JP2020193605A - Method for measuring wind state for wind power generation device and wind power generation device - Google Patents

Method for measuring wind state for wind power generation device and wind power generation device Download PDF

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悠介 大竹
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Abstract

To provide a wind power generation device that can accurately measure a wind state without an increase in cost more than necessary and is applicable to variable regions, and to provide a method for measuring a wind state.SOLUTION: A method for measuring a wind state includes the steps of: acquiring multiple wind direction data using an anemoscope; and reading yaw errors corresponding to the acquired multiple wind direction data from a data base in which relationships between the wind direction data and yaw errors are preliminarily stored.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、風力発電装置の構成とその制御に係り、特に、風力発電装置に流入する風向を計測する風況計測方法に関する。 The present invention relates to the configuration and control of the wind power generation device, and more particularly to a wind condition measuring method for measuring the wind direction flowing into the wind power generation device.

風を受けて発電する風力発電装置の制御方法としては、風向が変化した場合、ヨー制御によって風力発電装置のロータ回転面が風向に対して正対するよう制御する方法が知られている。このヨー制御の高精度化には、風力発電装置のロータの回転軸方向と風向の偏差であるヨー誤差を正しく計測する必要がある。 As a control method for a wind power generation device that receives wind to generate power, a method is known in which when the wind direction changes, the rotor rotating surface of the wind power generation device is controlled to face the wind direction by yaw control. In order to improve the accuracy of this yaw control, it is necessary to correctly measure the yaw error, which is the deviation between the rotation axis direction and the wind direction of the rotor of the wind power generator.

ヨー誤差を計測する手法としては、風力発電装置に設置された風向計を用いるのが一般的である。しかしながら、風向計は風力発電装置に設置されるため、風力発電装置のナセル及びロータの影響を受けて変化した風向が計測され、計測精度が低下するという課題がある。 As a method for measuring the yaw error, an anemometer installed in a wind power generator is generally used. However, since the anemometer is installed in the wind power generation device, there is a problem that the changed wind direction is measured under the influence of the nacelle and the rotor of the wind power generation device, and the measurement accuracy is lowered.

このような課題に対応すべく、レーザー式風向風速計を用いて風力発電装置の影響を受けない風上側の風況を計測する方法や、風力発電装置の発電電力を用いる方法等が提案されている。 In order to deal with such problems, a method of measuring the wind condition on the wind side that is not affected by the wind power generator using a laser anemometer, a method of using the generated power of the wind power generator, etc. have been proposed. There is.

例えば、特許文献1では、風力発電機は、その風力発電機に取り付けられるか、またはその近傍に配置されるレーザ式風向風速計を備えている。レーザ式風向風速計を用い、風力発電機に向ってくる風の風向風速を事前に観測し、その観測結果に基づいて、風力発電機のヨー角・ピッチ角を予測制御し、風力発電機を含む風力発電システムの高効率化運転制御を行う。また、風力発電機に繋がれる出力平滑化装置を備えることで、風力発電機の予測出力値に基づいて出力平滑化装置の電力入出力量を予測制御し、風力発電システム全体の出力平滑化を図ることが記載されている。 For example, in Patent Document 1, the wind power generator includes a laser anemometer attached to or near the wind power generator. Using a laser anemometer, observe the wind direction and speed of the wind coming toward the wind power generator in advance, and based on the observation results, predict and control the yaw angle and pitch angle of the wind power generator to control the wind power generator. Highly efficient operation control of including wind power generation systems. In addition, by equipping an output smoothing device connected to the wind power generator, the power input / output amount of the output smoothing device is predicted and controlled based on the predicted output value of the wind power generator to smooth the output of the entire wind power generation system. It is stated that.

また、特許文献2では、データ蓄積部により、当該風力発電装置の運転時における発電出力P、風速計により測定された風速に基づき推定される流入風速Ws、並びに、風向計により測定された風向θwとナセルの方位との差である風向偏差のデータセットを逐次蓄積し、該蓄積データの統計解析を分析部により行って、各流入風速における発電出力の風向偏差に対する分布曲線を求め、該分布曲線がピークとなる風向偏差を風向計の補正値θdとし、流入風速毎の風向計の補正値を風向補正テーブルに記憶し、運転制御部により、風向計による風向Vwを流入風速Ws毎の風向計の補正値θdで補正し、該補正後の風向を制御パラメータとして使用して発電制御を行うことが記載されている。 Further, in Patent Document 2, the data storage unit indicates the power generation output P during operation of the anemometer, the inflow wind speed Ws estimated based on the wind speed measured by the anemometer, and the wind direction θw measured by the anemometer. A data set of anemometers, which is the difference between the anemometer and the anemometer, is sequentially accumulated, and the statistical analysis of the accumulated data is performed by the analysis unit to obtain a distribution curve for the anemometer of the power generation output at each inflow wind speed. The peak wind direction deviation is set as the correction value θd of the anemometer, the correction value of the anemometer for each inflow wind speed is stored in the wind direction correction table, and the operation control unit sets the wind direction Vw by the anemometer to the wind direction meter for each inflow wind speed Ws. It is described that the power generation is controlled by correcting with the correction value θd of the above and using the corrected wind direction as a control parameter.

特開2004−301116号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-301116 特開2008−291786号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-291786

しかしながら、上記特許文献1の風力発電装置の風況計測方法では、風況計測にレーザー式風向風速計を用いているが、このレーザー式風向風速計は高価であり、運転中の全ての風力発電装置に設置するのは、コストの観点から難しい。 However, in the wind condition measurement method of the wind power generation device of Patent Document 1, a laser type anemometer is used for wind condition measurement, but this laser type anemometer is expensive and all wind power generation during operation. Installation on the device is difficult from a cost standpoint.

また、上記特許文献2の風力発電装置の風況計測方法では、風力発電装置の発電出力をベースに評価しており、山岳地域等において吹上風や乱流強度の変化によって発電出力が変化した場合に計測精度が低下するという課題がある。 Further, in the wind condition measurement method of the wind power generation device of Patent Document 2 above, the evaluation is made based on the power generation output of the wind power generation device, and when the power generation output changes due to a change in upwind wind or turbulent flow intensity in a mountainous area or the like. There is a problem that the measurement accuracy is lowered.

そこで、本発明の目的は、必要以上にコストを増加させることなく高精度な風況計測が可能であり、かつ、様々な地域で適用可能な風力発電装置および風況計測方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a wind power generation device and a wind condition measurement method that can measure wind conditions with high accuracy without increasing the cost more than necessary and can be applied in various regions. is there.

上記課題を解決するために、本発明は、風向計により複数の風向データを取得し、風向データとヨー誤差の関係を予め記憶したデータベースから、前記取得した複数の風向データに対応するヨー誤差を読み取ることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention acquires a plurality of wind direction data by an anemometer, and obtains a yaw error corresponding to the plurality of acquired wind direction data from a database in which the relationship between the wind direction data and the yaw error is stored in advance. It is characterized by reading.

また、本発明は、風向計と、前記風向計から複数の風向データを取得する計測値取得部と、風向データとヨー誤差の関係を予め記憶した記憶部と、前記計測値取得部により取得した複数の風向データに対応するヨー誤差を前記記憶部から読み取るヨー誤差演算部と、を備え、前記ヨー誤差演算部により読み出したヨー誤差に基づきヨー角を制御することを特徴とする。 Further, the present invention is acquired by the wind direction meter, the measurement value acquisition unit that acquires a plurality of wind direction data from the wind direction meter, the storage unit that stores the relationship between the wind direction data and the yaw error in advance, and the measurement value acquisition unit. A yaw error calculation unit that reads yaw errors corresponding to a plurality of wind direction data from the storage unit is provided, and the yaw angle is controlled based on the yaw error read by the yaw error calculation unit.

本発明によれば、必要以上にコストを増加させることなく高精度な風況計測が可能であり、かつ、様々な地域で適用可能な風力発電装置および風況計測方法を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize highly accurate wind condition measurement without increasing the cost more than necessary, and to realize a wind power generation device and a wind condition measurement method applicable to various regions.

これにより、風力発電装置の発電量向上が図れる。 As a result, the amount of power generated by the wind power generation device can be improved.

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.

