JP2020112035A - 風力発電装置とその運転方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[数1]
Δθ=k(Q−Qrated) (1)
(1)式では、トルクが定格トルクよりも小さい場合には、Δθが負となってピッチ角はファイン側(ブレードの迎え角を増加する側)に制御される。そこで、縮退運転時には、この比例ゲインを通常時よりも小さくすることで、ピッチ角をファイン側に向ける制御を抑制する。
2:ブレード
3:ハブ
4:ナセル
5:タワー
6:主軸
7:増速機
8:発電機
9:メインフレーム
10:ロータ
11:電力変換機
12:制御装置
21:ピッチ角制御機構
22:ヨー制御機構
23:風速計
24:ひずみセンサ
30:制御対象
31:風速計測部
32:荷重計測部
33:損傷度計算部
DB1、DB1a:損傷度データベース
DB2、DB2a:パワーカーブデータベース
DB3:運転計画データベース
37、37a:制御量計算部
41:制御量計測部
42:風況予測部
Claims (20)
- 少なくともロータ及びナセル並びにナセルを支持するタワーを有し、制御装置により縮退運転を実施する風力発電装置であって、
前記制御装置は、風速に対する発電電力あたり損傷度を求め、求めた発電電力あたり損傷度が規定値を超過することをもって縮退運転を実施することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項1に記載の風力発電装置であって、
前記制御装置は、部品の単位時間あたり損傷度と風速との関係を定義する損傷度のデータベースと、出力と風速の関係を定義するパワーカーブのデータベースと、前記損傷度と前記パワーカーブとから算出した発電電力あたり損傷度を求め、前記縮退運転の制御量を計算する制御量計算部を備えることを特徴とする風力発電装置。 - 請求項2に記載の風力発電装置であって、
前記制御量計算部は、前記縮退運転の制御量に応じて風力発電装置の回転数、トルク、ブレードピッチ角、ヨー角のいずれかを制御することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項2または請求項3に記載の風力発電装置であって、
前記パワーカーブが、前記制御量計算部による制御量の計算によって縮退運転を行わない通常時に対し、局所的に低下することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の風力発電装置であって、
前記パワーカーブが局所的に低下する風速域または縮退運転の強弱の変化の少なくとも一方に応じた複数の前記パワーカーブを有することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の風力発電装置であって、
前記パワーカーブが、前記制御量計算部による制御量の計算によって縮退運転を行わない通常時に対し、ランプ状、凹型、階段状のいずれかに変化することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項6に記載の風力発電装置であって、
前記パワーカーブが、ランプ状、凹型、階段状のいずれかに変化する風速が定格風速付近であることを特徴とする風力発電装置。 - 請求項6に記載の風力発電装置であって、
前記パワーカーブが、ランプ状、凹型、階段状のいずれかに変化する風速が定格風速の前後4m/s以内であることを特徴とする風力発電装置。 - 請求項6に記載の風力発電装置であって、
前記パワーカーブが、定格風速付近でランプ状、凹型、階段状のいずれかに変化する際に、回転数は通常時と変化せず、トルクが通常時よりも低下することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項6に記載の風力発電装置であって、
前記パワーカーブが、定格風速付近でランプ状、凹型、階段状のいずれかに変化する際に、トルクは通常時と変化せず、回転数が通常時よりも低下することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の風力発電装置であって、
前記制御量計算部は、発電電力あたり損傷度の最大値を平滑化するように制御量を計算することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の風力発電装置であって、
前記損傷度のデータベースは、部品の単位時間あたり損傷度と風速および制御変更時の制御量の関係を保存することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の風力発電装置であって、
前記制御量計算部は、制御量または制御を変更する風速域を、風況予測に基づく風速頻度分布と制御変更時の損傷度分布の内積で求められる損傷度と現在までの累積損傷度との和で求められる推定累積損傷度が、運転計画の許容値と一致するように決定することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の風力発電装置であって、
前記損傷度のデータベースは、部品の単位時間あたり損傷度と風速および制御変更時の制御量の関係を、運転時のデータを計測して逐次更新することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項1に記載の風力発電装置であって、
前記損傷度が、疲労損傷度、振動のパワースペクトル、濁りであることを特徴とする風力発電装置。 - 請求項1に記載の風力発電装置であって、
前記制御装置は、前記発電電力あたり損傷度または劣化度が前記風力発電装置の定格風速付近で最大となる場合に、ブレードピッチ角のフェザー操作量を、縮退運転を行わない通常時よりも、増加することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項16に記載の風力発電装置であって、
前記制御装置は、前記ブレードピッチ角のフェザー操作を通常時よりも低風速から開始することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項16に記載の風力発電装置であって、
前記制御装置は、定格風速の前後4m/s以内で前記ブレードピッチ角のフェザー操作量を通常時よりも増加することを特徴とする風力発電装置。 - 少なくともブレードのピッチ角を制御する制御装置を有する風力発電装置を備え、
前記制御装置は、
前記風力発電装置の定格風速付近で前記ピッチ角のフェザー操作量を、縮退運転を行わない通常時よりも、増加することを特徴とする風力発電装置の運転方法。 - 少なくともロータ及びナセル並びにナセルを支持するタワーを有し、縮退運転を実施する風力発電装置の運転方法であって、
前記風力発電装置の定格風速以上の一部の風速域でのみピッチ角のフェザー操作量を、縮退運転を行わない通常時よりも、増加することを特徴とする風力発電装置の運転方法。
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