JP2021088972A - 風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電量の確保と風力発電装置に作用する荷重の低減の両立について改善することが可能な風力発電装置を提供する。【解決手段】通常運転モードと低荷重運転モードを備え、風況データが通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値を超えたときに低荷重運転モードで運転するようにした風力発電装置であって、一旦風況データが通常時の移行閾値を超えて通常運転モードから低荷重運転モードに移行したら、所定期間、移行閾値を低減させておく。【選択図】 図５

Description

本発明は、風力発電装置に係り、特に、風況によって運転モードを切り替えて風力発電装置に作用する荷重低減を図る機能を備えた風力発電装置に関する。

環境保護の面から、化石燃料を使用せず、また、二酸化炭素の排出を抑えられる発電装置として、風力や太陽光などの自然から得られる再生可能エネルギーを利用した発電装置が注目を浴びている。特に、風力発電装置は、風速や風向などの風況が安定した場所を選んで設置することで、昼夜を問わず比較的安定な発電が可能であり、また、陸上よりも高風速で風況変化が少ない洋上に設置することも可能であるため、注目されている。

風力発電装置では、風速や風向、風向とナセルの向きの差であるヨー誤差等の風況を監視しながら運転しており、風力発電装置（風車）に大きな荷重がかかるような風況が発生した場合には、風力発電装置の運転を停止する。ただし、運転を頻繁に停止することは発電量の低下等を招くことから望ましくない。このため、風速が定格以上に上昇したり、ヨー誤差が非常に大きくなったりなどの、風力発電装置に作用する荷重（以下、単に「荷重」と表現する場合がある）が特に大きくなる場合以外は、運転を継続することが望ましい。そこで、荷重が大きくなるような風況では、通常の運転モードから低荷重運転モードに移行させることで、荷重を低減する方法が提案されている。

一般的に低荷重運転モードへの移行は、風況データの例えば風速やヨー誤差の値が閾値を超えた場合に発生する。低荷重運転モードでは、回転速度や発電電力を制限することで荷重を低減しており、その間は通常運転モードより発電量が低下する。発電量の低下を防ぐためには、低荷重運転モードへの移行閾値を極力高く設定する必要がある。ただし、通常運転モードから低荷重運転モードへの移行では、回転速度や発電電力の急激な変化を避けるために一定の時間を要する。移行閾値を高く設定していると、低荷重運転モードへの移行が遅くなり荷重が増大する場合がある。このため、荷重増大を確実に回避するには、移行閾値を下げる必要がある。発電量の確保と荷重低減を両立させるためには、移行閾値の設定が課題となる。

このような低荷重運転モードへの移行閾値については、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１には、風速又は風速の乱れ度の指標が閾値以上のときに荷重抑制運転モードを選択するようにし、風向に応じて風速又は風速の乱れ度の指標の閾値を可変すること、及び、風速の乱れ度の指標が閾値以上のときに荷重抑制運転モードを選択するようにし、風向及び風速に応じて風速の乱れ度の指標の閾値を可変にすることが開示されている。

特開２０１７−１３３４４１号公報

特許文献１に開示された風力発電装置は、風向又は風向及び風速を考慮することにより、風速または風速の乱れ度の指標の移行閾値を適正化するものである。しかしながら、本発明者の検討によれば、発電量の確保と荷重低減の両立に対してさらに改善の余地がある。
すなわち、特許文献１においては、例えば、風向が変わらなければ、風速または風速の乱れ度の指標の移行閾値は同一となる。しかし、風況はある程度の期間持続することが多く、通常運転モードから低荷重運転モードへの移行が一旦発生した場合には、その後連続して通常運転モードから低荷重運転モードへの移行が発生することが考えられる。従来、このような低荷重運転モードが発生しやすい期間に関しては考慮されていない。

本発明者の検討によれば、低荷重運転モードが発生しやすい期間を考慮して、移行閾値を設定にすれば、発電量の確保と荷重低減の両立についてさらに改善することが可能である。
本発明の目的は、発電量の確保と風力発電装置に作用する荷重の低減の両立について改善することが可能な風力発電装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る風力発電装置は、一旦風況データが低荷重運転モードへの移行閾値を超えて通常運転モードから低荷重運転モードに移行したら、所定期間、通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値を低減させておくようにしたものであり、具体的には、特許請求の範囲に記載のように構成したものである。

