JP4848478B1 - 風力発電設備の出力平準化方法及び風力発電設備の出力平準化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】出力平準化装置(4)は、風力発電装置(2)の出力を制御する風車コントローラ(20)と、蓄電装置(3)を制御するバッテリーコントローラ(30)と、風車コントローラ(20)及びバッテリーコントローラ(30)にそれぞれ指令を与えるマスターコントローラ(40)とを備えている。この出力平準化装置(4)で、風力発電装置(2)の出力を平準化してターゲット出力に調整する。積算した発電目標達成率が第1閾値未満である場合と、ピッチ制御によって損失する発電量の損失率が第2閾値未満になる場合は、ピッチ制御を禁止してエネルギーを蓄積する。
【選択図】図1
Description
一方、風力発電設備によって生成した電力を需要家に供給する電気事業者は、所定の期間における目標発電量を設定しており、この目標発電量を達成できるか否かが電気事業者の収益を左右する。このため、単に風力発電設備の出力を平準化するだけでなく、発電量を増大させうる出力平準化の手法が望まれていた。
なお、所定期間における目標発電量とは、例えば、風力発電設備によって生成した電力を需要家に供給する電気事業者の年間の目標発電量である。
また、所定期間内における所定の時点とは、当該所定期間の途中の時点であってもよいし、当該所定期間の終了時点であってもよい。例えば、月別の目標発電量が設定されており、「所定期間」を1ヶ月とし、「所定期間内における所定の時点」を起算時点から1ヶ月経過後の時点として、毎月の発電目標達成率を繰り返しモニターするようにしてもよい。あるいは、年間の目標発電量が設定されており、「所定期間」を1年とし、「所定期間内における所定の時点」を起算時点からnヶ月経過後の時点(ただしnは自然数。)として、nヶ月経過する毎に発電目標達成率を繰り返しモニターするようにしてもよい。
なお、ここでいうピッチ角とは、風車ブレードの翼弦とロータ回転面のなす角度である。ピッチ角を大きくすると、風が受け流され、ロータが風から取り出すエネルギーが減少する。よって、ターゲット出力に対する風力発電装置の出力の余剰分を低減するために行うピッチ制御とは、具体的には、風車ブレードのピッチ角を大きくして風力発電装置の出力を抑制しターゲット出力に合わせることを意味する。
このように、ピッチ許容運転モードにおいて風力発電装置の出力の余剰分をピッチ制御によって低減することを許容することで、蓄電池の状態によっては、風力発電装置の出力の余剰分を蓄電池に充電することを避けてピッチ制御を利用し、蓄電池への充電機会を低減して、蓄電池の寿命を延ばすことができる。また、出力平準化のための蓄電池の負担が軽減されるので、容量マージンの少ない安価な蓄電池が使用可能になる。
ある時点において発電目標達成率が第1閾値以上であり比較的十分な発電量が得られていても、風速及び風向は変化するから、その後も目標発電量の達成に向けて着実に発電量を確保できるとは限らない。そこで、上述した損失率が第2閾値以上である場合、発電目標達成率が第1閾値以上でありピッチ許容運転モードが選択されていても、ピッチ禁止運転モードに切り換えることで、風力発電装置の出力の余剰分を低減するためにピッチ制御が行われる頻度がより一層低くなる。よって、所定期間における目標発電量の達成が容易になる。
なお、風力発電装置の性能曲線とは、風速と風力発電装置の理想出力との関係を表す曲線を意味し、測定された風速を性能曲線に適用することによりその風速における理想出力が算出される。
このように、蓄電池の劣化度を取得し、当該劣化度と予め設定された第3閾値とを比較して劣化度が第3閾値を上回る場合に、風力発電装置の回転エネルギーの蓄積又は放出を蓄電池の充電又は放電よりも優先させることで蓄電池の充放電機会を低減できる。これによって、蓄電池の寿命低下を防止できる。また、出力平準化のための蓄電池の負担が軽減されるので、容量マージンの少ない安価な蓄電池が使用可能になる。
