JP5031092B2

JP5031092B2 - 風力発電装置および風力発電装置の制御方法

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Publication number: JP5031092B2
Application number: JP2010506744A
Authority: JP
Inventors: 亨南; 哲夫竹辺
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2030-02-10
Also published as: CN102741546A; EP2375061B1; BRPI1000013A2; CA2694111A1; KR101110908B1; EP2375061A1; CN102741546B; KR20110116088A; US8157521B2; AU2010201621B1; EP2375061A4; US20110215576A1; WO2011099128A1; JPWO2011099128A1; CA2694111C

Description

本発明は、風力発電装置および風力発電装置の制御方法に係り、特に、風速計および風向計の測定結果に基づいてナセルを旋回させることができる風力発電装置およびその制御方法に関する。

近年、地球環境の保全の観点から、再生可能エネルギーの一つである風力を利用した風力発電装置の普及が進んでいる。

風力発電装置は、一般的に、回転翼が取り付けられたロータヘッドと、回転軸及び発電機を収納するナセルと、ナセルを支持する支柱とで構成されている。また、発電効率を向上させるために、風の状態に合わせて、ナセルを旋回するヨー旋回や、回転翼をピッチ方向に回転させるピッチ制御を行うことが多い。

このような風力発電装置としては、ナセルに取り付けられた風速計および風向計の測定結果に基づいて、ナセルの方位を制御するものがある。例えば特許文献１には、風向計により測定された風向の変動幅が第一の設定値より小さく、風速計により測定された風速の変動幅が第二の設定値より小さい場合に、風向計により測定された風向にナセルを追従させて効率的に発電を行うことが記載されている。

ところで、風力発電装置の風向計は一般的に回転翼の下流側のナセルに取り付けられるため、回転翼に当たった後の風向を測定することになり、測定誤差が生じてしまう。そこで、風向計で測定された風向とナセル方位との偏差（風向偏差）に対する発電出力の分布曲線を予め取得しておき、この分布曲線のピークとなる風向偏差を補正量として、風向計の測定結果を補正するようにした風力発電装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−３０９０９７号公報特開平９−３１７７６０号公報

特許文献１及び２には、風速がカットイン風速よりも小さく、風がほぼ止んでいる状態において、ナセルの旋回をどのように行うのかについて記載はないが、一般的な風力発電装置では、風速がカットイン風速よりも小さい場合には、風向計により測定された風向にナセルを追従させることは行っていない。

しかし、風が強くなり始めたときに、ナセル方位が風向に沿っていなければ、カットイン風速以上における通常運転に速やかに移行することができない。特に、常に強い風が吹くとは限らない地域に設置された風力発電装置では、風が強くなり始めたときに、ナセル方位が風向に沿うようにしなければ効率的に発電を行うことが難しい。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、強風が常に吹くとは限らない場所に設置される場合であっても、発電効率の低下を抑制できる風力発電装置および風力発電装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る風力発電装置は、風速計および風向計と、ナセルを旋回させるナセル旋回機構と、前記風速計の測定結果から得られた風速が、カットイン風速よりも小さい第１閾値を越える場合に、前記風向計の測定結果から得られた風向に基づいて前記ナセルが旋回する一方で、前記風速計の測定結果から得られた風速が前記第１閾値以下である場合に、前記ナセルの旋回が停止するように前記ナセル旋回機構を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

ここで、「風速計の測定結果から得られた風速」とは、風速計により計測された風速そのものであってもよいし、風速計により計測された風速に何らかの補正を行って求めた真の風速であってもよい。同様に、「風向計の測定結果から得られた風向」とは、風向計により計測された風向そのものであってもよいし、風向計により計測された風向に何らかの補正を行って求めた真の風向であってもよい。

上記風力発電装置では、風速計の測定結果から得られた風速が、カットイン風速よりも小さい場合であっても、第１閾値より大きければ、風向計の測定結果から得られた風向に基づいてナセルを旋回させるので、風が強くなり始めてカットイン風速を超える際、ナセル方位が概ね風向に沿っており、カットイン風速以上における通常運転に速やかに移行することが可能である。したがって、強風が常に吹くとは限らない場所に設置される場合であっても、発電効率の低下を抑制できる。