実施例1の風力発電装置を示す全体概略構成図である。It is an overall schematic block diagram which shows the wind power generation apparatus of Example 1. FIG. 風力発電装置と風向の関係の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the relationship between a wind power generation device and a wind direction. 実施例1における風向計設置位置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the anemometer installation position in Example 1. FIG. 実施例1における風力発電装置に対する流入風向と風向計の計測結果の関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the inflow wind direction to the wind power generation apparatus in Example 1 and the measurement result of an anemometer. 実施例1における風力発電装置に対する流入風向と風向計の計測結果の関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the inflow wind direction to the wind power generation apparatus in Example 1 and the measurement result of an anemometer. 実施例1の風力発電装置における機能ブロック図である。It is a functional block diagram in the wind power generation apparatus of Example 1. FIG. 実施例2における風向計設置位置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the anemometer installation position in Example 2. 実施例2における風力発電装置に対する流入風向と風向計の計測結果の関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the inflow wind direction with respect to the wind power generation apparatus in Example 2 and the measurement result of an anemometer. 実施例2における風力発電装置に対する流入風向と風向計の計測結果の関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the inflow wind direction with respect to the wind power generation apparatus in Example 2 and the measurement result of an anemometer. 実施例2の風力発電装置における機能ブロック図である。It is a functional block diagram in the wind power generation device of Example 2. 実施例3の風力発電装置における機能ブロック図である。It is a functional block diagram in the wind power generation device of Example 3. 実施例4の風力発電装置における機能ブロック図である。It is a functional block diagram in the wind power generation device of Example 4. 実施例5の風力発電装置における機能ブロック図である。It is a functional block diagram in the wind power generation apparatus of Example 5. 実施例6及び実施例7における風力発電装置と風況計測機器との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the wind power generation apparatus and the wind condition measuring apparatus in Example 6 and Example 7.

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are designated by the same reference numerals, and the detailed description of overlapping portions will be omitted.

なお、本明細書では、本発明の実施形態に係る風力発電装置として、ダウンウィンド型の風力発電装置を例に説明するが、アップウィンド型の風力発電装置においても同様に適用できる。また、3枚のブレードとハブにてロータを構成する例を示すが、これに限られず、ロータはハブと少なくとも1枚のブレードにて構成しても良い。本発明の実施形態に係る風力発電装置は、洋上、山岳部及び平野部の何れの場所にも設けることができる。 In this specification, as the wind power generation device according to the embodiment of the present invention, a downwind type wind power generation device will be described as an example, but the same can be applied to an upwind type wind power generation device. Further, an example in which the rotor is composed of three blades and a hub is shown, but the present invention is not limited to this, and the rotor may be composed of a hub and at least one blade. The wind power generation device according to the embodiment of the present invention can be installed at any place on the ocean, in a mountainous area, or in a plain area.

図1から図6を参照して、実施例1の風力発電装置及び風況計測方法について説明する。図1は本実施例の風力発電装置を示す全体概略構成図である。図1に示すように、風力発電装置2は、風を受けて回転するブレード23、ブレード23を支持するハブ22、ハブ22を回転可能に支持するナセル21、及びナセル21を回動可能に支持するタワー20を備える。 The wind power generation device and the wind condition measurement method of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram showing a wind power generation device of this embodiment. As shown in FIG. 1, the wind power generator 2 rotatably supports a blade 23 that rotates in response to wind, a hub 22 that supports the blade 23, a nacelle 21 that rotatably supports the hub 22, and a nacelle 21. The tower 20 is provided.

ナセル21内には、ハブ22に接続されハブ22と共に回転する主軸25、主軸25に接続され回転速度を増速する増速機27、及び増速機27により増速された回転速度で回転子を回転させて発電運転する発電機28を備えている。 Inside the nacelle 21, a spindle 25 connected to the hub 22 and rotating together with the hub 22, a speed increasing machine 27 connected to the spindle 25 to increase the rotation speed, and a rotor at a rotation speed increased by the speed increasing machine 27. The generator 28 is provided to rotate and operate the generator.

また、ブレード23のハブ22に対する設置の向きはピッチ角と称され、風力発電装置2は、このピッチ角、すなわち、ブレード23の向きを制御するピッチ角制御装置34を備える。ブレード23の回転エネルギーを発電機28に伝達する部位は、動力伝達部と呼ばれ、本実施例では、主軸25、及び増速機27が動力伝達部に含まれる。そして、増速機27及び発電機28は、メインフレーム29上に保持されており、発電機28はその動きを制御する発電機制御装置35を有する。 Further, the direction of installation of the blade 23 with respect to the hub 22 is referred to as a pitch angle, and the wind power generation device 2 includes this pitch angle, that is, a pitch angle control device 34 that controls the direction of the blade 23. The portion that transmits the rotational energy of the blade 23 to the generator 28 is called a power transmission unit, and in this embodiment, the spindle 25 and the speed increaser 27 are included in the power transmission unit. The speed increaser 27 and the generator 28 are held on the main frame 29, and the generator 28 has a generator control device 35 that controls the movement thereof.

また、ブレード23及びハブ22によりロータ24が構成される。図1に示すように、タワー20内部には、電力の周波数を変換する電力変換器30、電流の開閉を行うスイッチング用の開閉器及び変圧器など(図示せず)、及び制御装置31が配置されている。図1において、電力変換器30及び制御装置31はタワー20の底部に設置されているが、これらの機器の設置場所はタワー底部に限定されず、風力発電装置2の内部であれば、他の場所に設置される場合も考えられる。 Further, the rotor 24 is composed of the blade 23 and the hub 22. As shown in FIG. 1, a power converter 30 that converts the frequency of electric power, a switch and a transformer for switching that switches and switches current (not shown), and a control device 31 are arranged inside the tower 20. Has been done. In FIG. 1, the power converter 30 and the control device 31 are installed at the bottom of the tower 20, but the installation location of these devices is not limited to the bottom of the tower, and other devices can be installed inside the wind power generator 2. It may be installed in a place.

また、ナセル21の上面に、風向データ及び風速データを計測するための風向風速計32が設置されている。制御装置31としては、例えば、制御盤又はSCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)などが用いられる。 Further, an anemometer 32 for measuring wind direction data and wind speed data is installed on the upper surface of the nacelle 21. As the control device 31, for example, a control panel or SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) or the like is used.

また、ナセル21の向きはヨー角と称され、風力発電装置2は、このナセル21の向き、すなわち、ロータ24の回転面の向きを制御するヨー角制御装置33を備える。図1に示すように、ヨー角制御装置33は、ナセル21の底面とタワー20の先端部との間に配置され、例えば、図示しない、少なくともアクチュエータ及び当該アクチュエータを駆動するモータより構成される。制御装置31より信号線を介して出力されるヨー角制御指令に基づき、ヨー角制御装置33を構成するモータが回転しアクチュエータが所望量変位することで、所望のヨー角となるようナセル21が回動する。 Further, the direction of the nacelle 21 is referred to as a yaw angle, and the wind power generator 2 includes a yaw angle control device 33 that controls the direction of the nacelle 21, that is, the direction of the rotating surface of the rotor 24. As shown in FIG. 1, the yaw angle control device 33 is arranged between the bottom surface of the nacelle 21 and the tip end portion of the tower 20, and is composed of, for example, at least an actuator and a motor for driving the actuator (not shown). Based on the yaw angle control command output from the control device 31 via the signal line, the nacelle 21 rotates to obtain the desired yaw angle by rotating the motor constituting the yaw angle control device 33 and shifting the actuator by a desired amount. Rotate.

図2は風力発電装置と風向の関係の例を示す模式図である。風力発電装置2の向きに相当するナセル方向51と風向53の間の偏差をヨー誤差55と呼ぶ。一般的に、ナセル方向51はヨー角制御装置33により、ヨー誤差55が小さくなるように制御される。 FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the relationship between the wind power generator and the wind direction. The deviation between the nacelle direction 51 and the wind direction 53 corresponding to the direction of the wind power generator 2 is called a yaw error 55. Generally, the nacelle direction 51 is controlled by the yaw angle control device 33 so that the yaw error 55 is reduced.

本発明では、このヨー誤差を計測する方法として、ナセル外部に設置された風向計を用いる。このとき使用する風向計は風見鶏効果に基づいた矢羽式風向計を用いても、超音波風向計を用いても良い。 In the present invention, an anemometer installed outside the nacelle is used as a method for measuring this yaw error. As the anemometer used at this time, an arrow vane type anemometer based on the weathercock effect may be used, or an ultrasonic anemometer may be used.