なお、特許請求の範囲の記載は、引用関係を簡潔化するために、単項引用としているが、多項引用とした場合、さらには、多項引用する請求項を多項引用する場合も本発明は含む。

本発明によれば、発電量の確保と風力発電装置に作用する荷重の低減の両立について改善することが可能になる。すなわち、本発明によれば、低荷重運転モードでの運転の可能性が高くなる風況における通常運転モードから低荷重運転モードへの移行を早めることができ、風力発電装置へ作用する荷重を低減することができる。また、低荷重運転モードでの運転の可能性が高くない風況における通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値は通常の移行閾値に戻ることから発電量の低下を防ぐことができる。
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。

本発明の一実施形態に係る風力発電装置の構成概要を示す図である。 風力発電装置における発電電力、発電機回転速度、発電機トルク、およびピッチ角の関係の一例を示す概略図である。 低荷重運転モードへの移行が多発する場所での移行発生間隔と発生頻度の関係の一例を示す模式図である。 実施例１に係る風力発電装置の運転制御部の概要を示すブロック図である。 実施例１における運転モード切り替え動作の一例を示す概要図である。 実施例２における運転モード切り替え動作の一例を示す概要図である。 実施例３における運転モード切り替え動作の一例を示す概要図である。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。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。

図１から図５を用いて、実施例１における風力発電装置について説明する。図１は、本発明の一実施例に係る実施例１の風力発電装置の全体概略構成図である。
図１に示す風力発電装置１は、ロータが風下側になるダウンウィンド型であり、回転軸（図では省略）を有するハブ２と、ハブ２に取付けられた複数のブレード３とで構成される、回転可能なロータ４を備えている。ロータ４は、図示しない回転軸を介してナセル５により回転可能に支持されており、ロータ４の回転力をナセル５内の発電機６に伝達するようになっている。風力発電装置１は、ブレード３が風を受けることでロータ４が回転し、ロータ４の回転力で発電機６を回転させて電力を発生させている。
ナセル５上には、風向や風速を計測する風向風速計７が備えられており、発電機６内には、回転速度を検出するための回転速度センサ８や、発電機が出力する有効電力を計測する電力センサ（図では省略）等が備えられている。
また、風力発電装置１は、個々のブレード３毎に、風に対するブレード３の角度（ピッチ角）を調整するピッチ角調整装置９を備えている。ピッチ角調整装置９がブレード３のピッチ角を変更することによりブレード３の受ける風力（風量）を調整して、風によるロータ４の回転エネルギーを変更するよう構成されている。これにより、広い風速領域において回転速度及び発電電力を制御することが可能となっている。
風力発電装置１は、ナセル５を回動可能に支持するタワー１０を備える。ナセル５の向きはヨー角と称され、風力発電装置１は、このナセル５の向き、すなわち、ロータ４の回転面の向きを制御するヨー角調整装置１１を備える。図１に示すように、ヨー角調整装置１１は、ナセル５の底面とタワー１０の先端部との間に配され、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。運転制御装置１２より信号線を介して出力されるヨー角目標値に基づき、ヨー角調整装置１１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５が回動する。
タワー１０は、ハブ２、ナセル５、及びヨー角調整装置１１を介してブレード３の荷重を支持するよう構成されており、地上に設置されている。
また、風力発電装置１を構成する運転制御装置１２は、回転速度（ロータ回転速度）や発電機６から出力される発電電力等に基づいて発電機６のトルクやピッチ角調整装置９を調整することで、風力発電装置１の発電電力やロータ４の回転速度を制御する。また、運転制御装置１２はヨー角調整装置１１を調整することで、ロータ４の風向に対する角度であるヨー誤差を制御し、風向が変化しても発電を継続することができるようにする。
図１では、運転制御装置１２をナセル５及びタワー１０の外部に設置するように図示しているが、運転制御装置１２をナセル５またはタワー１０の内部に配置しても良く、風力発電装置１の外部に設置することも可能である。