さらに、上記風力発電装置では、風速計の測定結果から得られた風速が第１閾値以下である場合には、ナセルの旋回を停止する。風がほぼ止んでいる状態では、風向が不安定であり、ナセル方位を風向に追従させようとすると、頻繁にナセルを旋回させることになってしまう。そこで、風速計の測定結果から得られた風速が第１閾値以下である場合にナセルの旋回を停止することによって、ナセルが頻繁に旋回してしまい、多大な電力を消費することがない。したがって、強風が常に吹くとは限らない場所に設置される場合であっても、発電効率の低下を抑制できる。

上記風力発電装置において、前記制御手段は、前記ナセルの旋回が停止されている状態で、前記風速計の測定結果から得られた風速が、前記第１閾値よりも大きく前記カットイン風速よりも小さい第２閾値以上になったときに、前記風向計の測定結果から得られた風向に基づく前記ナセルの旋回を再開するように前記ナセル旋回機構を制御することが好ましい。

このように、風速計の測定結果から得られた風速が、第１閾値よりも大きくカットイン風速よりも小さい第２閾値以上になったときに、ナセルの旋回を再開することで、風が強くなり始めてカットイン風速を超える際、ナセル方位が概ね風向に沿っているので、カットイン風速以上における通常運転に速やかに移行することが可能である。したがって、強風が常に吹くとは限らない場所に設置される場合であっても、発電効率の低下をより一層抑制できる。

上記風力発電装置において、回転翼をピッチ方向に開閉するピッチ駆動機構をさらに備え、前記制御手段は、前記風速計の測定結果から得られた風速が前記カットイン風速を下回るときに、前記回転翼のピッチ角に上限が設定された遊転モードとなる一方で、前記風速計の測定結果から得られた風速が前記カットイン風速以上であるときに、前記回転翼のピッチ角が全開状態まで許容される通常運転モードとなるように前記ピッチ駆動機構を制御することが好ましい。

このように、カットイン風速を下回る場合であっても、回転翼のピッチ角に上限が設定された遊転モードで回転翼のピッチ角を調節しておくことで、風が強くなり始めてカットイン風速を超える際、通常運転モードに速やかに移行することができる。

上記風力発電装置において、前記風力発電装置のパワーカーブが最大となる前記ナセルの方位と、前記風向計により測定された風向との偏差に基づいて、前記風向計により測定された風向を補正する風向補正手段をさらに備え、前記制御手段は、前記風速計の測定結果から得られた風速が前記第１閾値よりも大きい場合、前記風向補正手段によって補正された前記風向に前記ナセルが追従するように前記ナセル旋回機構を制御することが好ましい。

風力発電装置の風向計は、回転翼の後方に位置するナセルに取り付けられるのが一般的である。この場合、風向計の検出対象は、回転翼に当たった後の風であるため、風向計の測定結果は実際の風向からずれてしまうことがある。そこで、上述のように、風向補正手段を設け、パワーカーブが最大となるナセル方位と、風向計により測定された風向との偏差に基づいて風向を補正することで、ナセル方位を風向により正確に沿わせ、発電効率を高めることができる。

本発明に係る風力発電装置の制御方法は、風速計および風向計と、ナセルを旋回させるナセル旋回機構とを有する風力発電装置の制御方法であって、前記風速計の測定結果から得られた風速が、カットイン風速よりも小さい第１閾値を越える場合、前記風向計の測定結果から得られた風向に基づいて前記ナセルを前記ナセル旋回機構で旋回させる工程と、前記風速計の測定結果から得られた風速が前記第１閾値以下である場合、前記ナセル旋回機構による前記ナセルの旋回を停止する工程とを備えることを特徴とする。

この風力発電装置の制御方法では、風速計の測定結果から得られた風速が、カットイン風速よりも小さい場合であっても、第１閾値より大きければ、風向計の測定結果から得られた風向に基づいてナセルを旋回させるので、風が強くなり始めてカットイン風速を超える際、ナセル方位が概ね風向に沿っており、カットイン風速以上における通常運転に速やかに移行することが可能である。したがって、強風が常に吹くとは限らない場所に風力発電装置が設置される場合であっても、発電効率の低下を抑制できる。

さらに、上記風力発電装置の制御方法では、風速計の測定結果から得られた風速が第１閾値以下である場合には、ナセルの旋回を停止する。このため、ナセルが頻繁に旋回してしまい、多大な電力を消費することがないので、強風が常に吹くとは限らない場所に風力発電装置が設置される場合であっても、発電効率の低下を抑制できる。