図3に本実施例における風向計の設置場所を示す。本実施例においては、ナセル上部に右側風向計32aと左側風向計32bが設置されている。このとき右側風向計32aと左側風向計32bは風向計が設置された位置における風向を計測し、ナセルやロータの影響により風力発電装置流入前の風向と異なる計測結果を示す可能性がある。 FIG. 3 shows the installation location of the anemometer in this embodiment. In this embodiment, a right anemometer 32a and a left anemometer 32b are installed above the nacelle. At this time, the right anemometer 32a and the left anemometer 32b measure the anemometer at the position where the anemometer is installed, and may show a measurement result different from the wind direction before the inflow of the wind power generator due to the influence of the nacelle and the rotor.

図4にヨー誤差が非常に小さい場合の風向と、図3の風向計位置における風向の関係図を示す。右側風向計32aによって計測された右側風向56aと左側風向計32bで計測された左側風向56bは風力発電装置のナセルやロータの影響により風力発電装置流入前の風向53とは異なる計測結果を示す。具体的には、風に対してナセルやロータが風をせき止める抵抗体としての役割を果たすため、ナセルやロータを避けるような風の流れ場となる。 FIG. 4 shows the relationship between the wind direction when the yaw error is very small and the wind direction at the anemometer position in FIG. The right anemometer 56a measured by the right anemometer 32a and the left anemometer 56b measured by the left anemometer 32b show different measurement results from the wind direction 53 before the inflow of the wind turbine due to the influence of the nacelle and rotor of the wind turbine. Specifically, since the nacelle or rotor acts as a resistor that dams the wind against the wind, it becomes a wind flow field that avoids the nacelle or rotor.

図5にヨー誤差が発生している場合の風向53と、図3の風向計位置における風向の関係図を示す。右側風向計32aによって計測された右側風向56aと左側風向計32bで計測された左側風向56bは図4の場合と同様に風力発電装置のナセルやロータの影響により風力発電装置流入前の風向53とは異なる計測結果を示す。具体的には、右側風向56aはナセルの影響によりナセルに沿った風向となるのに対し、左側風向56bはロータを避けるため、より大きなヨー誤差を有する風向となる。 FIG. 5 shows a relationship diagram between the wind direction 53 when a yaw error occurs and the wind direction at the anemometer position in FIG. The right anemometer 56a measured by the right anemometer 32a and the left anemometer 56b measured by the left anemometer 32b are the same as the wind direction 53 before the inflow of the wind power generator due to the influence of the nacelle and rotor of the wind power generator as in the case of FIG. Shows different measurement results. Specifically, the right wind direction 56a is a wind direction along the nacelle due to the influence of the nacelle, while the left wind direction 56b is a wind direction having a larger yaw error in order to avoid the rotor.

図4及び図5に示す通り、風向53とナセル上の風向計で計測された風向56a、56bは異なる風向を示すと考えられる。そのため、風向計での計測結果から、正しい風向を算出してヨー誤差を導出する必要がある。なお、風向53とナセル上の風向計で計測された風向56a,56bの関係はナセル形状等によって変化するため、図4及び図5と異なる関係性となる場合もある。 As shown in FIGS. 4 and 5, the wind direction 53 and the wind directions 56a and 56b measured by the anemometer on the nacelle are considered to indicate different wind directions. Therefore, it is necessary to calculate the correct wind direction from the measurement result of the anemometer and derive the yaw error. Since the relationship between the wind direction 53 and the wind directions 56a and 56b measured by the anemometer on the nacelle changes depending on the shape of the nacelle and the like, the relationship may be different from those in FIGS. 4 and 5.

図6に本実施例の風況計測方法を実行する風況計測(観測)装置の機能ブロック図を示す。計測装置37は、記憶部311と計測値取得部313とヨー誤差演算部315を備え、これらは相互に内部バス319にてアクセス可能に接続されている。 FIG. 6 shows a functional block diagram of a wind condition measuring (observation) device that executes the wind condition measuring method of this embodiment. The measuring device 37 includes a storage unit 311, a measured value acquisition unit 313, and a yaw error calculation unit 315, which are connected to each other so as to be accessible by an internal bus 319.

ヨー誤差演算部315は、例えば、図示しないCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサや各種プログラムを格納するROM、演算過程のデータを一時的に格納するRAM、外部記憶装置などの記憶装置にて実現されると共に、CPUなどのプロセッサがROMに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をRAM又は外部記憶装置に格納する。なお、説明を解り易くするため、各機能ブロックに分割して示しているが、所望の機能ブロックを統合する構成としても良い。 The yaw error calculation unit 315 is realized by, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit) (not shown), a ROM for storing various programs, a RAM for temporarily storing data in the calculation process, and a storage device such as an external storage device. At the same time, a processor such as a CPU reads and executes various programs stored in the ROM, and stores the calculation result, which is the execution result, in the RAM or an external storage device. Although the explanation is divided into each functional block for easy understanding, a configuration in which a desired functional block is integrated may be used.

計測値取得部313は、右側風向計32a及び左側風向計32bにより計測された風向データを、入力I/F317a及び入力I/F317bと内部バス319を介して取得し、例えば、A/D変換処理、平滑化処理(ノイズ除去)、或いは正規化処理などを実行する。 The measured value acquisition unit 313 acquires the wind direction data measured by the right anemometer 32a and the left anemometer 32b via the input I / F317a, the input I / F317b, and the internal bus 319, and obtains, for example, A / D conversion processing. , Smoothing process (noise removal), normalization process, etc.

記憶部311には、少なくとも、風力発電装置2におけるヨー誤差と右側風向計32aによって計測される右側風向56aと左側風向計32bによって計測される左側風向56bとの関係が予め格納されている。 At least, the relationship between the yaw error in the wind power generation device 2 and the right wind direction 56a measured by the right anemometer 32a and the left wind direction 56b measured by the left anemometer 32b is stored in the storage unit 311 in advance.

ヨー誤差演算部315は、内部バス319を介して記憶部311にアクセスし、記憶部311から風力発電装置2に流入する風向に基づいたヨー誤差を読み出す。得られたヨー誤差は出力I/F318を通じてヨー角制御装置33に出力される。 The yaw error calculation unit 315 accesses the storage unit 311 via the internal bus 319, and reads out the yaw error based on the wind direction flowing into the wind power generation device 2 from the storage unit 311. The obtained yaw error is output to the yaw angle control device 33 through the output I / F 318.

以上説明したように、本実施例の風力発電装置の風況計測方法では、風向計から複数の風向データを取得し、風向データとヨー誤差の関係を予め記憶したデータベース(記憶部311)から、取得した複数の風向データに対応するヨー誤差を読み取る。 As described above, in the wind condition measurement method of the wind power generator of the present embodiment, a plurality of wind direction data are acquired from the anemometer, and the relationship between the wind direction data and the yaw error is stored in advance from the database (storage unit 311). Read the yaw error corresponding to the acquired multiple wind direction data.

本実施例によれば、必要以上にコストを増加させることなく高精度な風況計測が可能であり、かつ、様々な地域で適用可能な風力発電装置の風況計測方法を提供することが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to measure the wind condition with high accuracy without increasing the cost more than necessary, and it is possible to provide a wind condition measurement method for a wind power generator that can be applied in various regions. It becomes.

具体的には、ナセル21の上部に設置された左右2つの風向計(右側風向計32a,左側風向計32b)の計測結果と記憶部311に格納されたデータを用いることで、新たな計測機器を設置することなく、より高精度にヨー誤差を計測することが可能となる。 Specifically, by using the measurement results of the two left and right anemometers (right anemometer 32a, left anemometer 32b) installed on the upper part of the nacelle 21 and the data stored in the storage unit 311, a new measuring device is used. It is possible to measure the yaw error with higher accuracy without installing.

また、本実施例の風力発電装置2は、風向計(32a,32b)と、風向計(32a,32b)から複数の風向データ(56a,56b)を取得する計測値取得部313と、風向データとヨー誤差の関係を予め記憶した記憶部311と、計測値取得部313により取得した複数の風向データ(56a,56b)に対応するヨー誤差を記憶部311から読み取るヨー誤差演算部315を備えており、ヨー誤差演算部315により読み出したヨー誤差に基づいてヨー角制御装置33を制御(補正)する。 Further, the wind power generation device 2 of the present embodiment includes a wind direction meter (32a, 32b), a measurement value acquisition unit 313 that acquires a plurality of wind direction data (56a, 56b) from the wind direction meter (32a, 32b), and wind direction data. It is provided with a storage unit 311 that stores the relationship between the and yaw error in advance, and a yaw error calculation unit 315 that reads the yaw error corresponding to a plurality of wind direction data (56a, 56b) acquired by the measurement value acquisition unit 313 from the storage unit 311. The yaw angle control device 33 is controlled (corrected) based on the yaw error read by the yaw error calculation unit 315.