このように、蓄電池の残容量を取得し、当該残容量が予め設定された所定範囲を外れた場合に、蓄電池の充電又は放電を風力発電装置の回転エネルギーの蓄積又は放出よりも優先させることで充電池の残容量を適切な範囲に維持できる。これによって、蓄電池の寿命低下を防止できる。また、残容量を所定範囲に維持できるため、容量マージンの少ない安価な蓄電池が使用可能になる。
このように、蓄電池の劣化度が第3閾値を上回る場合に、風力発電装置の出力との偏差が小さくなるようにターゲット出力を一時的に変更することで、蓄電池の充放電以外(主に風力発電装置の回転エネルギーへの蓄積又は放出)によって出力の平準化を十分に行いうる場合が多くなるので、蓄電池の充放電機会を減らして、蓄電池の寿命を延ばすことができる。また、出力平準化のための蓄電池の負担が軽減されるので、容量マージンの少ない安価な蓄電池が使用可能になる。
このように、ターゲット出力を増加させることにより、風のエネルギーのうち電力に変換されずに逸失される量を減らすことができる。
このように、系統の周波数が所定範囲の上限値を上回った場合にターゲット出力を低減することで、系統の周波数の上昇を抑制できる。また、周波数が所定範囲の下限値を下回った場合にターゲット出力を増加させることにより、系統の周波数の低減を抑制できる。したがって、系統の周波数を所定範囲内に制御することができる。
上記出力平準化装置によれば、風力発電装置の出力の計測値から発電目標達成率を算出し、当該達成率が予め設定された第1閾値未満である場合に、ターゲット出力に対する風力発電装置の出力の余剰分を低減するに当たって、出力平準化のために行うピッチ制御を禁止して、蓄電池への充電又は風力発電装置の回転エネルギーの蓄積の少なくとも一方を行うようにしたので、風を受け流すようにピッチ角を変更するピッチ制御が行われる頻度が低くなる。よって、風のエネルギーのうち電力に変換されずに逸失される量を減らして、発電量を増大させることができる。
図1は、本発明の第一実施形態に係る風力発電設備の出力平準化装置を含む全体構成図である。
図1に示すように、風力発電設備1は、風力発電装置2と、蓄電装置3と、出力平準化装置4とを備えており、系統連系部5を介して電力系統6に接続されている。また、風力発電装置2及び蓄電装置3は、系統連系部5に並列に接続されている。
発電機9には、ハブ52Aに複数のブレード52Bが取り付けられたロータ52が増速機(不図示)を介して連結されており、風の力によって発生したロータ52の回転が発電機9に入力されるようになっている。
なお、図1には風力発電装置2が超同期セルビウス方式誘導発電機を搭載した風力タービンシステムである例を示したが、発電機として多極同期発電機を用い、そのステータ巻線がインバータとコンバータからなるインバータ装置を介して電力系統に接続された構成の風力発電装置を用いてもよい。
例えば、風力発電装置2の出力を低下させる場合は、回転エネルギー制御部25によってインバータ装置14の発電機側インバータ18Aを制御して発電機トルク、もしくは、出力を小さくして、ブレード52Bに作用する風力を風力発電装置2の回転エネルギー(慣性エネルギー)に変換して保存することで出力を調整する。
逆に、風力発電装置2の出力を増加させる場合は、回転エネルギー制御部25によってインバータ装置14の発電機側インバータ18Aを制御して発電機トルク、もしくは、出力を大きくして、風力発電装置2の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する。
蓄電装置3は、風力発電装置2で発電された交流出力を直流−交流変換器11で直流出力に変換して蓄えたり、放電した直流出力を直流−交流変換器11で交流出力に変換し、交流出力を変圧器12で所定電圧に変圧した後、系統連系部5を介して電力系統6に供給したりする。
