する。例えば、所望の角度ωDはローカルACグリッドの所望の周波数(例えば、50Hz)を示すことができる。制御システム500は、角度調整ωVを使用して、グリッド側変換器によって生成される有効電力を増加又は減少させ、それにより、所望の有効電力値PDに一致させる。
第4の加算器550は、結合した角度ωV *を、電圧係数角度θWを出力する積分器555に出力する。電圧係数角度θWは、振幅電圧VMAGと共に、3相変圧モジュール530によって使用されて、グリッド側変換器315によって出力される3相AC信号の振幅及び周波数を設定する制御信号を発生させる。
また、制御システム500は、PIコントローラー565を第3の加算器540の出力に選択的に結合するスイッチ560と、無効電力調整器575を第1の加算器510の出力に選択的に結合するスイッチ570とを含む。アイランドモードで運転するとき、スイッチ560及び570は、開放しており、それにより、PIコントローラー565及び無効電力調整器575を停止させ、それにより、これらの構成要素は、無効電力制御脚585及び有効電力制御脚580によって生成される電圧係数角度θW及び振幅電圧VMAGに影響を及ぼさない。しかしながら、PIコントローラー565及び無効電力調整器575が停止されるときでも、制御システム500は、ローカルACグリッドに結合されるローカル負荷に電力供給するためにAC信号を依然として発生し得る。上記で述べたように、アイランドモードにおいて、グリッド側変換器315は、ローカルACグリッドに結合される、近くの住民がいる陸地にAC電力を出力することができる。付加的に又は代替的に、発電所内の風力タービンのうちの1つ以上の風力タービンは、発電所内の残りの風力タービンのために補助電力を発生させることができる。すなわち、風力タービンの一部は、シャットダウンする(すなわち、電力を生成しない)ことができる一方で、他の風力タービンは、シャットダウンされるタービンのために補助電力を提供するために図5に示すアイランドモードで運転する。
1つの実施形態において、アイランドモードで運転するとき、制御システム500は、風力タービンに出力される実際の電力(すなわち、実際の無効電力値QA及び実際の有効電力値PA)を所望の電力値(すなわち、所望の無効電力値QD及び所望の有効電力値PD)に設定できない場合がある。代わりに、風力タービンによって出力される実際の電力は、タービン上のローカル負荷によって左右される。
アイランドモードから大電力モードに切換えるために、制御システム500は、スイッチ560及び570を閉鎖し、それにより、PIコントローラー565及び無効電力調整器575の入力を有効電力制御脚580及び無効電力制御脚585にそれぞれ接続する。制御システム500はPIコントローラー565及び無効電力調整器575の入力をそれぞれの脚580及び585に接続するスイッチを示しているが、PIコントローラー565及び無効電力調整器575に送出される電力をターンオン/ターンオフすること等、他の作動手段を使用することができる。
スイッチ560が閉鎖すると、PIコントローラー565は、第3の加算器540から、所望の有効電力値PDと実際の有効電力値PAとの差を受信する。PIコントローラーが示されているが、PIコントローラー565又は比例積分微分(PID)コントローラー等の積分動作を有する任意のコントローラーが使用され得る。PIコントローラー565は、調整電圧を出力し、調整電圧は、実際の有効電力値PAが所望の有効電力値PDに一致するまで振幅電圧VMAGに加算される。1つの実施形態において、PIコントローラー565は、無効電力制御脚585が、グリッド側変換器315によって生成されるAC信号の振幅を、その振幅が非制御式ダイオード整流器内のダイオードのカットイン電圧を超えるまで増加するようにさせる。これは図6に示されており、グラフ600は、本開示で述べる一実施形態によるダイオード整流器の作動電圧を示している。グラフ600は、y軸上にダイオード整流器を通して流れる電力、及び、x軸上にダイオードの両端の電圧を示している。PIコントローラー565が、風力タービンによって生成されるAC信号の振幅を増加させるにつれて、ダイオードの両端の平均電圧は、最終的に作動電圧605(すなわち、ダイオードカットイン電圧)に達し、それにより、ダイオード整流器が作動し、電力がHVDCリンク上で伝送されることを可能にする。作動されると、制御システム500は、風力発電所コントローラーによって左右されるように風力タービンの出力電力を制御するためにPIコントローラー565を使用し続け得る。すなわち、アイランドモードにあるときと異なり、大電力モードにおいて、制御システム500は、(作動電圧605に達した後に)所望の電力に一致するように出力電力を制御し得る。例えば、風力発電所コントローラーが新しい所望の有効電力値PDを送出する場合、PIコントローラー565は、所望の有効電力を出力するようにAC信号の振幅を調整し得る。