上記風力発電装置の制御方法において、前記ナセルの旋回を停止する工程の後で、前記風速計の測定結果から得られた風速が、前記第１閾値よりも大きく前記カットイン風速よりも小さい第２閾値以上になったときに、前記風向計の測定結果から得られた風向に基づく前記ナセルの旋回を再開する工程をさらに備えることが好ましい。

このように、風速計の測定結果から得られた風速が、第１閾値よりも大きくカットイン風速よりも小さい第２閾値以上になったときに、ナセルの旋回を再開することで、風が強くなり始めてカットイン風速を超える際、ナセル方位が概ね風向に沿っているので、カットイン風速以上における通常運転に速やかに移行することが可能である。

上記風力発電装置の制御方法において、前記風力発電装置が、回転翼をピッチ方向に開閉するピッチ駆動機構をさらに有し、前記風速計の測定結果から得られた風速が前記カットイン風速を下回るときに、前記回転翼のピッチ角に上限が設定された遊転モードで、前記ピッチ駆動機構により前記回転翼のピッチ角を調節する工程と、前記風速計の測定結果から得られた風速が前記カットイン風速以上であるときに、前記回転翼のピッチ角が全開状態まで許容される通常運転モードで、前記ピッチ駆動機構により前記回転翼のピッチ角を調節する工程とをさらに備えることが好ましい。

上記風力発電装置の制御方法において、前記風力発電装置のパワーカーブが最大となる前記ナセルの方位と、前記風向計により測定された風向との偏差に基づいて、前記風向計により測定された風向を補正する工程をさらに備え、前記ナセルを旋回させる工程では、前記風向を補正する工程で補正された前記風向に追従するように前記ナセルを旋回させることが好ましい。

このように、風向補正手段を設け、パワーカーブが最大となるナセル方位と、風向計により測定された風向との偏差に基づいて風向を補正することで、ナセル方位を風向により正確に沿わせ、発電効率を高めることができる。

本発明では、風速計の測定結果から得られた風速が、カットイン風速よりも小さい場合であっても、第１閾値より大きければ、風向計の測定結果から得られた風向に基づいてナセルを旋回させるので、風が強くなり始めてカットイン風速を超える際、ナセル方位が概ね風向に沿っており、カットイン風速以上における通常運転に速やかに移行することが可能である。さらに、本発明では、風速計の測定結果から得られた風速が第１閾値以下である場合には、ナセルの旋回を停止するので、ナセルが頻繁に旋回してしまい、多大な電力を消費することがない。
したがって、強風が常に吹くとは限らない場所に風力発電装置が設置される場合であっても、発電効率の低下を抑制できる。

風力発電装置の全体構成例を示す図である。図１に示す風力発電装置の各部の詳細構造の一例を示す横面図である。ナセル旋回機構の構成例を示す断面図である。図１に示す風力発電装置の各部の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、本実施形態に係る風力発電装置の全体構成例を示す図である。同図に示すように、風力発電装置１は、主として、基礎Ｂ上に立設された支柱２と、支柱２の上端に設置されたナセル４と、ナセル４に取り付けられたロータヘッド６と、ロータヘッド６に取り付けられた複数枚の回転翼８とで構成されている。

支柱２は、図１に示すように、基礎Ｂから上方（図１の上方）に延びる柱状であり、例えば、一本の柱状部材で構成してもよいし、複数のユニットを上下方向に連結して柱状に構成してもよい。支柱２が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル４が設置される。

ナセル４は、ロータヘッド６を支持するとともに、その内部に増速機１４を含むドライブトレイン１０や発電機１８を収納している。また、ナセル４には、周囲の風速を計測する風速計５と、周囲の風向を計測する風向計７とが取り付けられている。なお、風速計５と風向計７とで計測した風速および風向は、それぞれ、後述する風速補正部４２および風向補正部４４において補正されるようになっていることが好ましい。

また、ナセル４内には、風力発電装置１の各部を制御する制御装置４０が設けられている。制御装置４０は、風速補正部４２および風向補正部４４から出力された補正後の風速値および風向値を受け取って、ナセル旋回機構２０やピッチ制御機構３０に指令を送る。制御装置４０の制御下における風力発電装置１の各部の動作については、後で詳述する。なお、図１には、制御装置４０がナセル４内に設けられている例を示したが、制御装置４０の位置は特に限定されず、例えば支柱２の下部に設けてもよい。