図２に、風力発電装置１の発電動作概要を示す。図２は、風速に対する発電電力、発電機の回転速度、発電機トルクおよびピッチ角の関係を示しており、この図を用いて風力発電装置１の発電動作概要を説明する。各グラフの横軸は風速を示し、右側に行くほど風速が速くなる。また、各グラフの縦軸は上方に行くほど発電電力、回転速度、発電機トルクの各値が大きくなることを示している。ピッチ角に関しては、上方がフェザー（風を逃がす）側、下方がファイン（風を受ける）側となる。
発電は、ロータ４の回転を開始するカットイン風速Ｖinから回転を停止するカットアウト風速Ｖoutの範囲で行われ、風速Ｖｄまでは風速Ｖ増加に伴って発電電力値も増加するが、それ以上の風速では発電電力は一定となる。
運転制御装置１２では、カットイン風速Ｖinから風速Ｖaまでは回転速度が一定（Ｗlow）になるように発電機トルクを制御し、回転速度が定格回転速度Ｗrat以下となる風速Ｖaから風速Ｖbまでの範囲では、風速に対する発電電力が最大になるように回転速度から発電機トルクを算出して制御を行う。風速Ｖbを超えて回転速度が定格回転速度Ｗratに達したら、定格回転速度Ｗratを維持するように発電機トルク及びピッチ角を制御する。基本的には、発電電力を確保するために、発電機トルクの制御を行う。発電機トルクの制御では、風速Ｖbから風速Ｖdの範囲で、風速に応じて発電機トルクを定格発電機トルクＱratになるまで変化させ、風速Ｖdからカットアウト風速Ｖoutまでの範囲では、定格発電機トルクＱratを保持し、その間の発電電力は定格発電電力Pratとなる。
ピッチ角の制御では、風速Ｖcまではピッチ角をファイン側Θminに保持し、風速ＶcからカットアウトＶoutの範囲で、風速に応じてピッチ角をファイン側Θminからフェザー側Θmaxまで変化させる。ただし、図２の例においては、風速Ｖcから風速Ｖdの範囲で発電機トルクとピッチ角の制御をオーバラップさせているが、これはＶc＝Ｖdとしてオーバラップをなくし、発電機トルクの制御とピッチ角の制御を独立に実行させるようにしてもよい。
低荷重運転モードでは、例えば回転速度や発電電力を、定格回転速度Ｗratや定格発電電力Pratよりも小さな値に制限したり、ファイン側のピッチ角制限値をΘminより大きな値に設定したりすることで、通常運転モードでの運転よりも風力発電装置１にかかる風力を逃がして荷重の低減を図る。

図３に、低荷重運転モードへの移行が多発する場所での移行発生間隔と発生頻度の関係の一例を示す。図３の横軸は低荷重運転モードへの移行発生間隔を示し、縦軸は発生頻度である。風力発電装置１の設置場所や季節による変動によって状況は異なるが、特に低荷重運転モード移行発生が多発する場所では、図３に示すように発生間隔が狭いほど発生頻度が大きくなり、低荷重運転モードへの移行が短時間に連続して発生している可能性が高い。このような低荷重運転モード移行が連続して発生するような期間に限定して移行閾値を下げることで、確実に荷重を低減しながら発電量の確保を図ることができる。

図４は、本発明の実施例１における風力発電装置１の運転制御装置１２の一例の概要を示すブロック図である。実施例１の運転制御装置１２は、風況検出部１０１、運転モード決定部１０２、閾値算出部１０３、通常運転モード制御部１０４、低荷重運転モード制御部１０５、運転モードから選択部から構成される。

風況検出部１０１では、入力された風速、風向及びヨー角から、運転モードを切り替えるために使用する風況データを検出して出力する。なお、風向は風の吹いてくる方向と所定の基準方向とがなす角度であり、ヨー角はロータ（回転軸）の方向と所定の基準方向とがなす角度である。「所定の基準方向」とは、例えば、北を０°として基準方向とする。なお、北に限らず基準となる方向を任意に設定しても良い。ヨー誤差は風向とヨー角の差である。運転モード決定部１０２では、風況検出部１０１から入力された風況データと、閾値算出部１０３から入力した閾値を比較して、風況データが閾値を超えた場合には、低荷重運転モードを、それ以外の場合は通常運転モードを選択する運転モード選択信号を出力する。閾値算出部１０３では、通常はあらかじめ設定された閾値を出力し、運転モード決定部１０２から入力される運転モード選択信号が通常運転モードから低荷重運転モードに変化してからの所定期間Ｔrのみ、設定された閾値を低減させた値を閾値として出力する。