また、電力系統6とは、発電設備で発電した出力を送電線、変電所を介して需要家へ送る設備機器群であり、ここでは一般需要家が供給を受けている商用電力系統をいう。
達成率監視部41は、達成率算出部45にて算出された発電目標達成率が予め設定された第1閾値以上か否かを常時又は定期的に監視し、その結果を運転モード選択部42に出力する。
運転モード選択部42は、達成率監視部41から出力された信号に基づいて、ピッチ禁止運転モード及びピッチ許容運転モードのいずれか一方を選択する。具体的には、発電目標達成率が第1閾値未満である場合、ターゲット出力に対する風力発電装置2の出力の余剰分を低減すべく出力平準化のために行うピッチ制御を禁止して、蓄電池10への充電又は風力発電装置2の回転エネルギーの蓄積の少なくとも一方を行うピッチ禁止運転モードを選択する。また、発電目標達成率が第1閾値以上である場合、ターゲット出力に対する風力発電装置2の出力の余剰分を低減するためにピッチ制御を行うことを許容するピッチ許容運転モードを選択する。
また、系統監視部46は、センサ17によって計測された電力系統6の系統周波数を受け取って、電力系統6の状態を監視し、その結果を全体制御部48に出力する。全体制御部48では、電力系統6の系統周波数が所定範囲の上限値を上回った場合に風力発電設備1のターゲット出力を一時的に低減する一方で、電力系統6の系統周波数が所定範囲の下限値を下回った場合に風力発電設備1のターゲット出力を一時的に上昇させる。これにより、電力系統6の周波数を所定範囲内に維持する。
偏差算出部22は、出力計測器15で計測された風力発電装置2の出力と、予め設定されたターゲット出力との偏差を算出し、当該算出結果をマスターコントローラ40の全体制御部48に出力する。
回転エネルギー監視部24は、ロータ52の回転数の上昇によって蓄えられている回転エネルギー(慣性エネルギー)量を常時又は定期的に監視する。
回転エネルギー制御部25は、マスターコントローラ40の全体制御部48からの制御信号に基づいて、発電機側インバータ18Aを制御して発電機トルクを変化させることで、風力発電装置2の余剰な出力を回転エネルギーに変換したり、回転エネルギーを風力発電装置2の電気エネルギーとして回収したりするための制御を実施する。
ピッチ制御部26は、マスターコントローラ40の全体制御部48からの制御信号に基づいて、風力発電装置2の出力とターゲット出力との偏差を小さくするためにブレード52Bのピッチ角を調節してピッチ制御を行う。
蓄電池状態監視部32は、蓄電池10に接続された蓄電池状態検出器31から蓄電池10の劣化度の検出結果を受け取って、蓄電池10の状態を監視する。蓄電池状態監視部32による蓄電池10の状態の監視結果は、マスターコントローラ40の全体制御部48に送られて、風力発電装置2の出力とターゲット出力との偏差を小さくするに当たって蓄電池10の充放電を優先的に利用すべきか否かが判断される。
なお、劣化度の指標としては、蓄電池10の充放電サイクル数、積算充放電サイクル数、充放電レート数のうち少なくとも一つを用いる。
ここで、充放電サイクル数とは、充電してから放電するまでを1サイクルとして、予め設定された所定期間内における充放電サイクルの回数をいう。また、積算充放電サイクル数とは、蓄電池10の使用を開始してから所定の時点までの充放電サイクル数の累積値をいう。そして、充放電レート数とは、単位時間あたりの充放電量が所定の閾値を上回った回数をいう。