また、風向計(32a,32b)は、風力発電装置2のナセル21の外部に複数配置されている。 Further, a plurality of anemometers (32a, 32b) are arranged outside the nacelle 21 of the wind power generation device 2.

また、風向計(32a,32b)は、風力発電装置2のナセル21の上部において風向に対してナセル21の左右に少なくとも2台配置されており、かつ、ナセル21の上部から略同じ高さに配置されている。 Further, at least two anemometers (32a, 32b) are arranged on the left and right sides of the nacelle 21 with respect to the wind direction at the upper part of the nacelle 21 of the wind power generation device 2, and at substantially the same height from the upper part of the nacelle 21. Have been placed.

これにより、ヨー角制御装置33による高精度なヨー角制御(補正)が可能となり、風力発電装置の発電量向上が図れる。 As a result, the yaw angle control device 33 enables highly accurate yaw angle control (correction), and the amount of power generated by the wind power generation device can be improved.

図7から図10を参照して、実施例2の風力発電装置及び風況計測方法について説明する。なお、実施例1と重複する点については詳細な説明を省略する。 The wind power generation device and the wind condition measurement method of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 10. A detailed description of the points overlapping with the first embodiment will be omitted.

本実施例における特徴としては、ナセル上に設置する風向計をナセル上面から異なる高さに設置する点にある。 A feature of this embodiment is that the anemometers installed on the nacelle are installed at different heights from the upper surface of the nacelle.

図7に本実施例における風向計の設置位置を示す。本実施例においては、ナセル上部に下側風向計32cと上側風向計32dが設置されている。このときナセル上に設置された下側風向計32cと上側風向計32dは風向計が設置された位置における風向を計測し、風力発電装置流入前の風向53と異なる計測結果を示すと考えられる。 FIG. 7 shows the installation position of the anemometer in this embodiment. In this embodiment, a lower anemometer 32c and an upper anemometer 32d are installed above the nacelle. At this time, the lower anemometer 32c and the upper anemometer 32d installed on the nacelle measure the anemometer at the position where the anemometer is installed, and it is considered that the measurement result is different from the wind direction 53 before the inflow of the wind power generator.

図8にヨー誤差が非常に小さい場合の風向53と、図7の風向計位置における風向の関係図を示す。下側風向計32cによって計測された下側風向56cと上側風向計32dで計測された上側風向56dはロータ24の左右中央(ナセル21の中央の延長線上)に位置するため、風力発電装置2のナセル21やロータ24の影響を受けた場合においても、風向は同程度となる場合が多い。 FIG. 8 shows the relationship between the wind direction 53 when the yaw error is very small and the wind direction at the anemometer position in FIG. 7. Since the lower wind direction 56c measured by the lower anemometer 32c and the upper wind direction 56d measured by the upper anemometer 32d are located at the center of the left and right sides of the rotor 24 (on the extension line of the center of the nacelle 21), the wind power generator 2 Even when affected by the nacelle 21 and the rotor 24, the wind direction is often the same.

次に、図9にヨー誤差が発生している場合の風向53と、図7の風向計位置における風向の関係図を示す。下側風向計32cによって計測された下側風向56cと上側風向計32dで計測された上側風向56dは風力発電装置2のナセル21やロータ24の影響により風力発電装置流入前の風向53とは異なる計測結果を示す。 Next, FIG. 9 shows a relationship diagram of the wind direction 53 when a yaw error occurs and the wind direction at the anemometer position in FIG. 7. The lower wind direction 56c measured by the lower anemometer 32c and the upper wind direction 56d measured by the upper anemometer 32d are different from the wind direction 53 before the inflow of the wind power generator 2 due to the influence of the nacelle 21 and the rotor 24 of the wind power generator 2. The measurement result is shown.

具体的には、下側風向56cはナセル21やロータ24の影響をより強く受けるため大きく曲がった風向となるのに対し、上側風向56dはナセル21やロータ24の影響が小さくなり、より風向53に近い風向となる。 Specifically, the lower wind direction 56c is more strongly influenced by the nacelle 21 and the rotor 24, so that the wind direction is largely curved, while the upper wind direction 56d is less affected by the nacelle 21 and the rotor 24, and the wind direction 53 is more. The wind direction is close to.

図8及び図9に示す通り、風向53とナセル上の風向計で計測された風向56c,56dは異なる風向を示すと考えられる。そのため、風向計での計測結果から、正しい風向を算出してヨー誤差を導出する必要がある。なお、風向53とナセル上の風向計で計測された風向56c,56dの関係はナセル形状等によって変化するため、図8及び図9と異なる関係性となる場合もある。 As shown in FIGS. 8 and 9, the wind direction 53 and the wind directions 56c and 56d measured by the anemometer on the nacelle are considered to indicate different wind directions. Therefore, it is necessary to calculate the correct wind direction from the measurement result of the anemometer and derive the yaw error. Since the relationship between the wind direction 53 and the wind directions 56c and 56d measured by the anemometer on the nacelle changes depending on the shape of the nacelle and the like, the relationship may be different from those in FIGS. 8 and 9.

図10に本実施例の風況計測方法を実行する風況計測(観測)装置の機能ブロック図を示す。計測装置37は、記憶部311と計測値取得部313とヨー誤差演算部315を備え、これらは相互に内部バス319にてアクセス可能に接続されている。 FIG. 10 shows a functional block diagram of a wind condition measuring (observation) device that executes the wind condition measuring method of this embodiment. The measuring device 37 includes a storage unit 311, a measured value acquisition unit 313, and a yaw error calculation unit 315, which are connected to each other so as to be accessible by an internal bus 319.

なお、説明を解り易くするため、各機能ブロックに分割して示しているが、所望の機能ブロックを統合する構成としても良い。 Although the explanation is divided into each functional block for easy understanding, a configuration in which a desired functional block is integrated may be used.

計測値取得部313は、下側風向計32c及び上側風向計32dにより計測された風向データを、入力I/F317c及び入力I/F317dと内部バス319を介して取得し、例えば、A/D変換処理、平滑化処理(ノイズ除去)、或いは正規化処理などを実行する。 The measured value acquisition unit 313 acquires the wind direction data measured by the lower anemometer 32c and the upper anemometer 32d via the input I / F317c, the input I / F317d, and the internal bus 319, and obtains, for example, A / D conversion. Perform processing, smoothing processing (noise removal), normalization processing, and the like.

記憶部311には、少なくとも、風力発電装置2におけるヨー誤差と下側風向計32cによって計測される下側風向56cと上側風向計32dによって計測される上側風向56dとの関係が予め格納されている。 At least, the yaw error in the wind power generator 2 and the relationship between the lower wind direction 56c measured by the lower anemometer 32c and the upper wind direction 56d measured by the upper anemometer 32d are stored in the storage unit 311 in advance. ..

ヨー誤差演算部315は、内部バス319を介して記憶部311にアクセスし、記憶部311から風力発電装置2に流入する風向に基づいたヨー誤差を読み出す。得られたヨー誤差は出力I/F318を通じてヨー角制御装置33に出力される。 The yaw error calculation unit 315 accesses the storage unit 311 via the internal bus 319, and reads out the yaw error based on the wind direction flowing into the wind power generation device 2 from the storage unit 311. The obtained yaw error is output to the yaw angle control device 33 through the output I / F 318.

以上説明したように、本実施例の風力発電装置2では、風向計(32c,32d)は、風力発電装置2のナセル21の上部において風向に対してナセル21の前後に少なくとも2台配置されており、かつ、風上側の風向計(32c)は風下側の風向計(32d)よりも低い位置に配置されている。 As described above, in the wind power generation device 2 of the present embodiment, at least two anemometers (32c, 32d) are arranged in front of and behind the nacelle 21 with respect to the wind direction in the upper part of the nacelle 21 of the wind power generation device 2. Moreover, the anemometer (32c) on the wind side is arranged at a position lower than the anemometer (32d) on the wind side.