ここで、風力発電装置１の各部の詳細構造を説明する。図２は風力発電装置１の各部の詳細構造の一例を示す図である。

図２に示すように、ドライブトレイン１０は、ロータヘッド６のロータハブ６Ａに連結された主軸１２と、主軸１２に連結された増速機１４と、増速機１４を発電機１８に連結するカップリング１６とを有する。風力発電装置１では、回転翼８が風を受けると、ロータハブ６Ａとともに主軸１２が回転し、主軸１２の回転が増速機１４によって増速された後、カップリング１６を介して発電機１８に入力されるようになっている。

またナセル４の下部には、ナセル４をヨー方向に旋回させるナセル旋回機構２０が設けられている。

図３は、ナセル旋回機構２０の構成例を示す断面図である。ナセル旋回機構２０は、図３に示すように、ヨーモータ２２と、ヨーモータ２２の駆動により回転するピニオン２４と、ピニオン２４と噛み合う内歯車２６と、ブレーキディスク２８Ａ及びブレーキシュー２８Ｂを有するヨーブレーキ機構２８とで構成してもよい。このナセル旋回機構２０では、ヨーモータ２２、ピニオン２４およびブレーキシュー２８Ｂがナセル４側に固定されている一方で、内歯車２６およびブレーキディスク２８Ａは支柱２側に固定されている。

これにより、ヨーモータ２２を駆動すると、ピニオン２４が回転し、ナセル４がヨー旋回する。また、ヨーブレーキ機構２８のブレーキシュー２８Ｂがブレーキディスク２８Ａを挟み込むと、ナセル４のヨー旋回が制動される。なお、ヨーモータ２２およびヨーブレーキ機構２８は、制御装置４０によって制御されている。

図２に示すように、ロータヘッド６は、略水平な軸線周りに回転可能にナセル４に固定されるとともに、回転翼８が取り付けられたロータハブ６Ａと、このロータハブ６Ａを覆う頭部カプセル６Ｂとを含んで構成される。

またロータハブ６Ａには、図２に示すように、回転翼８をその軸線周り（図２の矢印方向）に回転させて回転翼８のピッチ角を変更するピッチ駆動装置３０が設けられている。

ピッチ駆動装置３０は、図２に示すように、シリンダ３２と、回転翼８に連結された軸部３４とで構成される。なお回転翼８は、軸受３６によりピッチ方向に回転可能に支持されている。このため回転翼８は、ピッチ駆動装置３０のシリンダ３２によって軸部３４が回転すると、軸部３４とともにピッチ方向に回転するようになっている。なお、各回転翼８ごとに設けられるピッチ駆動装置３０は、不図示のリンク機構で互いに連結されており、各回転翼８のピッチ角制御を連動して行うようになっていてもよい。

次に、制御装置４０の制御下における風力発電装置１の各部の動作について説明する。図４は、風力発電装置１の各部の動作の一例を示すフローチャートである。

図４に示すように、風力発電装置１では、周囲の風速Ｖ_０および風向θ_０が、風速計５と風向計７とによって計測される（ステップＳ２）。

ここで、風力発電装置１の風速計５および風向計７は、図１及び２に示すように、回転翼８の後方に位置するナセル４に取り付けられるのが一般的である。この場合、風速計５および風向計７の検出対象は、回転翼８に当たった後の風であるため、風速計５および風向計７の検出結果は実際の風速および風向からずれてしまうことがある。

そこで、風速計５と風向計７とで計測した風速Ｖ_０および風向θ_０を、風速補正部４２および風向補正部４４により補正し、実際の風速Ｖと実際の風向θを算出することが好ましい（ステップＳ４）。例えば、風速計５により計測される風速Ｖ_０と実際の風速（生風速）との相関関係を予め取得しておき、この相関関係に基づいて、風速補正部４２で風速Ｖ_０を補正するようにしてもよい。同様に、風向計７により計測される風向θ_０と実際の風向（生風向）との相関関係を予め取得しておき、この相関関係に基づいて、風向補正部４４で風向θ_０を補正するようにしてもよい。