図2に示すように、まず、風車コントローラ20の偏差算出部22によって、風力発電装置2の出力とターゲット出力の偏差ΔP(>0)が算出される。この偏差ΔPは、マスターコントローラ40の全体制御部48の一部を構成する第1切換スイッチ34に送られる。また、蓄電池状態監視部32は、蓄電池状態検出器31によって検出された蓄電池10の劣化度が予め設定された第3閾値未満か否かを常時又は定期的に監視し、この結果を第1切換スイッチ34に送る。そして、第1切換スイッチ34は、蓄電池状態監視部32からの信号に基づいて、風力発電装置2の出力の余剰分ΔPを低減するに当たって蓄電池10への充電及び風力発電装置2の回転エネルギーへの蓄積のいずれを優先するか選択する。
具体的には、劣化度が第3閾値未満である場合、ターゲット出力に対する風力発電装置2の出力の余剰分を低減するに当たって回転エネルギーへの蓄積よりも蓄電池10への充電を優先させるため、第1切換スイッチ34を図2における下側(蓄電池側)の接続端子に接続する。一方、劣化度が第3閾値以上である場合、ターゲット出力に対する風力発電装置2の出力の余剰分を低減するに当たって蓄電池10への充電よりも回転エネルギーへの蓄積を優先させるため、第1切換スイッチ34を図2における上側(回転エネルギー側)の接続端子に接続する。
一方、第1切換スイッチ34が図3の上側の接続端子に接続されると、偏差ΔPは比較部38及び減算器39に出力される。
図3に示すように、まず、風車コントローラ20の偏差算出部22によって、風力発電装置2の出力とターゲット出力の偏差−ΔP(<0)が算出される。この偏差−ΔPは、マスターコントローラ40の全体制御部48の一部を構成する第2切換スイッチ35に送られる。また、蓄電池状態監視部32は、蓄電池状態検出器31によって検出された蓄電池10の劣化度が予め設定された第3閾値未満か否かを常時又は定期的に監視し、この結果を第2切換スイッチ35及び36に送る。そして、第2切換スイッチ35及び36は、蓄電池状態監視部32からの信号に基づいて、風力発電装置2の出力の不足分−ΔPを補うに当たって蓄電池10からの放電及び風力発電装置2の回転エネルギーの放出のいずれを優先するか選択する。
具体的には、劣化度が第3閾値未満である場合、ターゲット出力に対する風力発電装置2の出力の不足分を補うに当たって回転エネルギーからの回収よりも蓄電池10からの放電を優先させるために、第2切換スイッチ35及び36のそれぞれを図3における下側(蓄電池側)の接続端子に接続する。一方、劣化度が第3閾値以上である場合、ターゲット出力に対する風力発電装置2の出力の不足分を補うに当たって蓄電池10からの放電よりも回転エネルギーからの回収を優先させるために、第2切換スイッチ35及び36のそれぞれを図3における上側(回転エネルギー側)の接続端子に接続する。
これに対し、第2切換スイッチ35が図3における上側(回転エネルギー側)の接続端子に接続されると、偏差−ΔPは加算器51に出力される。また加算器51には、回転エネルギー監視部24によって取得された風力発電装置2の回転エネルギーの現在の貯蔵量ΔPωが入力される。そして、加算器51において、偏差−ΔPと回転エネルギーの貯蔵量ΔPωとを加算して−ΔPbを求めて、この加算値−ΔPbを放電指令量として蓄電池制御部33の回転エネルギー優先エリアに入力する。一方、第2切換スイッチ36が図3における上側(回転エネルギー側)の接続端子に接続されると、回転エネルギーの現在の貯蔵量ΔPωは回転エネルギー監視部24から第2切換スイッチ36を介して、回転エネルギー制御部25側に送られ、途中で−1を乗算されて符号が正負反転されて回転エネルギーの放出指令量−ΔPωとして回転エネルギー制御部25に入力される。
図4に示すように、まず、風車コントローラ20の偏差算出部22によって、風力発電装置2の出力とターゲット出力の偏差ΔP(>0)が算出される。この偏差ΔPは、マスターコントローラ40の全体制御部48の一部を構成する第3切換スイッチ37に送られる。また、蓄電池状態監視部32は、蓄電池状態検出器31によって検出された蓄電池10の劣化度が予め設定された第3閾値未満か否かを常時又は定期的に監視し、この結果を第3切換スイッチ37に送る。そして、第3切換スイッチ37は、蓄電池状態監視部32からの信号に基づいて、風力発電装置2の出力の余剰分ΔPを低減するに当たって蓄電池10への充電を利用するか、あるいは、風力発電装置2の回転エネルギーへの蓄積及びピッチ制御の組み合わせを利用するかを選択する。