通常運転モード制御部１０４では、入力されたロータ回転速度および発電電力から、特に制限のない通常運転モードでのブレード３のピッチ角指令値や発電機６のトルク指令値を算出して、運転指令値として出力する。低荷重運転モード制御部１０５では、入力されたロータ回転速度および発電電力から、回転速度や発電電力が制限された低荷重運転モードでのブレード３のピッチ角指令値や発電機６のトルク指令値を算出して、運転指令値として出力する。運転モード選択部１０６では、運転モード決定部１０２からのる運転モード選択信号によって、通常運転モード制御部１０４からの運転指令値と、低荷重運転モード制御部１０５からの運転指令値を切り替え、最終的な運転指令値として出力する。

図５に、実施例１における運転制御装置１２での運転モード切り替え動作の一例を示す。図５の横軸は時刻を示し、縦軸は図上方からヨー誤差及びヨー誤差の閾値、回転速度制限値である。本実施例では、運転モードを切り替えるための風況データをヨー誤差の値とし、低荷重運転モードでは回転速度を低減するようになっている。また、低荷重運転モードから通常運転モードへの移行閾値は、通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値と同じにしている。なお、「ヨー誤差」は厳密（狭義）には風況と言えないが、ロータ（回転軸）の方向を基準方向とした風向でもあり、本明細書では広義にとらえて「ヨー誤差」も風況の一つとしている。

破線で示すヨー誤差が閾値を超えた時刻Ｔ1から所定期間Ｔr経過後の時刻Ｔ5までは、移行閾値が低減された閾値となっている。太い実線で示すように時刻Ｔ2及びＴ4でヨー誤差は低減された閾値以下になり、時刻Ｔ3でヨー誤差が低減された閾値を超えている。回転速度の制限値は、時刻Ｔ1及びＴ3で定格回転速度Ｗratから低減回転速度Ｗlimに変化し（低荷重運転モード）、時刻Ｔ2及びＴ4で定格回転速度Ｗratに戻っている（通常運転モード）。ただし、定格回転速度Ｗratから低減回転速度Ｗlimへの移行には一定の時間を要する。そのため時刻Ｔ1の直後ではヨー誤差の増大に対して回転速度の変化が間に合っていないが、低減された閾値で発生している時刻Ｔ3では、ヨー誤差が増大する前に回転速度を低減できている。閾値を低減させない場合には、時刻Ｔ3’になってから低減回転速度Ｗlimへの移行を開始するため、時刻Ｔ1の直後と同様にヨー誤差の増大に対して回転速度の変化が間に合わない。図５においては説明を簡単にするため所定期間Ｔrにおけるヨー誤差が通常の閾値を超える場合を１回としているが、所定期間Ｔrにおけるヨー誤差の増大が何度も発生した場合における荷重低減の効果は極めて大きい。なお、所定期間Ｔrは風力発電装置の設置場所において風況を予め計測しておき、図３に示す発生頻度が十分に小さくなる発生間隔を考慮して決める。また、所定期間Ｔrは風力発電装置を使用開始してからの風況を蓄積しておき、その蓄積した風況を考慮して所定期間Ｔrを見直すようにしても良い。

このように、一旦低荷重運転モードへの移行が発生したら、通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値を所定期間下げることで、荷重が増大するような風況が持続する場合に通常運転モードから低荷重運転モードへ早めに移行して（図５における時刻Ｔ3）、確実に荷重低減を図ることができる。また、風況が変化して荷重が増大するような状況ではなくなった場合には、通常の閾値に戻ることで発電量を確保することが可能である。また、本実施例によれば、低荷重運転モードでの運転の可能性が高くない風況における通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値を高めに設定しておくこともできることから、そのように構成した場合には発電量の低下をより防ぐことができる。

