JP4559577B2

JP4559577B2 - Output control method for operating multiple wind turbine generators

Info

Publication number: JP4559577B2
Application number: JP2000044045A
Authority: JP
Inventors: 文博新城
Original assignee: 沖縄電力株式会社
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2000-02-22
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2020-02-22
Also published as: JP2001234845A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数台運転される風力発電装置群において、風力発電装置群の出力変動を自動的に抑制する制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
風力発電装置は、風のエネルギーを捕らえて回転エネルギーとし、発電機を回転させることにより電気を造りだし、配電線や送電線などの電力系統に供給される。
【０００３】
ところが、風力発電装置は、風速変動により出力変動が生じるため、風力発電装置が電力系統に連係された場合に、電力系統における電圧や周波数等の電力品質に影響を与える。
【０００４】
さらに、複数台の風力発電装置が電力系統に連係された場合は、風力発電装置の総合出力の変動が増大することから、電力品質をさらに悪化させる恐れがある。
【０００５】
この問題を解決すべく、従来の技術では、一部の風力発電装置を停止することにより、出力変動の抑制を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような制御技術では、人間が系統を監視し、風力発電装置の停止操作を行っているため、運転監視や操作に費やす負担が大きい。また、風力発電設備の停止を伴うので、風のエネルギーを十分に有効利用できない。
【０００７】
本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、人手を要せずに自動的にしかも風力発電装置を停止させることなしに風力発電装置群全体の出力の変動を抑制可能とすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の技術的課題は、次のような手段によって解決される。請求項１は、電力
系統に連係され、２台以上の複数台運転される風力発電装置群において、各々の
風力発電装置の出力を計測し、出力変動の大きさを各々の風力発電装置毎に比較
することにより、最も出力変動の大きい風力発電装置を選択して、風力発電装置
の出力を抑制することで、風力発電装置群の総合出力の変動の大きさを抑制する
出力制御方法である。
【０００９】
このように、請求項１によると、複数台運転される風力発電機群の中で、出力変
動が大きな風車を選択して出力を抑制すると、風力発電装置群の総合出力の変動
量が大きな風力発電装置を選択して出力を抑制すると、風力発電装置群の総合出
力の変動を、制御する前に比べて小さくすることができ、電力系統の品質を維持
しながら風力発電装置群を運転することができる。
【００１０】
請求項２は、複数台運転の風力発電装置群が連係される電力系統の運用に供する
ディーゼル発電装置の出力と周波数を計測し、設定値を逸脱したら、請求項１に
記載した方法で風力発電装置群の総合出力の変動の大きさを抑制する出力制御方
法である。
【００１１】
このように、請求項２によると、風力発電装置が連係される電力系統の運用に供
するディーゼル発電装置の出力と周波数は、風力発電装置群の総合出力の変動と
連動することから、ディーゼル発電装置の出力と周波数を計測し、請求項１と同
様な制御を行い、電力系統の品質を維持しながら風力発電装置群を運転すること
ができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明による風力発電装置群の出力制御方法が実際上どのように具体化されるか実施形態を説明する。
【００１３】
まず、風力発電設備の出力変動について説明する。風力発電装置は風のエネルギーの強弱により、出力が変動しようとする。ある種の風力発電装置では、風車ブレードのピッチ角制御や回転数制御などにより、最大出力を抑制する機能を有しており、その抑制量を大きくすると、風力発電設備の出力変動量が抑制される。これは、公知の技術である。
【００１４】
次に、本発明による風力発電装置群の出力制御方法の実施形態を説明する。図１は、この発明の全容を示したものであり、図２は本発明の方法による風力発電装置群の出力制御方法の原理を示すタイムチャートである。
【００１５】
図１では、複数台の風力発電装置として、２台の風力発電装置１と４を示してあるが、風力発電装置が３台以上の風力発電装置群であってもよい。
【００１６】
図２は、本発明の制御方法によって、風力発電装置群のうち出力変動の大きい風力発電装置に選択して出力制御を行なうことにより、風力発電装置群の総合出力変動が抑制されることを示すタイムチャートである。（１）（２）は、個々の風力発電装置の出力変動を示し、（３）は風力発電装置が複数台の場合の総合出力変動を示している。
【００１７】