大電力モードで運転するときにPIコントローラー565を作動することに加えて、制御システム500は、スイッチ570を閉鎖することによって無効電力調整器575も作動する。概して、無効電力調整器575は、PCCに結合された風力タービンの間での循環する無効電力の形成を防止する。各タービンがどれだけ多くの無効電力を生成しているかに応じて無数の解決策が存在するため、これは、循環する無効電力をもたらす可能性がある。スイッチ570が閉鎖されると、加算器510によって出力された所望の無効電力値QDと実際の無効電力値QAとの差(又は誤差)は、無効電力調整器575に送信される。次に、無効電力調整器575は、加算器550に送出される角度値を出力する。すなわち、角度値は、角度調整ωV及び所望の角度ωDに加算されて、結合された角度電圧係数角度ωV *を生成する。所望の無効電力値QDと実際の無効電力値QAとの大きい差は、風力タービンがあまりにも多くの無効電力を生成していることを意味する。そのため、無効電力調整器575によって生成される角度値は、制御システム500がグリッド側変換器315によって出力される無効電力を低減するようにさせる。逆に、所望の無効電力値QDと実際の無効電力値QAとの小さい差は、風力タービンがあまりにも少ない無効電力を生成していることを意味する。応答して、無効電力調整器575は、タービンによって生成される無効電力を増加させる。風力タービン内の各制御システム500が無効電力調整器575を含む場合、これは、複数の風力タービンが風力タービン自身同士の間で無効電流の発生を共有することをもたらし、循環する無効電流の可能性を軽減する。
1つの実施形態において、制御システム500は、例えば、HVDCリンクが破断する又はその他のことで働かないとき、大電流モードからアイランドモードに切換えるプロンプトを受信する。例えば、風力タービン用の各制御システム500は、運転のアイランドモードに切換えるコマンドを風力発電所コントローラーから受信することができる。応答して、制御システム500は、スイッチ560及び570を開放し、これらのスイッチは、PIコントローラー565及び無効電力調整器575を停止させる。こうして、制御システム500は、運転のアイランドモードと大電力モードとの間で切換え得る。
図7は、本開示で述べる一実施形態によるベクトル図である。ベクトルVFはダイオード整流器における共通電圧を示している一方で、ベクトルVW1、VW2、IW1、及びIW2は、発電所内の2つの風力タービン、すなわち、風力タービン1(W1)及び風力タービン2(W2)についてのそれぞれの電圧及び電流を示す。2つの電流ベクトルIW1及びIW2は2つの風力タービンが異なる無効電力を発生させることを示す。特に、風力タービン2は風力タービン1より多くの無効電力を送出し、それは、電圧ベクトルVW2が大き過ぎることを意味する。換言すれば、ベクトルVFとVW2との間の角度は最適でない。図5において上記で述べたように、制御システム500は無効電力調整器575を含み、無効電力調整器575は、VFとVW2との間の角度がVFとVW1との間の角度に近くなるように風力タービン2の出力を調整し得る。結果として、無効電力出力は、複数の風力タービンによってより均等に共有され、それは、風力タービンの間の循環する無効電流を防止し得る。
図8は、本開示で述べる一実施形態による風力タービンを異なるモードで運転するための方法800のフローチャートである。ブロック805において、風力発電所コントローラーは、第1のモードで運転して、ローカルACグリッドに電力を提供するように風力タービン内の制御システムに指令する。1つの実施形態において、風力発電所コントローラーは、第1のモード(すなわち、アイランドモード)で運転するように風力タービンのサブセットに指令する。例えば、発電所内のタービンのうちの少数のタービンのみが、アイランドモードで運転されて、電力を生成しない残りのタービン用の補助電力を発生させることができる。代替的に、発電所内のタービンの全てが、アイランドモードで運転されて、例えば、島等の、近くの住民がいる陸地を含むことができるローカルACグリッドに電力を提供することができる。
ブロック810において、風力発電所コントローラーがHVDCリンク上で電力を伝送しないと判定する場合、方法800はブロック805に戻り、少なくとも1つの風力タービンがアイランドモードで運転し続ける。そうでなければ、方法800はブロック815に進み、風力発電所コントローラーは、風力タービンコントローラー(例えば、図5の制御システム500)内の有効電力制御脚と無効電力制御脚との間でPIコントローラーを作動させることによって第2のモードで運転するように風力タービンのうちの少なくとも1つの風力タービンに指令する。1つの実施形態において、PIコントローラーは、風力タービンコントローラーの無効電力制御脚において決定された実際の無効電力値と所望の無効電力値との差(又は、誤差)を使用して、タービンコントローラーの有効電力制御脚において使用される電圧調整を発生させる。電圧調整は、風力タービンによって生成されたAC電圧の振幅を増加させて、電力がHVDCリンク上で伝達されるように整流器のダイオードを作動させる。