なお、風向や風速から低荷重運転モードが発生しやすい期間を十分に絞り込むことは難しく、風向や風速の乱れ度等の統計値を使用している場合には応答が遅れることも考えられるが、本実施例では一旦低荷重運転モードへの移行が発生したら、通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値を所定期間下げるようにしているので、容易に低荷重運転モードが発生しやすい期間を考慮した風力発電装置の運転が可能となる。

図６を用いて、実施例２における風力発電装置について説明する。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。
本実施例において、閾値算出部１０３では、通常はあらかじめ設定された閾値（通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値）を出力し、運転モード決定部１０２から入力される運転モード選択信号が低荷重運転モードの期間及び低荷重運転モードから通常運転モードに変化してからの所定期間Ｔrの間、設定された閾値を低減させた値を通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値として出力する。また、所定期間Ｔr中に再度低荷重運転モードから通常運転モードへの変化が発生したら、その時点からさらに所定期間Ｔrの間、閾値算出部１０３は低減させた移行閾値を出力する。

図６に、実施例２における運転制御装置１２での運転モード切り替え動作の一例を示す。図６の横軸は時刻を示し、縦軸は図上方から風速の標準偏差及び風速の標準偏差の閾値、発電電力制限値である。本実施例では、運転モードを切り替えるための風況データを風速の標準偏差とし、低荷重運転モードでは発電電力を低減するものとする。また、低荷重運転モードから通常運転モードへの移行閾値（通常運転モード移行閾値）は、通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値（低荷重運転モード移行閾値）より小さな値が設定されており（図６における一点鎖線）、頻繁なモードの変化を防止するようになっている。

破線で示す風速の標準偏差が通常時の閾値を超えた時刻Ｔ1から、太い実線で示す低荷重運転モード移行閾値は低減され、風速の標準偏差が一点鎖線で示す通常運転モード移行閾値以下となる時刻Ｔ2から所定期間Ｔr後の時刻Ｔ5まで低減状態が持続される。さらに、低荷重運転モード移行閾値が低減されている間に、時刻Ｔ3で低荷重運転モードへ移行し、時刻Ｔ4で再度通常運転モードへ移行しているため、低荷重運転モード移行閾値の低減期間は時刻Ｔ4から所定期間Ｔr延長され、時刻Ｔ6まで維持される。時刻Ｔ6以降は低荷重運転モード移行閾値が時刻Ｔ1以前の通常時の閾値に戻る。

発電電力の制限値は、時刻Ｔ1及びＴ3で定格発電電力Ｐratから低減発電電力Ｐlimに変化し、時刻Ｔ2及びＴ4で定格発電電量Ｐratに戻っている。実施例１の回転速度の場合と同様に、定格発電電力Ｐratから低減発電電力Ｐlimへの移行には一定の時間を要するため、本実施例においても、低荷重運転モードへの移行閾値を下げることで時刻Ｔ3では早めに低荷重運転モードに移行でき、荷重が増大するような風況が持続する期間における荷重低減を図ることができる。また、低荷重運転モード移行閾値の低減期間を延長することで、荷重が増大するような風況が持続する期間の閾値を連続して低減できるため、荷重低減効果の向上を図ることが可能である。また、低荷重運転モードから通常運転モードへの移行閾値を、通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値より小さな値に設定することで、頻繁な運転モードの変化を防止できる。

なお、所定期間Ｔrは実施例１と同様に、風力発電装置の設置場所において風況を予め計測しておき、図３に示す発生頻度が十分に小さくなる発生間隔を考慮して決める。また、所定期間Ｔrは風力発電装置を使用開始してからの風況を蓄積しておき、その蓄積した風況を考慮して所定期間Ｔrを見直すようにしても良い。また、本実施例における所定期間Ｔrは、通常運転モードに戻った時点を起点として時間をカウントするようにしているので、低荷重運転モード移行閾値の低減期間の延長を容易に行うことがでる。そして、所定期間Ｔrを必要以上に長く設定しておく必要がなく、実際の風況に応じた低荷重運転モード移行閾値の低減が可能である。