本発明が対象としているように複数台の風力発電装置を運転する場合において、複数台の風力発電装置のうちの出力変動の小さな装置における出力変化を示すと、（１）のようになる。すなわち、特に出力制御を行なう必要もないほどの出力変動である。
【００１８】
これに対し、出力変動の大きな装置の出力変化を示すと、（２）の前半のようになる。その結果、複数台の風力発電装置群の全体としての出力変動は、（３）の前半のように、より大きな出力変動となる。
【００１９】
本発明は、複数台の風力発電装置のうち、（２）のように出力変動の大きな装置のみを選択して、後半のように出力変動を抑制することによって、（３）の後半のように、風力発電装置群全体の総合的な出力変動を抑制しようとするものである。
【００２０】
すなわち、（１）のように出力変動の小さな装置における出力と、（２）の後半のように、出力変動の大きな装置の出力変動を抑制した場合との出力とを総合すると、（３）の後半のように、総合出力も出力変動が抑制された状態となる。本発明は、（３）の後半のような比較的安定した総合出力を得ようとするものである。
【００２１】
図１において、複数の風力発電装置１及び４は、電力系統７に連係され、運転している。風力発電装置１及び４からの出力を出力検出器２及び５で検出し、データ収集装置１０で収集する。
【００２２】
次に、図３を併用して、請求項１に対応する技術を説明する。まず、電力系統７から周波数変動や電圧変動などの系統データをデータ収集装置１０で収集する。また、風速計８からの風速データもデータ収集装置１０で収集する。
【００２３】
そして、系統データを用いて、次の演算装置１１において、電力系統の電力品質を維持するために、風力発電装置群の合計出力変動量をどの程度抑制しなければならないかを演算し、出力抑制量設定器１４の出力設定を行う。
【００２４】
一方、別の演算装置１２においては、風速データを用いて、平均風速による出力抑制量の補正演算を行い、出力抑制量設定器１４に補正信号を出力する。
【００２５】
風車選択制御装置１５においては、出力抑制量設定器１４からの信号と各風力発電装置１、４からの風車出力信号を用いて、制御対象とする風力発電装置の選択と出力設定値を決定し、それぞれの風力発電装置１、４の出力制御装置３、６に出力設定信号を出力する。
【００２６】
そして、最終的に、出力制御装置３、６により、対象となる個々の風力発電装置１または２の出力制御がなされる。すなわち、各風力発電装置１または２に対し、最大出力を抑え込むように制御が行われ、その結果、風力発電装置群全体の出力変動が抑制される。
【００２７】
次に、図４を併用して、請求項２に対応する技術を説明する。電力系統の運用に供するディーゼル発電装置９からの発電機データと風速計８からの風速データもデータ収集装置１０で収集する。
【００２８】
まず、ディーゼル発電装置９からの発電機データを用いて、演算装置１３において、電力系統の電力品質を維持するために、風力発電装置群の合計出力変動量をどの程度抑制しなければならないかを演算し、出力抑制量設定器１４の出力設定を行う。
【００２９】
一方、前記演算装置１２においては、風速データを用いて、平均風速による出力抑制量の補正演算を行い、出力抑制量設定器１４に補正信号を出力する。
【００３０】
風車選択制御装置１５においては、出力抑制量設定器１４からの信号と各風力発電装置１、４からの風車出力信号を用いて、制御対象をする風力発電装置の選択と出力設定値を決定し、出力制御装置３，６に出力設定信号を出力する。
【００３１】
そして、最終的に、出力制御装置３，６により、対象となる風力発電装置の出力制御がなされる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、この発明によれば、複数台運転された風力発電装置群の中で、出力変動が大きな風車を自動的に選択して、その出力を抑制すると、風力発電装置群の合計出力の変動量が効果的に抑制される。
【００３３】
しかも、選択された風力発電設備に対する制御量も、系統の状態に合わせて自動的に設定することにより、電力系統の電力品質を悪化させずに、風力発電装置を自動的に運転できるようになる。
【００３４】
これにより、人間による系統監視に費やす負担や風力発電設備を停止する操作に費やす負担を軽減することができる。また、風力発電設備の停止を伴わないため、風のエネルギーを有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全容を示す構成図である。
【図２】本発明の制御方法によって風力発電装置群の総合的な出力変動を抑制する方法を示すタイムチャートである。
【図３】請求項１の発明の実施形態を示すブロック図である。
【図４】請求項２の発明の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１・４風力発電装置
２・５出力検出器
３・６出力制御装置
７電力系統
８風速計
９ディーゼル発電装置
10 データ収集装置
11 演算装置Ｉ
12 演算装置II
13 演算装置III
14 出力制御量設定器
15 風車選択制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control method for automatically suppressing output fluctuation of a wind power generator group in a group of wind power generators operated in a plurality.