本実施例によれば、必要以上にコストを増加させることなく高精度な風況計測が可能であり、かつ、様々な地域で適用可能な風力発電装置および風況計測方法を提供することが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to provide highly accurate wind condition measurement without increasing the cost more than necessary, and to provide a wind power generation device and a wind condition measurement method applicable to various regions. It becomes.

具体的には、ナセル21の上部に設置された上下2つの風向計(下側風向計32c,上側風向計32d)の計測結果と記憶部311に格納されたデータを用いることで、新たな計測機器を設置することなく、より高精度にヨー誤差を計測することが可能となる。これにより、ヨー角制御装置33による高精度なヨー角制御(補正)が可能となり、風力発電装置の発電量向上が図れる。 Specifically, new measurement is performed by using the measurement results of the two upper and lower anemometers (lower anemometer 32c and upper anemometer 32d) installed on the upper part of the nacelle 21 and the data stored in the storage unit 311. It is possible to measure the yaw error with higher accuracy without installing any equipment. As a result, the yaw angle control device 33 enables highly accurate yaw angle control (correction), and the amount of power generated by the wind power generation device can be improved.

図11を参照して、実施例3の風力発電装置及び風況計測方法について説明する。なお、実施例1及び実施例2と重複する点については詳細な説明を省略する。 The wind power generation device and the wind condition measurement method of the third embodiment will be described with reference to FIG. A detailed description of the points that overlap with those of the first and second embodiments will be omitted.

本実施例における特徴としては、ナセル上に設置する単独(1台)の風向計から複数の風向データを取得する点にある。そのため、風向計の設置位置は図3及び図7に示した位置の内、いずれに設置しても良い。 The feature of this embodiment is that a plurality of wind direction data are acquired from a single (one) anemometer installed on the nacelle. Therefore, the anemometer may be installed at any of the positions shown in FIGS. 3 and 7.

図11に本実施例の風況計測方法を実行する風況計測(観測)装置の機能ブロック図を示す。計測装置37は、記憶部311、保管部312、計測値取得部313及びヨー誤差演算部315を備え、これらは相互に内部バス319にてアクセス可能に接続されている。 FIG. 11 shows a functional block diagram of a wind condition measuring (observation) device that executes the wind condition measuring method of this embodiment. The measuring device 37 includes a storage unit 311, a storage unit 312, a measured value acquisition unit 313, and a yaw error calculation unit 315, which are connected to each other so as to be accessible by an internal bus 319.

なお、説明を解り易くするため、各機能ブロックに分割して示しているが、所望の機能ブロックを統合する構成としても良い。 Although the explanation is divided into each functional block for easy understanding, a configuration in which a desired functional block is integrated may be used.

計測値取得部313は、風向(風速)計32により計測された風向データを、入力I/F317と内部バス319を介して取得し、例えば、A/D変換処理、平滑化処理(ノイズ除去)、或いは正規化処理などを実行する。 The measured value acquisition unit 313 acquires the wind direction data measured by the wind direction (wind speed) meter 32 via the input I / F 317 and the internal bus 319, and for example, A / D conversion processing and smoothing processing (noise removal). Or, perform normalization processing and the like.

得られた風向データは一度保管部312に保管される。このとき記憶部311は、少なくとも2つ以上の異なるタイムスタンプにおける風向データとデータ処理時におけるヨー誤差の関係が格納されている。 The obtained wind direction data is once stored in the storage unit 312. At this time, the storage unit 311 stores the relationship between the wind direction data in at least two or more different time stamps and the yaw error at the time of data processing.

ヨー誤差演算部315は、内部バス319を介して記憶部311及び保管部312にアクセスし、記憶部311から風力発電装置2に流入する風向に基づいたヨー誤差を読み出す。得られたヨー誤差は出力I/F318を通じてヨー角制御装置33に出力される。 The yaw error calculation unit 315 accesses the storage unit 311 and the storage unit 312 via the internal bus 319, and reads out the yaw error based on the wind direction flowing into the wind power generation device 2 from the storage unit 311. The obtained yaw error is output to the yaw angle control device 33 through the output I / F 318.

以上説明したように、本実施例の風力発電装置2では、風向計32は、風力発電装置2のナセル21の外部に配置された単一の風向計32であり、時刻の異なる複数の風向データを取得する。 As described above, in the wind power generation device 2 of the present embodiment, the anemometer 32 is a single anemometer 32 arranged outside the nacelle 21 of the wind power generation device 2, and a plurality of wind direction data at different times. To get.

本実施例によれば、1台の風向計32のみで、高精度な風況計測が可能であり、かつ、様々な地域で適用可能な風力発電装置および風況計測方法を提供することが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to provide a wind power generation device and a wind condition measurement method that can measure the wind condition with high accuracy and can be applied in various regions with only one anemometer 32. It becomes.

具体的には、1台の風向計32の複数の計測結果を保管部312に保存し、風向時間的(経時的)な変化に基づいて、記憶部311に格納されたデータを用いることで、新たな計測機器を設置することなく、より高精度にヨー誤差を計測することが可能となる。 Specifically, a plurality of measurement results of one anemometer 32 are stored in the storage unit 312, and the data stored in the storage unit 311 is used based on the change in the wind direction with time (time). It is possible to measure the yaw error with higher accuracy without installing a new measuring device.

図12を参照して、実施例4の風力発電装置及び風況計測方法について説明する。なお、実施例1から実施例3と重複する点については詳細な説明を省略する。 The wind power generation device and the wind condition measurement method of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that detailed description of the points overlapping with Examples 1 to 3 will be omitted.

本実施例における特徴としては、複数の風向データに加えて風速データを取得する点にある。そのため、風向計32の設置位置は図3及び図7に示した位置の内、いずれに設置しても良い。また、風速計39の設置位置についても風力発電装置2のナセル周りであれば、どの地点に設置しても良い。 A feature of this embodiment is that wind speed data is acquired in addition to a plurality of wind direction data. Therefore, the anemometer 32 may be installed at any of the positions shown in FIGS. 3 and 7. Further, the anemometer 39 may be installed at any point as long as it is around the nacelle of the wind power generator 2.

図12に本実施例の風況計測方法を実行する風況計測(観測)装置の機能ブロック図を示す。計測装置37は、記憶部311、計測値取得部313及びヨー誤差演算部315を備え、これらは相互に内部バス319にてアクセス可能に接続されている。 FIG. 12 shows a functional block diagram of a wind condition measuring (observation) device that executes the wind condition measuring method of this embodiment. The measuring device 37 includes a storage unit 311, a measured value acquisition unit 313, and a yaw error calculation unit 315, which are connected to each other so as to be accessible by an internal bus 319.

なお、説明を解り易くするため、各機能ブロックに分割して示しているが、所望の機能ブロックを統合する構成としても良い。 Although the explanation is divided into each functional block for easy understanding, a configuration in which a desired functional block is integrated may be used.

計測値取得部313は、風向計32及び風速計39により計測された風向データ及び風速データを、入力I/F317及び入力I/F317eと内部バス319を介して取得し、例えば、A/D変換処理、平滑化処理(ノイズ除去)、或いは正規化処理などを実行する。 The measured value acquisition unit 313 acquires the wind direction data and the wind speed data measured by the anemometer 32 and the anemometer 39 via the input I / F317 and the input I / F317e and the internal bus 319, for example, A / D conversion. Perform processing, smoothing processing (noise removal), normalization processing, and the like.

記憶部311には、少なくとも、風力発電装置2におけるヨー誤差と風向計32によって計測される風向と風速計39によって計測される風速との関係が予め格納されている。 At least, the relationship between the yaw error in the wind power generator 2 and the wind direction measured by the anemometer 32 and the wind speed measured by the anemometer 39 is stored in the storage unit 311 in advance.

ヨー誤差演算部315は、内部バス319を介して記憶部311にアクセスし、記憶部311から風力発電装置2に流入する風向及び風速に基づいたヨー誤差を読み出す。得られたヨー誤差は出力I/F318を通じてヨー角制御装置33に出力される。 The yaw error calculation unit 315 accesses the storage unit 311 via the internal bus 319, and reads out the yaw error based on the wind direction and the wind speed flowing into the wind power generator 2 from the storage unit 311. The obtained yaw error is output to the yaw angle control device 33 through the output I / F 318.