図７を用いて、実施例３における風力発電装置について説明する。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。
本実施例においては、実施例２と同様に、閾値算出部１０３で、通常はあらかじめ設定された閾値（通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値）を出力し、運転モード決定部１０２から入力される運転モード選択信号が低荷重運転モードの期間及び低荷重運転モードから通常運転モードに変化してからの所定期間Ｔrの間、設定された閾値を低減させた値を通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値として出力する。また、所定期間Ｔr中に再度低荷重運転モードから通常運転モードへの変化が発生したら、その時点からさらに所定期間Ｔrの間、閾値算出部１０３は低減させた移行閾値を出力する。ただし、本実施例では、所定期間Ｔrの間、低荷重運転モード移行閾値がランプ状に変化し、最終的に通常の低荷重運転モード移行閾値になる点が実施例２と異なる。

図７に、実施例３における運転制御装置１２での運転モード切り替え動作の一例を示す。図７の横軸は時刻を示し、縦軸は図上方から風向の標準偏差及び風向の標準偏差の閾値、ピッチ角ファイン側制限値である。本実施例では、運転モードを切り替えるための風況データを風向の標準偏差とし、低荷重運転モードではピッチ角ファイン側制限値を変更している。また、低荷重運転モードから通常運転モードへの移行閾値は、通常運転モードから低荷重運転モードへの移行閾値と同じである。

破線で示す風向の標準偏差が通常時の閾値を超えた時刻Ｔ1から、太い実線で示す閾値は低減され、風向の標準偏差が移行閾値以下となる時刻Ｔ2から所定期間Ｔr後の時刻Ｔ5までランプ状に変化しながら低減状態が持続されるようになっている。なお、図７では後述のように所定期間Ｔrの間にもう一度低荷重運転モードに移行しているので、時刻Ｔ5までの移行閾値の実線が示されていないが、所定期間Ｔrの間に低荷重運転モードへの移行が発生しない場合には、閾値が時刻Ｔ5までランプ状に変化して通常時の閾値に戻る。そして、移行閾値が低減されている間に、風向の標準偏差がランプ状に変化している移行閾値を超える時刻Ｔ3で低荷重運転モードへ移行し、また、移行閾値がＴ1時点の低減された移行閾値と同じ閾値になる（移行閾値のランプ状の変化がリセットされる）。さらに、風向の標準偏差が移行閾値以下となる時刻Ｔ4で再度通常運転モードへ移行しているため、低荷重運転モード移行閾値の低減期間は時刻Ｔ4から所定期間Ｔrがカウントされ、ランプ状に変化しながら時刻Ｔ6で通常の閾値に戻る（低減期間の終わりがＴ5からＴ6に延長）。

ピッチ角ファイン側制限値は、時刻Ｔ1及びＴ3でΘminからフェザー側のΘlimに変化して風力を逃がすようになり、時刻Ｔ2及びＴ4でΘminに戻っている。実施例１の回転速度の場合と同様に、ΘminからΘlimへの移行には一定の時間を要するため、低荷重運転モードへの移行閾値を下げることで時刻Ｔ3では早めに低荷重運転モードに移行でき、荷重が増大するような風況が持続する期間における荷重低減を図ることができる。また、低減された閾値を所定期間Ｔr中に徐々に通常時の閾値に戻すことで、風況が変化して荷重が増大するような状況ではなくなっていく場合に、閾値の移行スムースになり、発電量を確保することができる。

なお、上記実施例では、閾値をランプ状に変化させているが、これは曲線状や階段状に変化さえるようにしてもよい。また、上記実施例では、閾値をランプ状に変化させて所定期間Ｔr後に通常の閾値に一致するように変化させているが、所定期間Ｔr後に通常の閾値に一致させる必要はなく、所定期間Ｔr後の時点でステップ状に通常時の閾値に変化させても良い。

また、風況データや低荷重運転モードに関しては、上記実施例に記載されたものは一例でありこれらに限定されるものではない。例えば、風況データとして、実施例１のようなヨー誤差の瞬時値の他に風速や風向の瞬時値を用いても良く、実施例２，３のような風速の標準偏差や風向の標準偏差の他に、風速、風向、ヨー誤差の平均値などの統計値を用いても良い。また、低荷重運転モードでは発電電力、回転速度、ピッチ角（ファイン側）の制御以外にトルクを指標として制御しても良い。