具体的には、劣化度が第3閾値未満である場合、ターゲット出力に対する風力発電装置2の出力の余剰分ΔPを低減するに当たって蓄電池10に充電を行うため、第3切換スイッチ37を図4の下側(蓄電池側)の接続端子に接続する。一方、劣化度が第3閾値以上である場合、ターゲット出力に対する風力発電装置2の出力の余剰分ΔPを低減するに当たって回転エネルギーの蓄積及び/又はピッチ制御を行うため、第3切換スイッチ37を図4の上側(回転エネルギー側)の接続端子に接続する。この場合、風力発電設備1の発電量を向上させる観点から、ピッチ制御よりも回転エネルギーの蓄積を優先させて、回転エネルギーの蓄積を行っても解消できない風力発電装置2の出力の余剰分のみをピッチ制御により低減することが好ましい。
一方、第3切換スイッチ37が図4の上側の接続端子に接続されると、偏差ΔPは風車コントローラ20に出力される。
図5に示すように、予め設定された所定期間の起算時点から当該所定期間内の所定の時点までの風力発電装置2の出力の計測値を積算して積算値を算出し、当該積算値を所定期間における目標発電量で除して発電目標達成率Taを算出する。
この発電目標達成率Taが、予め設定された発電目標達成率の第1閾値TT以上であり(発電目標達成率(Ta)の項目に「良」で示す)、かつ、充放電サイクル数及び充放電レート数を指標としたそれぞれの蓄電池の劣化度Ba(充放電サイクル数)、Bb(充放電レート数)が、共に予め設定されたそれぞれの第3閾値BT、BS未満(蓄電池の劣化度(Ba、Bb)の項目に「良」で示す)の場合は、蓄電池10で充放電する。
つまり、風力発電装置2の出力Waがターゲット出力WTを上回っている場合、図4における第3切換スイッチ37を下側(蓄電池側)の接続端子に接続し、偏差算出部22から出力された偏差ΔPを第3スイッチ37を介して蓄電池制御部33の蓄電池優先エリアに入力する。一方、風力発電装置2の出力Waがターゲット出力WT以下の場合、図3における第2切換スイッチ35を下側(蓄電池側)の接続端子に接続し、偏差算出部22から出力された偏差−ΔPを第2スイッチ35を介して蓄電池制御部33の蓄電池優先エリアに入力する。
また、発電目標達成率Taが第1閾値TT以上であり(発電目標達成率(Ta)の項目に「良」で示す)、かつ、蓄電池の劣化度Ba、Bbの少なくとも何れか一方が第3閾値BT、BS以上(蓄電池の劣化度(Ba、Bb)の項目に「不」で示す)の場合は、まず、回転エネルギーを蓄積及び回収する。そして、風力発電装置2の出力Waがターゲット出力WTを上回っている場合に、回転エネルギーに蓄積しても出力がまだ余剰のときはピッチ制御する。一方、風力発電装置2の出力Waがターゲット出力WT以下の場合に、回転エネルギーを回収しても出力がまだ不足のときは、蓄電池10から放電する。
つまり、風力発電装置2の出力Waがターゲット出力WTを上回っている場合、図4における第3切換スイッチ37を上側(回転エネルギー側)の接続端子に接続し、偏差算出部22から出力された偏差ΔPを第3スイッチ37を介して風車コントローラ20に入力する。一方、風力発電装置2の出力Waがターゲット出力WT以下の場合、図3における第2切換スイッチ35、36を上側(回転エネルギー側)の接続端子に接続し、放出指令量−ΔPωを回転エネルギー制御部25に入力するとともに、放電指令量−ΔPbを蓄電池制御部33の回転エネルギー優先エリアに入力する。