1つの実施形態において、ダイオード整流器がアクティブであり、HVDCリンクが電力を伝送するとき、電力を目下のところ伝送していない風力タービンは、風力タービンをPCCに結合する前に、HVDCリンク上で電力を伝送している風力タービンに同期する。例えば、新しい風力タービンをPCCに電気結合する場合、新しいタービンの制御システムにおける角度ωが同期しないとき、新しい風力タービンを、電力を既に発生させている風力タービンに結合することは短絡を生じ得る。そのため、新しいタービンを付加する前に、その制御システムは、角度ωのその値を、HVDCリンク上で電力を既に伝送している風力タービンの制御システムにおいて使用される同じ角度値に同期することができる。図5を参照して、1つの実施形態において、新しいタービンの積分器555についての初期値は、ローカルACグリッドの低圧側の電圧の位相を測定することによって導出される。積分器555を初期値に初期化することによって、新しいタービンは、目下接続されている風力タービンと同じ角度を有し、したがって、新しいタービンがPCCに結合されると、PCCにおける電力は増加し、短絡が回避される。この同期プロセスは、更なる風力タービンをPCC及びHVDCリンクに結合するために反復され得る。
ブロック820において、制御システム内のPIコントローラーは、風力タービンによって生成される電力を増加させて、非制御式ダイオード整流器を作動させ、HVDCリンク上で電力を伝送する。図6に示すように、PIコントローラーは、ダイオードが作動され、電力がHVDCリンク上で伝送されるまで、整流器内のダイオードの両端の電圧の振幅を増加させ得る。さらに、大電力モードにおいて、制御システムは、最大Cp追跡アルゴリズムによって計算される最適電力基準より小さくアクティブ電力基準を設定することによって発電出力抑制を実施し得る。
ブロック825において、風力発電所コントローラーは、風力タービンが運転の第2のモードにあるままであるべきか否かを判定する。例えば、風力発電所コントローラーは、HVDCリンクが働いている限り、個々の制御システムを大電力モードに維持することができる。しかしながら、HVDCリンクが切断される、又は、陸上ステーションが切離される場合、ブロック835において、風力発電所コントローラーは、PIコントローラー及び無効電力調整器を停止し、運転の第1のモードに切換えるように個々の制御システムに指令する。1つの実施形態において、風力発電所コントローラーは、風力タービンの出力をモニターして、電圧がスパイクする(例えば、閾値を超えて上昇する)(ローカルACグリッド上の過電圧につながる)か否かを判定する。応答して、風力発電所コントローラーは、風力タービンを第1のモードに切換えて、最大電圧基準電圧が制限される過電圧ライドスルー(OVRT)保護を提供し得る。さらに、過電圧が検出される場合、基準電圧は低減され、ローカルACグリッド上の電圧の高速低下をもたらし得る。1つの実施形態において、制御システムが第2のモードから第1のモードに切換わるときのタービン内の制御システムの間の通信の必要性が存在しない(すなわち、制御システム同士は同期する必要がない)。1つの実施形態において、風力発電所コントローラーは、風力タービンの幾つかを第2のモードから第1のモードに切換えることができる一方で、残りの風力タービンは、シャットダウンされる、すなわち、電力をもはや生成しない。
しかしながら、過電圧条件が検出されない場合、方法800はブロック830に進み、風力タービンは、HVDCリンク上で電力を伝送し続ける。1つの実施形態において、上述した制御システムは、通常運転についてPLLを必要としない。すなわち、大電力モードにあるとき、制御システムは、風力タービンの出力を制御するために使用される有効電力値及び無効電力値を設定するために、伝統的又は離散的フーリエ変換(DFT)ベースのPLLを使用しない。さらに、異なる風力タービン内の制御システムは、運転の大電力モード及びアイランドモードで運転するとき、互いに通信する必要はなく、そのことが、コストを低減し、信頼性を改善する。さらに、非制御式ダイオード整流器は、デジタル信号を使用して制御される代替の結合システムを使用することと比較して、風力タービンをHVDCリンクに結合するための高価でない選択肢であり得る。
本明細書の実施形態は、風力タービンの個々の制御システムにコマンド(例えば、第1のモードと第2のモードとの間で切換えるコマンド、所望の有効電力値及び所望の無効電力値を含むコマンド、発電出力抑制コマンド等)を送出する中央風力発電所コントローラーを述べているが、個々の制御システムは、制御システムと風力発電所コントローラーとの間の通信リンクが喪失される場合でも運転できる。
図9は、本開示で述べる一実施形態による風力タービンを異なるモードで運転するための方法900のフローチャートである。方法900は、ブロック905において始まり、風力発電所(例えば、洋上風力発電所)内の風力タービンは、HVDCリンク上で電力を伝送するために1次制御システムを使用して運転される。1つの実施形態において、風力タービンはローカルACグリッドに結合され、ローカルACグリッドは、次に、AC−DC変換器及びHVDCリンクに結合される。上述したように、AC−DC変換器は、非制御式ダイオード整流器であり得る。しかしながら、他の実施形態において、AC−DC変換器は制御式整流器であり、制御式整流器は、風力発電所コントローラーからのデジタル制御信号を使用して、風力タービンから受信されるAC電力信号を変換し、HVDCリンク上で伝送されるDC電力信号の量を決定する。AC−DC変換器は、HVDCリンク上で、風力発電所によって発生した電力を伝送し得る任意のタイプの変換器であり得る。