ここで、風向補正部４４で風向θ_０を補正する際に用いる相関関係は、例えば、風力発電装置１のパワーカーブが最大となるナセル４の方位と、そのときに風向計７により測定された風向θ_０との偏差として取得してもよい。なお、パワーカーブとは、所定のピッチ角における風速と出力との関係であり、ナセル４の方位が実際の風向と一致している場合に最大となり、ナセル４の方位と実際の風向とがずれている場合よりも大きな値になる性質を有する。言い換えると、風力発電装置１のパワーカーブが最大となるナセル４の方位は、実際の風向（生風向）と一致している。つまり、上述の偏差は、風向計７により計測される風向θ_０と実際の風向（生風向）との相関関係を表している。

上述のように得られた風速Ｖおよび風向θは制御装置４０に送られ、制御装置４０によって、風速Ｖがカットイン風速Ｖcut_in以上であるかが判定される（ステップＳ６）。

風速Ｖがカットイン風速Ｖcut_in以上である場合（ステップＳ６のＹＥＳ判定）、風力発電装置１は通常運転モードに移行する（ステップＳ８）。具体的には、制御装置４０の制御下で、ナセル旋回機構２０によって風向θに追従するようにナセル４を旋回させながら、ピッチ駆動機構３０によって回転翼８を開いて（ピッチ角を大きくして）、発電を行う。なお、通常運転モードでは、回転翼８のピッチ角が全開状態まで許容されており、回転翼８のピッチ角に上限は設定されていない。

一方、風速Ｖがカットイン風速Ｖcut_inよりも小さい場合（ステップＳ６のＮＯ判定）、風力発電装置１は遊転モードに移行する（ステップＳ１０）。遊転モードでは、回転翼８のピッチ角に上限が設定されており、制御装置４０の制御下で、ピッチ駆動機構３０が上限を超えない範囲で回転翼８のピッチ角を調節する。

そして、ステップＳ１２において、制御装置４０の制御下で、ナセル旋回機構２０によって風向θに追従するようにナセル４を旋回させる（すなわち、ヨー・トラッキングを行う）。

次に、ステップＳ１４において、制御装置４０によって、風速Ｖが第１閾値Ｖth1以下であるかが判定される。ここで、第１閾値Ｖth1は、カットイン風速Ｖcut_inよりも小さい値であり、言い換えると０＜Ｖth1＜Ｖcut_inの関係式を満たす。

そして、風速Ｖが第１閾値Ｖth1以下である場合（ステップＳ１４のＹＥＳ判定）、ステップＳ１６に進み、制御装置４０の制御下で、ナセル旋回機構２０によるナセル４の旋回が停止される（すなわち、ヨー・トラッキングを停止する）。一方、風速Ｖが第１閾値Ｖth1よりも大きい場合（ステップＳ１４のＮＯ判定）、ステップＳ６に戻って、風速Ｖがカットイン風速Ｖcut_in以上であるかが再び判定されるようになっている。

ステップＳ１６でナセル４の旋回が停止された後、風速Ｖが第２閾値Ｖth2以上であるかが判定される（ステップＳ１８）。ここで、第２閾値Ｖth2は、カットイン風速Ｖcut_inよりも小さく、第１閾値Ｖth1よりも大きい値であり、言い換えるとＶth1＜Ｖth2＜Ｖcut_inの関係式を満たす。

そして、風速ＶがＶth2以上である場合（ステップＳ１８のＹＥＳ判定）、ステップＳ１２に戻って、風向θにナセル４を追従させるヨー・トラッキングが再開される。一方、風速ＶがＶth2を下回る場合（ステップＳ１８のＮＯ判定）、ステップＳ１６に戻って、ナセル４の旋回を停止したままの状態を維持する。

なお、図４には、ステップＳ４において風速および風向を風速補正部４２と風向補正部４４とで補正する例について説明したが、ステップＳ４を省略し、風速計５と風向計７とにより計測された風速Ｖ_０および風向θ_０をそのまま用いてその後の処理を行ってもよい。この場合、ステップＳ６、ステップＳ１４及びステップＳ１８では、風速計５により測定された風速Ｖ_０とカットイン風速Ｖcut_in、第１閾値Ｖth1または第２閾値Ｖth2との大小関係を判定すればよく、ステップＳ８及びステップＳ１２では、風向計７により測定された風向θ_０にナセル４を追従させるようヨー・トラッキングを行えばよい。