さらに、上記実施例では、風力発電装置はダウンウィンド型風力発電装置を例として説明しているが、アップウィンド型風力発電装置にも適用できる。また、地上に設置された風力発電装置に限定されず、浮体式や着床式の洋上風力発電装置にも適用可能である。

また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…風力発電装置、２…ハブ、３…ブレード、４…ロータ、５…ナセル、６…発電機、７…風向風速計、８…回転速度センサ、９…ピッチ角調整装置、１０…タワー、１１…ヨー角調整装置、１２…運転制御装置

Claims (9)

1. 通常運転モードと、通常運転モードでの運転時よりも風力発電装置に作用する荷重を低減させる低荷重運転モードを備え、風況データが前記通常運転モードから前記低荷重運転モードへの移行閾値である低荷重運転モード移行閾値を超えたときに前記通常運転モードから前記低荷重運転モードに移行させる運転制御装置を備えた風力発電装置であって、
   前記運転制御装置は、前記風況データが前記低荷重運転モード移行閾値を越えて前記通常運転モードから前記低荷重運転モードに移行させたら、前記低荷重運転モード移行閾値の値を低減させて所定期間低減させた状態を維持することを特徴とする風力発電装置。
2. 請求項１に記載の風力発電装置であって、
   前記運転制御装置は、前記風況データについての前記低荷重運転モードから前記通常運転モードへの移行閾値である通常運転モード移行閾値を備え、前記風況データが前記通常運転モード移行閾値以下となったとき、前記低荷重運転モードから前記通常運転モードに移行させ、
   前記所定期間は、前記低荷重運転モードから前記通常運転モードに復帰した時点から開始することを特徴とする風力発電装置。
3. 請求項２に記載の風力発電装置であって、
   前記運転制御装置は、前記所定期間の間に、前記通常運転モードから前記低荷重運転モードに移行した場合、前記所定期間は、改めて前記低荷重運転モードから前記通常運転モードに復帰した時点から開始することを特徴とする風力発電装置。
4. 請求項２に記載の風力発電装置であって、
   前記運転制御装置は、前記所定期間の間に、前記低荷重運転モード移行閾値の低減度合いを小さくするようにすることを特徴とする風力発電装置。
5. 請求項１に記載の風力発電装置であって、
   前記運転制御装置は、前記風況データについての前記低荷重運転モードから前記通常運転モードへの移行閾値である通常運転モード移行閾値を備え、
   前記通常運転モード移行閾値が前記低荷重運転モード移行閾値よりも小さい値に設定されており、
   前記風況データが前記通常運転モード移行閾値以下となったとき、前記低荷重運転モードから前記通常運転モードに移行させることを特徴とする風力発電装置。
6. 請求項１に記載の風力発電装置であって、
   前記運転制御装置は、前記風況データについての前記低荷重運転モードから前記通常運転モードへの移行閾値である通常運転モード移行閾値を備え、
   前記低荷重運転モード移行閾値と前記通常運転モード移行閾値が同じ値に設定されており、
   前記風況データが前記通常運転モード移行閾値以下となったとき、前記低荷重運転モードから前記通常運転モードに移行させることを特徴とする風力発電装置。
7. 請求項１に記載の風力発電装置であって、
   前記風況データとして、風速、風向若しくはヨー誤差の瞬時値又は統計値の少なくとも１つを含むことを特徴とする風力発電装置。
8. 請求項１に記載の風力発電装置であって、
   前記運転制御装置は、前記低荷重運転モードでは、前記風力発電装置のハブの回転速度又は前記風力発電装置の発電機の出力を前記通常運転モードでの前記風力発電装置のハブの回転速度又は前記風力発電装置の発電機の出力よりも小さくなるように制御することを特徴とする風力発電装置。
9. 請求項１に記載の風力発電装置であって、
   前記運転制御装置は、前記低荷重運転モードでは、前記風力発電装置のブレードのピッチ角のファイン側の制限値を前記通常運転モードでの前記風力発電装置のブレードのピッチ角のファイン側の制限値よりもフェザー側になるように制御することを特徴とする風力発電装置。

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