HVDCリンクに結合されたAC−DC変換器を有する本明細書の実施形態が述べられているが、方法900は、風力発電所が、AC−AC変換器を介して風力発電所に結合される高圧交流(HVAC)リンクに結合される電力システムでも使用され得る。
ブロック910において、風力発電所コントローラーは、HVDC(又はHVAC)リンクが機能するか否かを判定する。上記で論じたように、HVDCリンクが切断される可能性がある、又は、陸上ステーションが切離され、それにより、風力発電所を1次グリッド(例えば、陸上グリッド)から切離す可能性がある。さらに、グリッドオペレーターが、HVDCリンクを切離すことを自主的に判断する場合がある。そのため、HVDCリンクは、偶然の理由(例えば、ラインが切断される又はグリッドが故障する)であれ、意図的な理由(例えば、陸上グリッドが、風力発電所に接続する用意ができていない)であれ、リンクが活性化されないときはいつでも機能しない。HVDCリンクが機能するままでいる場合、方法900はブロック905に戻る。しかしながら、HVDCリンクが機能しない場合、方法900はブロック915に進み、風力発電所コントローラーは、風力発電所内の風力タービンの一部分をシャットダウンする。本明細書で使用するとき、風力タービンをシャットダウンするということは、風力タービンがローカルACグリッド上で出力電力を生成しないことを意味する。しかしながら、シャットダウンしている風力タービン内の他の補助システム、例えば、ヨー運動用モーター、ポンプ、又は、氷がナセル又はブレード上に蓄積することを防止するための加熱要素は、依然として運転することができる。1つの実施形態において、発電所内の風力タービンの一部分のみをシャットダウンする代わりに、コントローラーは、発電所内の風力タービンの全てをシャットダウンする。
ブロック920において(風力タービンのうちの全てがシャットダウンされたわけではなかったと仮定して)、風力発電所内の残りの運転中の風力タービンのうちの少なくとも1つの風力タービンは、補助制御システムを使用して、シャットダウンされている風力タービン内の補助システムに電力供給する。すなわち、発電所内の風力タービンのうちの少なくとも1つの風力タービンは、(電力がHVDCリンク上で伝送されないが)ローカルACグリッド上で電力を出力し続ける。この電力は、シャットダウンされたタービンによって受けとられ、シャットダウンされたタービンは、それらのタービンの補助システムを運転するためにその電力を使用する。そうすることにより、HVDCリンクが機能しないときに風力タービン内の補助システムに電力供給するための、ディーゼル又はガス発電機等の代替のエネルギー源を風力発電所内に有することが回避される。
HVDCリンクが機能しないことに応答して、風力タービンの全てがシャットダウンされた場合、1つの実施形態において、第1の風力タービンは、第1の風力タービン内に又は第1の風力タービンと同じ場所(例えば、同じ洋上プラットフォーム)に配設された無停電電源(UPS)(例えば、バッテリーに基づくUPS)等の内部補助電源によって始動される。第1の風力タービンは、別個の発電機(例えば、ディーゼル発電機)又は他の手段を使用して始動することもできる。始動されると、第1の風力タービンは、それ自身の補助システム(例えば、ヨー運動用モーター、ポンプ、又は加熱要素)に電力を提供し得る。
1つの実施形態において、ブロック920中に風力タービンを運転するために使用される補助制御システムは、HVDCリンクから切離されたときに風力タービンがアイランドモードで運転しているときの、図5に示す制御システム500と同様である。すなわち、補助制御システムは、タービンコントローラー又は風力発電所コントローラーによって提供される所望の電力ではなく、負荷によって主に左右される電力(例えば、シャットダウンされた風力タービン上で補助システムによって引き出される電力)を発生させる。
ブロック925において、風力発電所コントローラーは、HVDCリンクが機能しているか否かを判定する。機能していない場合、方法900はブロック920に戻る。しかしながら、HVDCリンクが機能している場合、方法900はブロック905に戻り、風力発電所内の全ての風力タービンが1次制御システムを使用して運転され、電力が、HVDCリンク上で伝送される。換言すれば、HVDCリンクが再び機能すると、シャットダウンされたタービンは、再始動し、補助制御システムを使用して運転する風力タービンは、代わりに、1次制御システムを使用して運転される。
図10は、本開示で述べる一実施形態によるHVDCリンクの機能に応じて異なるモードで運転する複数の風力タービンを含む風力発電所1000のブロック図である。この例において、風力発電所1000は、HVDCリンク1040を介して陸上グリッド1045に結合される洋上風力発電所である。しかしながら、以下の実施形態は、遠方グリッドに電力を伝送するためにHVDCリンク1040(又はHVACリンク)を使用する陸上風力発電所にも適用され得る。