以上説明したように、本実施例の風力発電装置の風況計測方法では、風速計39から風速データを取得し、風速データとヨー誤差の関係を予め記憶したデータベース(記憶部311)から、取得した風速データに対応するヨー誤差を読み取る。 As described above, in the wind condition measurement method of the wind power generator of this embodiment, the wind speed data is acquired from the anemometer 39, and the relationship between the wind speed data and the yaw error is acquired from the database (storage unit 311) stored in advance. Read the yaw error corresponding to the wind speed data.

本実施例によれば、高精度な風況計測が可能であり、かつ、様々な地域で適用可能な風力発電装置および風況計測方法を提供することが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to provide a wind power generation device and a wind condition measurement method that can measure wind conditions with high accuracy and can be applied in various regions.

風力発電装置2に設置された風向計32によって計測された風向が実際の風向53と異なる主要因としては、ナセルやロータいった構造体の影響が大きい。このとき、これらの構造体による流れ場の変化は、レイノルズ数といった流体の特徴量によって変化し、これらの特徴量は風速に対する関数となっている。そのため、風速を含めたデータを作成し記憶部に格納することにより、より高精度にヨー誤差を計測することが可能となる。 The main factor that the wind direction measured by the anemometer 32 installed in the wind power generator 2 differs from the actual wind direction 53 is largely influenced by the structure such as the nacelle and the rotor. At this time, the changes in the flow field due to these structures change depending on the features of the fluid such as the Reynolds number, and these features are a function of the wind speed. Therefore, by creating data including the wind speed and storing it in the storage unit, it is possible to measure the yaw error with higher accuracy.

図13を参照して、実施例5の風力発電装置及び風況計測方法について説明する。なお、実施例1から実施例4と重複する点については詳細な説明を省略する。 The wind power generation device and the wind condition measurement method of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that detailed description of the points overlapping with Examples 1 to 4 will be omitted.

本実施例における特徴としては、複数の風向データに加えて風力発電装置2の運転データを取得する点にある。そのため、風向計32の設置位置は図3及び図7に示した位置の内、いずれに設置しても良い。 The feature of this embodiment is that the operation data of the wind power generation device 2 is acquired in addition to the plurality of wind direction data. Therefore, the anemometer 32 may be installed at any of the positions shown in FIGS. 3 and 7.

図13に本実施例の風況計測方法を実行する風況計測(観測)装置の機能ブロック図を示す。計測装置37は、記憶部311、計測値取得部313及びヨー誤差演算部315を備え、これらは相互に内部バス319にてアクセス可能に接続されている。 FIG. 13 shows a functional block diagram of a wind condition measuring (observation) device that executes the wind condition measuring method of this embodiment. The measuring device 37 includes a storage unit 311, a measured value acquisition unit 313, and a yaw error calculation unit 315, which are connected to each other so as to be accessible by an internal bus 319.

なお、説明を解り易くするため、各機能ブロックに分割して示しているが、所望の機能ブロックを統合する構成としても良い。 Although the explanation is divided into each functional block for easy understanding, a configuration in which a desired functional block is integrated may be used.

計測値取得部313は、風向計32により計測された風向データを入力I/F317と内部バス319を通じて取得するとともに、制御装置31から風力発電装置2の発電機トルクやロータ回転数などの運転状態に関する情報を取得する。 The measured value acquisition unit 313 acquires the wind direction data measured by the anemometer 32 through the input I / F 317 and the internal bus 319, and the operating state such as the generator torque and the rotor rotation speed of the wind power generator 2 from the control device 31. Get information about.

記憶部311には、少なくとも、風力発電装置2におけるヨー誤差と風向計32によって計測される風向と発電機トルクやロータ回転数、ピッチ角度の指令値といった風力発電装置2の運転状態との関係が予め格納されている。 The storage unit 311 has at least a relationship between the yaw error in the wind power generator 2 and the wind direction measured by the anemometer 32 and the operating state of the wind power generator 2 such as the generator torque, the rotor rotation speed, and the command value of the pitch angle. It is stored in advance.

ヨー誤差演算部315は、内部バス319を介して記憶部311にアクセスし、記憶部311から風力発電装置2に流入する風向及び風力発電装置2の運転状態に基づいたヨー誤差を読み出す。得られたヨー誤差は出力I/F318を通じてヨー角制御装置33に出力される。 The yaw error calculation unit 315 accesses the storage unit 311 via the internal bus 319, and reads out the yaw error based on the wind direction flowing into the wind power generation device 2 from the storage unit 311 and the operating state of the wind power generation device 2. The obtained yaw error is output to the yaw angle control device 33 through the output I / F 318.

以上説明したように、本実施例の風力発電装置の風況計測方法では、風力発電装置2の運転状態に関するデータを取得し、風力発電装置の運転状態に関するデータとヨー誤差の関係を予め記憶したデータベース(記憶部311)から、取得した風力発電装置2の運転状態に関するデータに対応するヨー誤差を読み取る。 As described above, in the wind condition measurement method of the wind power generation device of this embodiment, the data on the operating state of the wind power generation device 2 is acquired, and the relationship between the data on the operating state of the wind power generation device and the yaw error is stored in advance. From the database (storage unit 311), the yaw error corresponding to the acquired data on the operating state of the wind power generation device 2 is read.

本実施例によれば、高精度な風況計測が可能であり、かつ、様々な地域で適用可能な風力発電装置および風況計測方法を提供することが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to provide a wind power generation device and a wind condition measurement method that can measure wind conditions with high accuracy and can be applied in various regions.

風力発電装置2に設置された風向計32によって計測された風向が実際の風向53と異なる主要因としては、ナセルやロータいった構造体の影響が大きい。このとき、風力発電装置2のロータ24による影響は、風力発電装置2が風の運動エネルギーを回転エネルギーに変換した量によって変化するため、風力発電装置2の運転状態によってロータ24が風況に与える影響も変化する。 The main factor that the wind direction measured by the anemometer 32 installed in the wind power generator 2 differs from the actual wind direction 53 is largely influenced by the structure such as the nacelle and the rotor. At this time, the influence of the rotor 24 of the wind power generation device 2 changes depending on the amount of wind kinetic energy converted into rotational energy by the wind power generation device 2, so that the rotor 24 affects the wind conditions depending on the operating state of the wind power generation device 2. The impact also changes.

このことから、ロータ回転数などの風力発電装置2の運転状態を記憶部311に格納することにより、より高精度にヨー誤差を計測することが可能となる。 Therefore, by storing the operating state of the wind power generation device 2 such as the rotor rotation speed in the storage unit 311, it is possible to measure the yaw error with higher accuracy.

図14を参照して、実施例6の風力発電装置及び風況計測方法について説明する。なお、実施例1から実施例5と重複する点については詳細な説明を省略する。 The wind power generation device and the wind condition measurement method of the sixth embodiment will be described with reference to FIG. A detailed description of the points that overlap with those of Examples 1 to 5 will be omitted.

本実施例は本発明における記憶部311の作成方法に関する。図14に記憶部311に格納するデータを作成する際の現地サイトの概略イメージを示す。 The present embodiment relates to the method of creating the storage unit 311 in the present invention. FIG. 14 shows a schematic image of a local site when creating data to be stored in the storage unit 311.

記憶部311に格納するデータを作成するには、風向計32で計測された結果に加えて、風力発電装置2に流入する風向53を正しく計測し、記憶部311に格納する必要がある。そこで、対象となる風力発電装置2の周辺(主風向風上側や主風向と垂直となる方向側)に風況計測(観測)装置500を設置し、計測した結果を風向53として記憶部に格納する。このとき、風況計測(観測)装置500としては、例えば風況観測塔に設置された風向計やドップラー法則に基づいた無線式の風況計測機器であるドップラーライダー(Doppler Lidar)等を用いてもよい。 In order to create the data to be stored in the storage unit 311, it is necessary to correctly measure the wind direction 53 flowing into the wind power generator 2 and store it in the storage unit 311 in addition to the result measured by the anemometer 32. Therefore, a wind condition measurement (observation) device 500 is installed around the target wind power generation device 2 (on the windward side of the main wind direction or on the side perpendicular to the main wind direction), and the measurement result is stored in the storage unit as the wind direction 53. To do. At this time, as the wind condition measurement (observation) device 500, for example, an anemometer installed in the wind condition observation tower, a Doppler Lidar, which is a wireless wind condition measurement device based on the Doppler law, or the like is used. May be good.