[0002]
[Prior art]
The wind power generation device captures wind energy and uses it as rotational energy to produce electricity by rotating the generator and supply it to a power system such as a distribution line or a transmission line.
[0003]
However, since the wind power generator changes its output due to wind speed fluctuation, when the wind power generator is linked to the power system, it affects the power quality such as voltage and frequency in the power system.
[0004]
Furthermore, when a plurality of wind turbine generators are linked to the power system, fluctuations in the total output of the wind turbine generator increase, which may further deteriorate power quality.
[0005]
In order to solve this problem, in the conventional technology, output fluctuations are suppressed by stopping some of the wind turbine generators.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a control technique, since a person monitors the system and performs a stop operation of the wind turbine generator, a heavy burden is placed on operation monitoring and operation. In addition, since wind power generation facilities are stopped, wind energy cannot be used effectively enough.
[0007]
The technical problem of the present invention is to focus on such a problem, and to enable the fluctuation of the output of the entire wind power generator group to be suppressed automatically without requiring manual operation and without stopping the wind power generator group. It is in.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The technical problem of the present invention is solved by the following means. Claim 1 is electric power
In a group of wind power generators that are linked to the grid and operated by two or more units,
Measure the output of the wind turbine generator and compare the magnitude of the output fluctuation for each wind turbine generator
By selecting the wind power generator with the largest output fluctuation,
By suppressing the output of the wind turbine, the magnitude of fluctuations in the total output of the wind turbine generator group is suppressed
This is an output control method.
[0009]
Thus, according to claim 1, when a wind turbine with a large output fluctuation is selected from among a plurality of wind turbine generators that are operated and the output is suppressed, the amount of fluctuation in the total output of the wind power generator group is large. When a wind turbine generator is selected and the output is suppressed,
The fluctuation in force can be reduced compared to before control, and the wind power generator group can be operated while maintaining the quality of the power system.
[0010]
Claim 2 is used for the operation of a power system in which a group of wind turbine generators operating in multiple units is linked.
If the output and frequency of the diesel generator are measured and deviate from the set value, the claim 1
Output control method that suppresses the magnitude of fluctuations in the total output of wind turbine generators by the described method
Is the law.
[0011]
Thus, according to claim 2, the output and frequency of the diesel power generator used for the operation of the power system to which the wind power generator is linked are the fluctuations in the total output of the wind power generator group.
Since it is linked, it is possible to measure the output and frequency of the diesel power generator , perform the same control as in claim 1, and operate the wind power generator group while maintaining the quality of the power system.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of how the output control method of the wind power generator group according to the present invention is practically described will be described.
[0013]
First, the output fluctuation of the wind power generation facility will be described. The wind power generator tends to change its output due to the strength of wind energy. Some types of wind turbine generators have a function to suppress the maximum output by controlling the pitch angle of the windmill blades and the rotational speed control. Increasing the suppression amount suppresses the output fluctuation amount of the wind power generation equipment. The This is a known technique.
[0014]
Next, an embodiment of the output control method of the wind power generator group according to the present invention will be described. FIG. 1 shows the whole aspect of the present invention, and FIG. 2 is a time chart showing the principle of an output control method for a group of wind power generators according to the method of the present invention.
[0015]
In FIG. 1, two wind power generators 1 and 4 are shown as a plurality of wind power generators, but the wind power generator may be a group of three or more wind power generators.
[0016]
FIG. 2 shows that the overall output fluctuation of the wind power generator group is suppressed by selecting the wind power generator having a large output fluctuation from the wind power generator group and performing the output control by the control method of the present invention. It is a time chart. (1) (2) shows the output fluctuation of each wind power generator, and (3) shows the total output fluctuation when there are a plurality of wind power generators.
[0017]
When operating a plurality of wind power generators as the subject of the present invention, the output change in a device with a small output fluctuation among the plurality of wind power generators is shown as (1). That is, the output fluctuation is such that there is no need to perform output control.
[0018]
On the other hand, the change in the output of a device with large output fluctuation is shown in the first half of (2). As a result, the output fluctuation as a whole of the plurality of wind turbine generator groups becomes a larger output fluctuation as in the first half of (3).
[0019]
The present invention selects only a device with large output fluctuation as shown in (2) from among a plurality of wind power generators, and suppresses output fluctuation as in the latter half, so that the latter half of (3) Therefore, it is intended to suppress the overall output fluctuation of the entire wind power generator group.
[0020]
That is, when the output of the device with small output fluctuation as in (1) and the output when the output fluctuation of the device with large output fluctuation is suppressed as in the latter half of (2) are combined, As in the latter half, the total output is also in a state where output fluctuation is suppressed. The present invention seeks to obtain a relatively stable total output as in the latter half of (3).