風力発電所1000は、それぞれが、タービンコントローラー1010及び補助システム1025(例えば、ヨーコントローラー/モーター、ポンプ、除氷システム等)を含む3つの風力タービン1005A、1005B、及び1005Cを含む。タービンコントローラー1010は、HVDCリンク1040の機能に応じてそれぞれの風力タービン1005の運転を制御する2つの別個の制御システムを有する。図9の方法900で述べたように、タービンコントローラー1010は、HVDCリンク1040が機能しているときに1次制御システム1015を使用し、それは、電力が発電所1000から陸上グリッド1045に伝送されることをもたらす。しかしながら、HVDCリンク1040が機能しないとき、風力発電所コントローラー1050は、代わりに補助制御システム1020を使用して運転するようにタービンコントローラー1010の1つ以上に指令することができる。例えば、ここで示す3つの風力タービン1005は、HVDCリンク1040がダウンするときに発電所1000内の全ての風力タービンの補助システム1020に電力を提供する発電所1000内のバックアップ風力タービンとして指定することができる。換言すれば、風力発電所1000内の図10に示す3つのタービン1005以外の全てのタービンを、HVDCリンクが使用不能になるとシャットダウンすることができる。シャットダウンされる代わりに、風力タービン1005A、1005B、及び1005Cは、1次制御システム1015を使用して運転することから補助制御システム1020を使用して運転することに切換わり、補助制御システム1020は、ローカルACグリッド1030上で十分な量の電力を出力して、シャットダウンされたタービン内の補助システム並びにタービン1005A、1005B、及び1005C上の補助システム1025A、1025B、1025Cを運転する。
図示するように、風力タービン1005は、AC−DC変換器1035を含む洋上グリッドサブステーション1033を介してHVDCリンク1040に結合される。1つの実施形態において、洋上グリッドサブステーション1033は、洋上風力発電所1000内のプラットフォーム上に配設され、AC−DC変換器1035を封入する(encloses)構造を含む。しかしながら、別の実施形態において、洋上グリッドサブステーション1033及びAC−DC変換器1035を、同じプラットフォーム上に配設するが、異なる筐体(enclosures)に収容することができる。いずれの場合も、AC−DC変換器1035は、ローカルACグリッド1030上の電力を、HVDCリンク1040上での伝送のためのDC電力に変換するために使用される。
AC−DC変換器1035は、非制御式変換器又は制御式変換器(例えば、自励式又は更に他励式変換器)であり得る。例えば、多くの現行の洋上風力発電所は、図4において上述した非制御式ダイオード整流器より通常高価である制御式変換器を使用して、陸上グリッドにタービンを接続する。方法900に挙げられ、風力発電所1000に示される制御技法は、ローカルACグリッド1030をHVDCリンク1040に結合するために使用されるAC−DC変換器1035のタイプによらず使用され得る。例えば、1次制御システム1015は、AC−DC変換器1035が風力発電所コントローラー1050によって能動的に制御される制御技法であり得る。1つの実施形態において、1次制御システム1015を使用するときに風力タービン1005によって出力される電力はAC−DC変換器1035によって決定される。すなわち、個々の風力タービン1005によって出力される電力は、例えば、風力発電所コントローラー1050によって送信される所望の設定点からではなく、むしろ変換器1035によって左右される場合がある。
代替的に、AC−DC変換器1035が図4に示す非制御式ダイオード整流器である場合、1次制御システム1015は、図5のPIコントローラー565及び無効電力調整器575が個々の風力タービン1005の出力を制御するために作動される上述した大電力モードとすることができる。この実施形態において、風力タービン1005の出力はAC−DC変換器1035ではなく、むしろ所望の設定点によって制御される。
発電所1000内のシャットダウンされた風力タービンに補助電力を提供することに加えて、風力タービン1005A〜1005Cは、HVDCリンクが機能しないときに、洋上グリッドサブステーション1033及びAC−DC変換器1035にも電力を提供することができる。例えば、サブステーション1033及び変換器1035は、陸上グリッド1045に対する能動的接続が存在しないときに運転するために、タービン1005A〜1005Cによって提供される補助電力を使用し得る制御システム及び回路要素を含むことができる。そのため、風力発電所1000は、HVDCリンク1040が機能しないときに、グリッドサブステーション1033及び変換器1035に電力を提供する発電機又は電池システムを必要としない場合がある。
ローカルACグリッド1030に電力供給するために風力タービン1005A〜1005Cを使用することに加えて、本明細書の実施形態は、ローカルACグリッド1030に電力を提供するために、風力発電、太陽エネルギー、地熱エネルギー、水力発電、バイオエネルギー等の異なるタイプの再生可能エネルギー発電機の組み合わせを使用し得る。例えば、発電所1000(例えば、陸上又は洋上風力発電所)内の風力タービン1005A〜1005Cは、再生可能エネルギー発電機がシャットダウンしている間、風力タービンと異なる再生可能エネルギー発電機に補助電力を提供することができる。1つの実施形態において、HVDCリンク1040が機能していないとき、ローカルACグリッド1030には、1つ以上の風力タービン(例えば、風力タービン1005A〜1005C)、及び、太陽エネルギー、地熱エネルギー、水力発電、又はバイオエネルギーに基づく少なくとも1つの発電機を使用して電力が供給される。この例において、1つの(タイプの)再生可能エネルギー発電機は、HVDCリンク1040の喪失中、別の(タイプの)再生可能エネルギー発電機に補助電力を提供するために使用される。