次に、発電目標達成率Taが第1閾値TT未満であり(発電目標達成率(Ta)の項目に「不」で示す)、かつ、蓄電池の劣化度Ba、Bbが共に、それぞれの第3閾値BT、BS未満(蓄電池の劣化度(Ba、Bb)の項目に「良」で示す)の場合は、蓄電池10で充放電する。
つまり、風力発電装置2の出力Waがターゲット出力WTを上回っている場合、図2における第1切換スイッチ34を下側(蓄電池側)の接続端子に接続し、偏差算出部22から出力された偏差ΔPを第1切換スイッチ34を介して蓄電池制御部33の蓄電池優先エリアに入力する。一方、風力発電装置2の出力Waがターゲット出力WT以下の場合、図3における第2切換スイッチ35を下側(蓄電池側)の接続端子に接続し、偏差算出部22から出力された偏差−ΔPを蓄電池制御部33の蓄電池優先エリアに入力する。
最後に、発電目標達成率Taが第1閾値TT未満であり(発電目標達成率(Ta)の項目に「不」で示す)、かつ、蓄電池の劣化度Ba、Bbの少なくとも何れか一方が第3閾値BT、BS以上(蓄電池の劣化度(Ba、Bb)の項目に「不」で示す)の場合は、優先して回転エネルギーを蓄積及び回収する。そして、風力発電装置2の出力Waがターゲット出力WTを上回っている場合に、回転エネルギーに蓄積しても出力がまだ余剰のときは蓄電池に充電する。一方、風力発電装置2の出力Waがターゲット出力WT以下の場合に、回転エネルギーを回収しても出力がまだ不足のときは、蓄電池10から放電する。
つまり、風力発電装置2の出力Waがターゲット出力WTを上回っている場合、図2における第1切換スイッチ34を上側(回転エネルギー側)の接続端子に接続し、蓄積指令量ΔPωを回転エネルギー制御部25に入力するとともに、充電指令量ΔPbを蓄電池制御部33の回転エネルギー優先エリアに入力する。一方、風力発電装置2の出力Waがターゲット出力WT以下の場合、図3における第2切換スイッチ35、36を上側(回転エネルギー側)の接続端子に接続し、放出指令量−ΔPωを回転エネルギー制御部25に入力するとともに、放電指令量−ΔPbを蓄電池制御部33の回転エネルギー優先エリアに入力する。
図6に示すように、まず、出力計測器15により現時点の風力発電装置2の出力Waを計測する(ステップS10)。
そして、発電目標達成率Taが予め設定された第1閾値TT未満である場合(ステップS14のYES)、運転モード選択部42において、ピッチ制御を禁止するピッチ禁止運転モードを選択する(ステップS16)。これを受けて、全体制御部48は、ピッチ禁止運転モードによる運転が行われるように、回転エネルギー制御部25及び蓄電池制御部33を制御する。
一方、発電目標達成率Taが第1閾値TT以上である場合(ステップS14のNO)には、損失率算出部43において、風力発電装置2の性能曲線(パワーカーブ)に風速を当てはめて得られる理想出力に対する、出力計測器15による出力Waの計測値から求めた実際の発電量と理想出力との差(ピッチ制御によって損失した発電量)の比である損失率Laを算出する(ステップS17)。この後、算出された損失率Laと予め設定された損失率の第2閾値LTとを比較し、その結果を運転モード選択部42に送る。そして、損失率Laが第2閾値LT以上である場合(ステップS18のYES)には、ステップS16に進んで、運転モード選択部42において、ピッチ制御を行うことを禁止するピッチ禁止運転モードを選択する。
一方、損失率Laが第2閾値LT未満である場合には、ステップS19に進んで、運転モード選択部42において、ピッチ制御を行うことを許容するピッチ許容運転モードを選択する(ステップS19)。これを受けて、全体制御部48は、ピッチ許容運転モードによる運転が行われるように、回転エネルギー制御部25、ピッチ制御部26及び蓄電池制御部33を制御する。
図7に示すように、上記ピッチ禁止運転モードが選択された場合(ステップS16)、蓄電池状態検出器31によって蓄電池10の劣化度(例えば、充放電サイクル数Ba及び充放電レート数Bb)を取得し(ステップS20)、当該取得した結果を蓄電池状態監視部32に出力する。