風況計測(観測)装置500の設置場所は、風力発電装置2に流入する風況と同じ風況が観測される場所であることが望ましいが、周辺地形や建造物の影響により、完全に等しい風況を計測できない場合も考えられる。この場合、風況計測(観測)装置500によって得られた結果を物理モデルもしくは数値解析等によって補正し、風向53として記憶部に格納してもよい。 It is desirable that the installation location of the wind condition measurement (observation) device 500 is a location where the same wind conditions as the wind conditions flowing into the wind power generation device 2 are observed, but they are completely equal due to the influence of the surrounding topography and buildings. It is possible that the wind conditions cannot be measured. In this case, the result obtained by the wind condition measurement (observation) device 500 may be corrected by a physical model, numerical analysis, or the like and stored in the storage unit as the wind direction 53.

以上説明したように、本実施例の風力発電装置の風況計測方法では、風力発電装置2の周辺(近傍)に設置された風況計測(観測)装置500により計測した風向データに基づきデータベース(記憶部311)を作成(構成)する。 As described above, in the wind condition measurement method of the wind power generation device of this embodiment, a database (the wind direction data measured by the wind condition measurement (observation) device 500 installed around (near) the wind power generation device 2) is used. The storage unit 311) is created (configured).

本実施例によれば、様々な地域で適用可能な風力発電装置の風況計測方法を提供するための記憶部を作成することが可能となる。本実施例の方法を使用する利点としては、風力発電装置2を設置した現地サイトにおける風況特性を加味した記憶部を構築できる点にある。風況は風力発電装置周辺の地形や気候によって変化する。そのため、風向計測結果と風力発電装置2に流入する風向53の関係は、風力発電装置2の設置場所に応じて変化する可能性がある。従って、記憶部311に格納されるデータは風力発電装置2の設置場所の特徴を考慮したものであることが望ましい。 According to this embodiment, it is possible to create a storage unit for providing a wind condition measurement method for a wind power generator applicable in various regions. The advantage of using the method of this embodiment is that it is possible to construct a storage unit that takes into account the wind condition characteristics at the site where the wind power generation device 2 is installed. Wind conditions change depending on the terrain and climate around the wind farm. Therefore, the relationship between the wind direction measurement result and the wind direction 53 flowing into the wind power generation device 2 may change depending on the installation location of the wind power generation device 2. Therefore, it is desirable that the data stored in the storage unit 311 considers the characteristics of the installation location of the wind power generation device 2.

本実施例の方法であれば、風力発電装置を設置した場所の特性を含めた記憶部を作成し、より高精度のヨー誤差を推定することが可能となる。 According to the method of this embodiment, it is possible to create a storage unit including the characteristics of the place where the wind power generation device is installed and estimate the yaw error with higher accuracy.

実施例6に続き、同じく図14を参照して、実施例7の風力発電装置及び風況計測方法について説明する。なお、実施例1から実施例6と重複する点については詳細な説明を省略する。 Following the sixth embodiment, the wind power generation device and the wind condition measurement method of the seventh embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that detailed description of the points overlapping with Examples 1 to 6 will be omitted.

本実施例は本発明における記憶部311の作成方法に係り、記憶部311に格納するデータをモデル試験や数値流体解析により事前に作成する点に特徴がある。 The present embodiment relates to the method of creating the storage unit 311 in the present invention, and is characterized in that the data stored in the storage unit 311 is created in advance by a model test or a numerical fluid analysis.

記憶部311の作成には風力発電装置2に流入し得る全てのヨー誤差条件において風向計測結果と風力発電装置2に流入する風向53の関係を計測する必要がある。そのため、実施例6に記載の方法の場合、記憶部311に格納すべきデータを全て取得するのに長期間の計測が必要になる可能性がある。 In order to create the storage unit 311, it is necessary to measure the relationship between the wind direction measurement result and the wind direction 53 flowing into the wind power generation device 2 under all yaw error conditions that can flow into the wind power generation device 2. Therefore, in the case of the method described in the sixth embodiment, long-term measurement may be required to acquire all the data to be stored in the storage unit 311.

そこで、本実施例における風力発電装置の風況計測方法では、事前に風洞実験などのモデル試験や数値流体解析により記憶部311を作成する。 Therefore, in the wind condition measurement method of the wind power generation device in this embodiment, the storage unit 311 is created in advance by a model test such as a wind tunnel experiment or a numerical fluid analysis.

記憶部311の作成において、風洞実験を使用する場合、図14における風況計測(観測)装置500が不要となり、実験の設定条件として風向53を評価することが可能となる。 When the wind tunnel experiment is used in the creation of the storage unit 311, the wind condition measurement (observation) device 500 in FIG. 14 becomes unnecessary, and the wind direction 53 can be evaluated as the setting condition of the experiment.

また、数値流体解析により記憶部311を作成する場合においても、解析における境界条件設定で風向53を評価することが可能となる。このため、記憶部311の作成者が人為的に条件を用意することが可能なため、記憶部311の作成時間を短縮することが可能となる。 Further, even when the storage unit 311 is created by the numerical fluid analysis, the wind direction 53 can be evaluated by setting the boundary conditions in the analysis. Therefore, since the creator of the storage unit 311 can artificially prepare the conditions, it is possible to shorten the creation time of the storage unit 311.

また、外乱の少ない理想的な条件で記憶部311に格納するデータを作成するため、各風況因子の効果をそれぞれ明確に評価することができる。 Further, since the data to be stored in the storage unit 311 is created under ideal conditions with less disturbance, the effect of each wind condition factor can be clearly evaluated.

以上説明したように、本実施例の風力発電装置の風況計測方法では、風向計32により計測した風向データのモデル試験または数値流体解析によりデータベース(記憶部311)を作成(構成)する。 As described above, in the wind condition measurement method of the wind power generator of this embodiment, a database (storage unit 311) is created (configured) by a model test or numerical fluid analysis of the wind direction data measured by the anemometer 32.

本実施例によれば、様々な地域で適用可能な風力発電装置の風況計測方法を提供するための記憶部を作成することが可能となる。特に、本実施例に記載の方法であれば、本風況計測方法を短期間で準備し、実際の風力発電装置に適用することが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to create a storage unit for providing a wind condition measurement method for a wind power generator applicable in various regions. In particular, according to the method described in this embodiment, it is possible to prepare this wind condition measurement method in a short period of time and apply it to an actual wind power generation device.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations. It is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is also possible to add / delete / replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.

2…風力発電装置
20…タワー
21…ナセル
22…ハブ
23…ブレード
24…ロータ
25…主軸
27…増速機
28…発電機
29…メインフレーム
30…電力変換器
31…制御装置
32…風向(風速)計
32a…右側風向計
32b…左側風向計
32c…下側風向計
32d…上側風向計
33…ヨー角制御装置
34…ピッチ角制御装置
35…発電機制御装置
37…計測装置
39…風速計
51…ナセル方向
53…風向
55…ヨー誤差
56a…右側風向
56b…左側風向
56c…下側風向
56d…上側風向
311…記憶部
312…保管部
313…計測値取得部
315…ヨー誤差演算部
317…入力I/F
317a…入力I/F
317b…入力I/F
317c…入力I/F
317d…入力I/F
317e…入力I/F
318…出力I/F
319…内部バス
500…風況計測(観測)装置
2 ... Anemometer 20 ... Tower 21 ... Nasser 22 ... Hub 23 ... Blade 24 ... Rotor 25 ... Main shaft 27 ... Anemometer 28 ... Generator 29 ... Main frame 30 ... Power converter 31 ... Control device 32 ... Wind direction (wind speed) ) Total 32a ... Right anemometer 32b ... Left side anemometer 32c ... Lower anemometer 32d ... Upper anemometer 33 ... Yaw angle control device 34 ... Pitch angle control device 35 ... Generator control device 37 ... Measuring device 39 ... Anemometer 51 ... Nacelle direction 53 ... Wind direction 55 ... Yaw error 56a ... Right side wind direction 56b ... Left side wind direction 56c ... Lower wind direction 56d ... Upper wind direction 311 ... Storage unit 312 ... Storage unit 313 ... Measured value acquisition unit 315 ... Yaw error calculation unit 317 ... Input I / F
317a ... Input I / F
317b ... Input I / F
317c ... Input I / F
317d ... Input I / F
317e ... Input I / F
318 ... Output I / F
319 ... Internal bus 500 ... Wind condition measurement (observation) device