上記で述べたように、ローカルACグリッド1030は、電気絶縁された洋上風力発電所、又は、例えば陸上ローカルグリッド若しくは物理的な島等の、電気絶縁された負荷を有する別のグリッドであり得る。例えば、洋上風力発電所の場合、ソーラーパネルは、洋上プラットフォーム上に配設される場合があり、ACグリッド1030に結合される。陸上風力発電所の場合、ローカルACグリッド1030を、発電所の近くの太陽エネルギー、地熱エネルギー、水力発電、及びバイオエネルギー発電機に結合することができる。そのため、1つの実施形態において、風力タービン及び他の再生可能エネルギー発電機は、一時的に又は永久的に電気絶縁されたローカルグリッド、すなわち、1次グリッド1045に対する結合が一時的に機能していない又は永久的に機能していない(すなわち、HVDCリンク1040が、風力タービン1005の運転寿命中、決して再起動されない)ローカルグリッドに補助電力を提供する。1つの実施形態において、結合が永久的に機能しないということは、1次グリッドに対する結合を決して持たなかったローカルグリッド、例えば、異なる陸地上のより大きい1次グリッドに電気結合されない陸上ローカルグリッド又は物理的な島を意味する。
1つの実施形態において、補助制御システム1020及び1次制御システム1015は、HVDCリンクの状態に応じて実行されるそれぞれのソフトウェアアプリケーション又はモジュールである。そのため、風力発電所コントローラーは、HVDCリンクの状態に応じて補助制御システム1020又は1次制御システム1015のいずれかを実行するように個々のタービンコントローラーに指令し得る。例えば、タービンコントローラー1010は、少なくとも1つのプロセッサ及びソフトウェアアプリケーションを格納するのに十分なメモリを含むことができる。しかしながら、他の実施形態において、補助制御システム1020及び1次制御システム1015はハードウェア又はファームウェア構成要素を含む。
さらに、図10は、風力発電所1000をHVDCリンクに結合することを示しているが、別の実施形態において、風力発電所1000は、ローカルACグリッド1030上のAC電力信号をHVACリンクに適する高電圧AC電力信号に変換するAC−AC変換器を介してHVACリンクに結合される。
図11は、本開示で述べる一実施形態による、HVDCリンクが機能しない状態で風力タービンによって使用される補助制御システム1020を示している。補助制御システム1020は、補助制御システム1020が、PIコントローラー565、無効電力調整器575、及びスイッチ560、570を含まないことを除いて、図5の制御システム500と同じである。換言すれば、補助制御システム1020は、PIコントローラー565及び無効電力調整器575が停止されるときに風力タービンがアイランドモードで運転するときに使用される構成要素を含む。
図示するように、補助制御システム1020は、無効電力制御脚1105及び有効電力制御脚1110を含む。これらの脚1105、1110内の種々の構成要素は、制御システム500がアイランドモードで運転するときの図5の無効電力制御脚585及び有効電力制御脚580と同じ方法で働く。そのため、脚1105及び1110の機能はここでは繰り返されない。
上記において、本開示で提示される実施形態に対して参照が行われている。しかしながら、本開示の範囲は、特定の述べられている実施形態に限定されない。代わりに、上記で提供された特徴及び要素の任意の組合せが、異なる実施形態に関連してもしなくても、企図される実施形態を実装し実施することを企図される。さらに、本明細書で開示される実施形態は、他の考えられる解決策に勝る又は従来技術に勝る利点を達成することができるが、特定の利点が所与の実施形態によって達成されるか否かは、本開示の範囲を制限しない。そのため、本明細書で述べる態様、特徴、実施形態、及び利点は、単に例証であり、特許請求の範囲において明示的に挙げられる場合を除いて、添付の特許請求の範囲の要素又は制限とは考えられない。
当業者によって認識されるように、本明細書で開示される実施形態は、システム、方法、又はコンピュータープログラム製品として具現化することができる。したがって、態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態(ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む)、又は、全てを全体的に、本明細書で「回路」、「モジュール」、又は「システム」と呼ぶことができるソフトウェア及びハードウェア態様を組み合わせる実施形態の形態をとることができる。さらに、態様は、コンピューター可読プログラムコードを具現化する1つ以上のコンピューター可読媒体において具現化されたコンピュータープログラム製品の形態をとることができる。