なお、ピッチ禁止運転モードでは、出力平準化のために行うピッチ制御を禁止するものであり、ピッチ制御自体を禁止するものでは無い。
図8に示すように、上記ピッチ許容運転モードが選択された場合(ステップS19)、蓄電池状態検出器31によって蓄電池10の劣化度Ba、Bb(例えば、Ba:充放電サイクル数、Bb:充放電レート数)を取得し(ステップS40)、当該取得した結果を蓄電池状態監視部32に出力する。
すなわち、上述の実施形態では、図5におけるケース2のWa≦WTの場合、及びケース4のWa>WT及びWa≦WTの場合、風力発電設備1の出力平準化を行うに当たって、回転エネルギーの蓄積又は回収を行った後、それでも風力発電装置2の出力Waとターゲット出力WTとの偏差が残る場合に蓄電池10の充放電を行うのに対し、ここでは、蓄電池10の残容量が所定範囲を外れた場合に、蓄電池10の充放電を優先させて蓄電池10の残容量を所定範囲内に収める。これにより、蓄電池10の寿命を延ばすことができる。
2 風力発電装置
3 蓄電装置
4 出力平準化装置
5 系統連系部
6 電力系統
8 変圧器
9 発電機
10 蓄電池
11 直流−交流変換器
12 変圧器
13 変圧器
14 インバータ装置
15 出力計測器
17 センサ
18A 発電機側インバータ
18B DCバス
18C 系統側インバータ
20 風車コントローラ
22 偏差算出部
24 回転エネルギー監視部
25 回転エネルギー制御部
26 ピッチ制御部
30 バッテリーコントローラ
31 蓄電池状態検出器
32 蓄電池状態監視部
33 蓄電池制御部
34 第1切換スイッチ
35、36 第2切換スイッチ
37 第3切換スイッチ
38 比較部
39 減算器
40 マスターコントローラ
41 達成率監視部
42 運転モード選択部
43 損失率算出部
44 損失率監視部
45 達成率算出部
46 系統監視部
48 全体制御部
51 加算器
52 ロータ
52A ハブ
52B ブレード
SC ステータ巻線
RC ロータ巻線
Claims (11)
- 風力発電装置に蓄電池が接続された風力発電設備の出力をターゲット出力に調整する風力発電設備の出力平準化方法であって、
前記風力発電装置の出力を計測する出力計測ステップと、
所定期間における目標発電量に対する、該所定期間の起算時点から前記所定期間内における所定の時点までの前記風力発電装置の出力の計測値の積算値の割合である発電目標達成率を算出する達成率算出ステップと、
前記発電目標達成率が第1閾値未満である場合、前記ターゲット出力に対する前記風力発電装置の出力の余剰分を低減すべく出力平準化のために行うピッチ制御を禁止して、前記蓄電池への充電又は前記風力発電装置の回転エネルギーの蓄積の少なくとも一方を行うピッチ禁止運転モードを選択する運転モード選択ステップと、を備えることを特徴とする風力発電設備の出力平準化方法。 - 前記運転モード選択ステップでは、前記発電目標達成率が前記第1閾値以上である場合、前記ターゲット出力に対する前記風力発電装置の出力の余剰分を低減するために、ピッチ制御を行うことを許容するピッチ許容運転モードを選択することを特徴とする請求項1に記載の風力発電設備の出力平準化方法。
- 前記運転モード選択ステップで前記ピッチ許容運転モードが選択された場合、風速と前記風力発電装置の理想出力との関係を表す前記風力発電装置の性能曲線に前記風速を当てはめて得られる前記理想出力に対する、前記ピッチ制御によって損失した発電量の割合である損失率を算出する損失率算出ステップをさらに備え、
前記ピッチ許容運転モードでは、前記損失率が第2閾値以上である場合、前記ピッチ許容運転モードから前記ピッチ禁止運転モードに切り換えることを特徴とする請求項2に記載の風力発電設備の出力平準化方法。 - 前記蓄電池の劣化度を取得する劣化度取得ステップをさらに備え、