Claims (15)

風向計から複数の風向データを取得し、
風向データとヨー誤差の関係を予め記憶したデータベースから、前記取得した複数の風向データに対応するヨー誤差を読み取ることを特徴とする風力発電装置の風況計測方法。
Obtain multiple wind direction data from the anemometer and
A method for measuring wind conditions of a wind power generator, which comprises reading the yaw error corresponding to a plurality of acquired wind direction data from a database in which the relationship between the wind direction data and the yaw error is stored in advance.
請求項1に記載の風力発電装置の風況計測方法であって、
前記風向計は、前記風力発電装置のナセル外部に複数配置されていることを特徴とする風力発電装置の風況計測方法。
The method for measuring wind conditions of a wind power generator according to claim 1.
A method for measuring wind conditions in a wind power generation device, wherein a plurality of the anemometers are arranged outside the nacelle of the wind power generation device.
請求項1に記載の風力発電装置の風況計測方法であって、
前記風向計は、前記風力発電装置のナセル上部において風向に対して前記ナセルの左右に少なくとも2台配置されており、かつ、前記ナセル上部から略同じ高さに配置されていることを特徴とする風力発電装置の風況計測方法。
The method for measuring wind conditions of a wind power generator according to claim 1.
The anemometer is characterized in that at least two anemometers are arranged on the left and right sides of the nacelle with respect to the wind direction in the upper part of the nacelle of the wind power generator, and are arranged at substantially the same height from the upper part of the nacelle. Wind condition measurement method for wind power generators.
請求項1に記載の風力発電装置の風況計測方法であって、
前記風向計は、前記風力発電装置のナセル上部において風向に対して前記ナセルの前後に少なくとも2台配置されており、かつ、風上側の風向計は風下側の風向計よりも低い位置に配置されていることを特徴とする風力発電装置の風況計測方法。
The method for measuring wind conditions of a wind power generator according to claim 1.
At least two anemometers are arranged in front of and behind the nacelle with respect to the wind direction in the upper part of the nacelle of the wind power generator, and the anemometer on the wind side is arranged at a position lower than the anemometer on the leeward side. A method of measuring the wind condition of a wind power generator, which is characterized by the fact that it is used.
請求項1に記載の風力発電装置の風況計測方法であって、
前記風向計は、前記風力発電装置のナセル外部に配置された単一の風向計であり、時刻の異なる複数の風向データを取得することを特徴とする風力発電装置の風況計測方法。
The method for measuring wind conditions of a wind power generator according to claim 1.
The anemometer is a single anemometer arranged outside the nacelle of the wind power generator, and is a method for measuring wind conditions of the wind power generator, characterized in that a plurality of wind direction data at different times are acquired.
請求項1に記載の風力発電装置の風況計測方法であって、
風速計から風速データを取得し、
風速データとヨー誤差の関係を予め記憶したデータベースから、前記取得した風速データに対応するヨー誤差を読み取ることを特徴とする風力発電装置の風況計測方法。
The method for measuring wind conditions of a wind power generator according to claim 1.
Obtain wind speed data from the anemometer and
A method for measuring wind conditions of a wind power generator, which comprises reading the yaw error corresponding to the acquired wind speed data from a database in which the relationship between the wind speed data and the yaw error is stored in advance.
請求項1に記載の風力発電装置の風況計測方法であって、
前記風力発電装置の運転状態に関するデータを取得し、
風力発電装置の運転状態に関するデータとヨー誤差の関係を予め記憶したデータベースから、前記取得した風力発電装置の運転状態に関するデータに対応するヨー誤差を読み取ることを特徴とする風力発電装置の風況計測方法。
The method for measuring wind conditions of a wind power generator according to claim 1.
Obtain data on the operating status of the wind power generator
Wind condition measurement of a wind turbine generator, which is characterized by reading the yaw error corresponding to the acquired data on the operating condition of the wind turbine generator from a database that stores the relationship between the data on the operating condition of the wind turbine generator and the yaw error in advance. Method.
請求項1に記載の風力発電装置の風況計測方法であって、
前記風力発電装置の近傍に設置された風況計測装置により計測した風向データに基づき前記データベースを作成することを特徴とする風力発電装置の風況計測方法。
The method for measuring wind conditions of a wind power generator according to claim 1.
A method for measuring wind conditions of a wind power generator, which comprises creating the database based on wind direction data measured by a wind condition measuring device installed in the vicinity of the wind power generator.
請求項1に記載の風力発電装置の風況計測方法であって、
前記風向計により計測した風向データのモデル試験または数値流体解析により前記データベースを作成することを特徴とする風力発電装置の風況計測方法。
The method for measuring wind conditions of a wind power generator according to claim 1.
A method for measuring wind conditions of a wind power generator, which comprises creating the database by a model test of wind direction data measured by the anemometer or numerical fluid analysis.
風向計と、
前記風向計から複数の風向データを取得する計測値取得部と、
風向データとヨー誤差の関係を予め記憶した記憶部と、
前記計測値取得部により取得した複数の風向データに対応するヨー誤差を前記記憶部から読み取るヨー誤差演算部と、を備え、
前記ヨー誤差演算部により読み出したヨー誤差に基づきヨー角を制御することを特徴とする風力発電装置。
Anemometer and
A measurement value acquisition unit that acquires a plurality of wind direction data from the anemometer,
A storage unit that stores the relationship between wind direction data and yaw error in advance,
A yaw error calculation unit that reads a yaw error corresponding to a plurality of wind direction data acquired by the measurement value acquisition unit from the storage unit is provided.
A wind power generator characterized in that the yaw angle is controlled based on the yaw error read by the yaw error calculation unit.
請求項10に記載の風力発電装置であって、
前記風向計は、前記風力発電装置のナセル外部に複数配置されていることを特徴とする風力発電装置。
The wind power generator according to claim 10.
A plurality of the anemometers are arranged outside the nacelle of the wind power generation device.
請求項10に記載の風力発電装置であって、
前記風向計は、前記風力発電装置のナセル外部に配置された単一の風向計であり、時刻の異なる複数の風向データを取得することを特徴とする風力発電装置。
The wind power generator according to claim 10.
The anemometer is a single anemometer arranged outside the nacelle of the wind power generator, and is a wind power generator characterized by acquiring a plurality of wind direction data at different times.
請求項10に記載の風力発電装置であって、
風速計をさらに備え、
前記記憶部は、風速データとヨー誤差の関係を予め記憶しており、
前記ヨー誤差演算部は、前記計測値取得部により取得した風速データに対応するヨー誤差を前記記憶部から読み取ることを特徴とする風力発電装置。
The wind power generator according to claim 10.
Equipped with an anemometer
The storage unit stores in advance the relationship between the wind speed data and the yaw error.
The yaw error calculation unit is a wind power generation device characterized in that the yaw error corresponding to the wind speed data acquired by the measured value acquisition unit is read from the storage unit.
請求項10に記載の風力発電装置であって、
前記計測値取得部は、前記風力発電装置の運転状態に関するデータを取得し、
前記記憶部は、前記風力発電装置の運転状態に関するデータとヨー誤差の関係を予め記憶しており、
前記ヨー誤差演算部は、前記計測値取得部により取得した前記風力発電装置の運転状態に関するデータに対応するヨー誤差を前記記憶部から読み取ることを特徴とする風力発電装置。
The wind power generator according to claim 10.
The measured value acquisition unit acquires data on the operating state of the wind power generator, and obtains data.
The storage unit stores in advance the relationship between the data relating to the operating state of the wind power generator and the yaw error.
The wind power generation device is characterized in that the yaw error calculation unit reads from the storage unit the yaw error corresponding to the data related to the operating state of the wind power generation device acquired by the measurement value acquisition unit.
請求項10に記載の風力発電装置であって、
前記風向計により計測した風向データのモデル試験または数値流体解析により前記記憶部の風向データとヨー誤差の関係を作成することを特徴とする風力発電装置。
The wind power generator according to claim 10.
A wind power generator characterized in that the relationship between the wind direction data of the storage unit and the yaw error is created by a model test of the wind direction data measured by the anemometer or numerical fluid analysis.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE112022002453T5 (en) 2021-12-23 2024-03-14 Green Power By Accelerated Flow Research Limited Liability Company Wind turbine power generating device

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