本発明は、システム、方法、及び/又はコンピュータープログラム製品とすることができる。コンピュータープログラム製品は、本発明の態様をプロセッサに実施させるためのコンピューター可読プログラム命令を有する、コンピューター可読記憶媒体(例えば、ポータブルコンピューターディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取り専用メモリ(ROM)、消去可能プログラム可能読取り専用メモリ(EPROM又はフラッシュメモリ)、光ファイバー、ポータブルコンパクトディスク読取り専用メモリ(CD−ROM)、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、又は上記の任意の適した組合せ)を含むことができる。
本開示の態様は、本開示において提示される実施形態による、方法、装置(システム)、及びコンピュータープログラム製品のフローチャート例証及び/又はブロック図を参照して以下で述べられる。フローチャート例証及び/又はブロック図の各ブロック並びにフローチャート例証及び/又はブロック図のブロックの組合せがコンピュータープログラム命令によって実装され得ることが理解されるであろう。これらのコンピュータープログラム命令は、汎用コンピューター、専用コンピューター、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されて、コンピューター又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャート及び/又はブロック図の1つ以上のブロックで指定される機能/行為を実装するための手段を作成するようなマシンを生成することができる。
図のフローチャート及びブロック図は、種々の実施形態による、システム、方法、及びコンピュータープログラム製品の考えられる実装態様のアーキテクチャ、機能、動作を示す。この点に関して、フローチャート又はブロック図の各ブロックは、指定された論理機能を実装するための1つ以上の実行可能命令を含む、モジュール、コードのセグメント、又はコードの部分を示すことができる。幾つかの代替の実装態様において、ブロックに記す機能が、図で記す順序から外れて行うことができることにも留意されるべきである。例えば、連続して示す2つのブロックは、実際には、実質的に同時に実施することができる、又は、ブロックは、時として、関係する機能に応じて逆順で実行することができる。ブロック図及び/又はフローチャート例証の各ブロック並びにブロック図及び/又はフローチャート例証のブロックの組合せが、指定された機能若しくは行為を実施する専用ハードウェアベースシステム又は専用ハードウェア及びコンピューター命令の組合せによって実装され得ることにも留意されたい。
上記を考慮して、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって決定される。
Claims (18)
- 第1の風力タービンをグリッドに結合する高圧リンクが機能していないと判定すると、補助制御システムを使用して風力発電所内の前記第1の風力タービンを運転することであって、前記第1の風力タービンは、前記風力発電所内の第2の風力タービンに補助電力を提供し、前記第2の風力タービンはシャットダウンしている、運転することと、
前記高圧リンクが機能していると判定すると、前記高圧リンク上で電力を伝送するために、1次制御システムを使用して前記第1の風力タービン及び前記第2の風力タービンを運転することであって、前記1次制御システムは前記補助制御システムとは異なる、運転することと、
を含む、方法。 - 前記高圧リンクが機能していないとき、前記第1の風力タービンは、前記補助制御システムを使用して、ローカルACグリッドに電力を送出し、前記風力発電所内の全ての風力タービンは前記ローカルACグリッドに結合されている、請求項1に記載の方法。
- 前記風力発電所は洋上風力発電所であり、前記方法は、
前記高圧リンクが機能していないとき、前記補助制御システムを使用して、前記洋上風力発電所内の第1の複数の風力タービンを運転して、前記洋上風力発電所内の第2の複数の風力タービンに補助電力を提供することであって、前記第2の複数の風力タービンはシャットダウンしている、提供することを含む、請求項1又は2に記載の方法。 - 前記第1の複数の風力タービンは、前記高圧リンクが機能していないとき、前記洋上風力発電所内の洋上グリッドサブステーション内のAC−DC変換器を運転するために補助電力を同様に提供し、前記高圧リンクが機能しているとき、前記AC−DC変換器は、前記第1の風力タービン及び前記第2の風力タービンに結合したローカルACグリッド上のAC電力を、前記高圧リンク上で伝送されるDC電力に変換する、請求項3に記載の方法。
- 前記補助制御システムは無効電力制御脚及び有効電力制御脚を備え、前記方法は、