前記蓄電池の劣化度が第3閾値を上回る場合、前記風力発電装置の回転エネルギーの蓄積又は放出を前記蓄電池の充電又は放電よりも優先させて、前記ターゲット出力に対する前記風力発電装置の出力の余剰分を低減又は不足分を補うことを特徴とする請求項1に記載の風力発電設備の出力平準化方法。 - 前記劣化度は、前記蓄電池の充放電サイクル数、積算充放電サイクル数、充放電レート数のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項4に記載の風力発電設備の出力平準化方法。
- 前記蓄電池の残容量を取得する残容量取得ステップをさらに備え、
前記蓄電池の残容量が所定範囲を外れた場合、前記風力発電装置の回転エネルギーの蓄積又は放出よりも前記蓄電池の充電又は放電を優先させて、前記ターゲット出力に対する前記風力発電装置の出力の余剰分を低減又は不足分を補うことを特徴とする請求項1に記載の風力発電設備の出力平準化方法。 - 前記蓄電池の劣化度が前記第3閾値を上回る場合、前記風力発電装置の出力との偏差が小さくなるように前記ターゲット出力を一時的に変更する第1ターゲット出力変更ステップをさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の風力発電設備の出力平準化方法。
- 前記発電目標達成率が前記第1閾値未満である場合、前記ターゲット出力を増加させる第2ターゲット出力変更ステップをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の風力発電設備の出力平準化方法。
- 前記風力発電装置及び前記蓄電池が接続された系統の周波数を取得する周波数取得ステップと、
前記周波数が所定の上限値を上回った場合に前記ターゲット出力を低減し、前記周波数が所定の下限値を下回った場合に前記ターゲット出力を増加する第3ターゲット出力変更ステップを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の風力発電設備の出力平準化方法。 - 風力発電装置に蓄電池が接続された風力発電設備の出力をターゲット出力に調整する風力発電設備の出力平準化装置であって、
前記風力発電装置の出力を計測する出力計測部と、
所定期間における目標発電量に対する、該所定期間の起算時点から前記所定期間内における所定の時点までの前記風力発電装置の出力の計測値の積算値の割合である発電目標達成率を算出する達成率算出部と、
前記発電目標達成率が第1閾値未満である場合、前記ターゲット出力に対する前記風力発電装置の出力の余剰分を低減すべく出力平準化のために行うピッチ制御を禁止して、前記蓄電池への充電又は前記風力発電装置の回転エネルギーの蓄積の少なくとも一方を行うピッチ禁止運転モードを選択する運転モード選択部と、を備えることを特徴とする風力発電設備の出力平準化装置。 - 風力発電装置に蓄電池が接続された風力発電設備の出力をターゲット出力に調整する風力発電設備の出力平準化方法であって、
前記風力発電装置の出力を計測する出力計測ステップと、
風速と前記風力発電装置の理想出力との関係を表す前記風力発電装置の性能曲線に前記風速を当てはめて得られる前記理想出力に対する、ピッチ制御によって損失した発電量の割合である損失率を算出する損失率算出ステップと、
前記損失率が第2閾値未満である場合、前記ターゲット出力に対する前記風力発電装置の出力の余剰分を低減すべく出力平準化のために行うピッチ制御を禁止して、前記蓄電池への充電又は前記風力発電装置の回転エネルギーの蓄積の少なくとも一方を行うピッチ禁止運転モードを選択する運転モード選択ステップと、を備えることを特徴とする風力発電設備の出力平準化方法。
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