[0021]
In FIG. 1, a plurality of wind power generators 1 and 4 are linked to a power system 7 and are operating. Outputs from the wind power generators 1 and 4 are detected by the output detectors 2 and 5 and collected by the data collection device 10.
[0022]
Next, a technique corresponding to claim 1 will be described with reference to FIG. First, system data such as frequency fluctuations and voltage fluctuations is collected by the data collection device 10 from the power system 7. Further, the wind speed data from the anemometer 8 is also collected by the data collecting device 10.
[0023]
Then, using the grid data, the next calculation device 11 calculates how much the total output fluctuation amount of the wind power generator group must be suppressed in order to maintain the power quality of the power system, and suppresses the output. The output setting of the quantity setting device 14 is performed.
[0024]
On the other hand, another calculation device 12 performs correction calculation of the output suppression amount based on the average wind speed using the wind speed data, and outputs a correction signal to the output suppression amount setting unit 14.
[0025]
In the wind turbine selection control device 15, the selection of the wind power generator to be controlled and the output set value are determined using the signal from the output suppression amount setting device 14 and the wind turbine output signal from each wind power generator 1, 4. The output setting signals are output to the output control devices 3 and 6 of the respective wind power generators 1 and 4.
[0026]
Finally, the output control devices 3 and 6 perform output control of the individual wind power generators 1 or 2 to be targeted. That is, control is performed so as to suppress the maximum output for each wind turbine generator 1 or 2, and as a result, output fluctuation of the entire wind turbine generator group is suppressed.
[0027]
Next, a technique corresponding to claim 2 will be described with reference to FIG. The data collection device 10 also collects generator data from the diesel generator 9 and wind velocity data from the anemometer 8 for use in the operation of the power system.
[0028]
First, by using the generator data from the diesel power generation device 9, the calculation device 13 determines how much the total output fluctuation amount of the wind power generation device group should be suppressed in order to maintain the power quality of the power system. The calculation is performed and the output setting of the output suppression amount setting unit 14 is performed.
[0029]
On the other hand, the calculation device 12 performs a correction calculation of the output suppression amount based on the average wind speed using the wind speed data, and outputs a correction signal to the output suppression amount setting unit 14.
[0030]
In the wind turbine selection control device 15, the selection of the wind power generation device to be controlled and the output set value are determined using the signal from the output suppression amount setting device 14 and the wind turbine output signal from each wind power generation device 1, 4. Then, an output setting signal is output to the output control devices 3 and 6.
[0031]
Finally, output control of the target wind power generator is performed by the output control devices 3 and 6.
[0032]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, when a wind turbine having a large output fluctuation is automatically selected from a group of wind turbine generators operated in plural units and the output is suppressed, the wind turbine generator The fluctuation amount of the total output of the group is effectively suppressed.
[0033]
In addition, by automatically setting the control amount for the selected wind power generation equipment in accordance with the state of the system, the wind power generation apparatus can be automatically operated without deteriorating the power quality of the power system. .
[0034]
As a result, it is possible to reduce the burden spent on system monitoring by humans and the burden spent on operations to stop wind power generation facilities. Moreover, since the wind power generation facility is not stopped, wind energy can be used effectively.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing the whole picture of the present invention.
FIG. 2 is a time chart showing a method for suppressing a total output fluctuation of the wind turbine generator group by the control method of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the invention of claim 1;
4 is a block diagram showing an embodiment of the invention of claim 2; FIG.
[Explanation of symbols]
1 and 4 Wind generator 2 and 5 Output detector 3 and 6 Output controller 7 Power system 8 Anemometer 9 Diesel generator
10 Data collection device
11 Arithmetic unit I
12 Arithmetic unit II
13 Arithmetic unit III
14 Output control amount setting device
15 Windmill selection control device

Claims

Is linked to the power grid, in two or more multiple-driven by the wind turbine generator group, each
Measure the output of each wind power generator and determine the magnitude of the output fluctuation for each wind power generator.
By comparing the wind power generator with the largest output fluctuation,
By suppressing the output of the device, the magnitude of fluctuations in the total output of the wind turbine generator group is suppressed.
Output control method.

The method according to claim 1, wherein when the output and frequency of a diesel generator used for operation of an electric power system in which a group of wind turbine generators operated in a plurality of units are linked are measured and deviated from a set value, the method is described.
The output control method which suppresses the magnitude | size of the fluctuation | variation of the total output of a wind power generator group.