前記高圧リンクが機能していないとき、前記無効電力制御脚を使用して振幅電圧を生成することと、前記無効電力制御脚を使用して電圧係数角度を生成することとを更に含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記高圧リンクは高圧直流(HVDC)リンクであり、前記第1の風力タービン及び前記第2の風力タービンは、AC−DC変換器を介して前記HVDCリンクに結合される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記高圧リンクは高圧交流(HVAC)リンクであり、前記第1の風力タービン及び前記第2の風力タービンは、AC−AC変換器を介して前記HVDCリンクに結合される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記1次制御システムを使用して前記第1の風力タービン及び前記第2の風力タービンを運転するとき、前記第1の風力タービン及び前記第2の風力タービンによって出力される電力は、制御式結合回路を使用して設定され、前記制御式結合回路は、前記第1の風力タービン及び第2の風力タービンの出力を前記高圧リンクに接続する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記高圧リンクが機能していないと判定した後、
内部補助電源を使用して、前記第1の風力タービンをシャットダウン状態から始動させることと、
前記高圧リンクが機能していないときに前記第1の風力タービン内の補助システムに補助電力を提供するために前記第1の風力タービンを運転状態に維持することと、
のうちの一方を実施することを更に含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記高圧リンクが機能しなくなった後、前記高圧リンクは、決して再び機能しない、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 第1の風力タービンであって、
該第1の風力タービン及び第2の風力タービンをグリッドに結合する高圧リンクが機能していないとき、前記第2の風力タービン内の補助システムに電力供給するためにローカルACグリッド上に補助電力を出力するように構成される補助制御システムであって、前記第2の風力タービンは前記高圧リンクが機能していないときにシャットダウンしている、補助制御システムと、
前記高圧リンクが機能しているときに、前記高圧リンク上で電力を伝送するように構成される1次制御システムであって、前記1次制御システムは前記補助制御システムとは異なる、1次制御システムと、
を備える、第1の風力タービン。 - 前記第1の風力タービン及び前記第2の風力タービンは洋上風力タービンであり、前記グリッドは陸上グリッドである、請求項11に記載の風力タービン。
- 前記補助制御システムは、
振幅電圧を生成するように構成される無効電力制御脚と、
電圧係数角度を生成するように構成される有効電力制御脚と、
を備える、請求項11又は12に記載の風力タービン。 - 前記高圧リンクは高圧直流(HVDC)リンクであり、前記第1の風力タービン及び前記第2の風力タービンは、AC−DC変換器を介して前記HVDCリンクに結合される、請求項11、12又は13に記載の風力タービン。
- 前記1次制御システムを使用して前記第1の風力タービンを運転するとき、前記第1の風力タービンによって出力される電力は、制御式結合回路を使用して設定され、前記制御式結合回路は、前記第1の風力タービンの出力を前記高圧リンクに接続する、請求項11、12、13又は14に記載の風力タービン。
- 前記第2の風力タービンがシャットダウンしているとき、前記第2の風力タービンは前記ローカルACグリッド上に電力を出力しない、請求項11、12、13、14又は15に記載の風力タービン。
- 風力発電所内の第1の風力タービンのための風力タービンコントローラーであって、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行されると、運転を実施するプログラムを格納するように構成されるメモリと、
を備え、前記運転は、
前記第1の風力タービンをグリッドに結合する高圧リンクが機能していないと判定すると、補助制御システムを使用して前記第1の風力タービンを運転することであって、前記第1の風力タービンは、前記風力発電所内の第2の風力タービンに補助電力を提供し、前記第2の風力タービンはシャットダウンしている、運転することと、
前記高圧リンクが機能していると判定すると、前記高圧リンク上で電力を伝送するために、1次制御システムを使用して前記第1の風力タービンを運転することであって、前記1次制御システムは前記補助制御システムとは異なる、運転することと、
を含む、風力タービンコントローラー。 - 風力発電所内の第1の風力タービンをグリッドに結合する高圧リンクが機能していないと判定すると、補助制御システムを使用して前記第1の風力タービンを運転することであって、前記第1の風力タービンは、風力タービンと異なる再生可能エネルギー発電機に補助電力を提供し、風力タービンと異なる前記再生可能エネルギー発電機はシャットダウンしている、運転することと、
前記高圧リンクが機能していると判定すると、前記高圧リンク上で電力を伝送するために、1次制御システムを使用して前記第1の風力タービンを運転することであって、前記1次制御システムは前記補助制御システムとは異なる、運転することと、
を含む、方法。
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