以上説明したように、本実施形態では、風速計５および風向計７と、ナセル４を旋回させるナセル旋回機構２０と、風速計の測定結果Ｖ_０から得られた風速（Ｖ又はＶ_０）が、カットイン風速Ｖcut_inよりも小さい第１閾値Ｖth1を越える場合に、風向計７の測定結果θ_０から得られた風向（θ又はθ_０）に基づいてナセル４が旋回する一方で、風速計の測定結果Ｖ_０から得られた風速（Ｖ又はＶ_０）が第１閾値Ｖth1以下である場合に、ナセル４の旋回が停止するようにナセル旋回機構２０を制御する制御手段４０とを備えている。

本実施形態の風力発電装置１では、風速計５の測定結果から得られた風速（Ｖ又はＶ_０）が、カットイン風速Ｖcut_inよりも小さい場合であっても、第１閾値Ｖth1より大きければ、風向計７の測定結果から得られた風向（θ又はθ_０）に基づいてナセル４を旋回させるので、風が強くなり始めてカットイン風速Ｖcut_inを超える際、ナセル方位が概ね風向に沿っており、カットイン風速Ｖcut_in以上における通常運転に速やかに移行することが可能である。したがって、風力発電装置１は、強風が常に吹くとは限らない場所に設置される場合であっても、発電効率の低下を抑制できる。

さらに、風力発電装置１では、風速計５の測定結果から得られた風速（Ｖ又はＶ_０）が第１閾値Ｖth1以下である場合には、ナセル４の旋回を停止する。風がほぼ止んでいる状態では、風向が不安定であり、ナセル方位を風向に追従させようとすると、頻繁にナセル４を旋回させることになってしまう。そこで、風速計５の測定結果から得られた風速（Ｖ又はＶ_０）が第１閾値Ｖth1以下である場合にナセル４の旋回を停止することによって、ナセル４が頻繁に旋回してしまい、多大な電力を消費することがない。したがって、風力発電装置１は、強風が常に吹くとは限らない場所に設置される場合であっても、発電効率の低下を抑制できる。

また本実施形態において、制御手段４０は、ナセル４の旋回が停止されている状態で、風速計５の測定結果から得られた風速（Ｖ又はＶ_０）が、第１閾値Ｖth1よりも大きくカットイン風速Ｖcut_inよりも小さい第２閾値Ｖth2以上になったときに、風向計７の測定結果から得られた風向（θ又はθ_０）に基づくナセル４の旋回を再開するようにナセル旋回機構２０を制御することが好ましい。

このように、風速計の測定結果から得られた風速（Ｖ又はＶ_０）が、第１閾値Ｖth1よりも大きくカットイン風速Ｖcut_inよりも小さい第２閾値Ｖth2以上になったときに、ナセル４の旋回を再開することで、風が強くなり始めてカットイン風速Ｖcut_inを超える際、ナセル方位が概ね風向に沿っているので、カットイン風速Ｖcut_in以上における通常運転に速やかに移行することが可能である。

また、本実施形態の風力発電装置１は、回転翼８をピッチ方向に開閉するピッチ駆動機構３０をさらに備え、制御手段４０は、風速計５の測定結果から得られた風速がカットイン風速Ｖcut_inを下回るときに、回転翼８のピッチ角に上限が設定された遊転モードとなる一方で、風速計５の測定結果から得られた風速がカットインＶcut_in風速以上であるときに、回転翼８のピッチ角が全開状態まで許容される通常運転モードとなるようにピッチ駆動機構３０を制御することが好ましい。

このように、カットイン風速Ｖcut_inを下回る場合であっても、回転翼８のピッチ角に上限が設定された遊転モードで回転翼８のピッチ角を調節しておくことで、風が強くなり始めてカットイン風速Ｖcut_inを超える際、通常運転モードに速やかに移行することができる。

さらに、本実施形態の風力発電装置１は、風力発電装置１のパワーカーブが最大となるナセル４の方位と、風向計７により測定された風向θ_０との偏差に基づいて、風向計７により測定された風向Ｖ_０を補正する風向補正手段４４をさらに備え、制御手段４０は、風速計５の測定結果から得られた風速（Ｖ又はＶ_０）が第１閾値Ｖth1よりも大きい場合、風向補正手段４４によって補正された風向θにナセル４が追従するようにナセル旋回機構２０を制御することが好ましい。

このように、風向補正手段４４を設け、パワーカーブが最大となるナセル方位と、風向計７により測定された風向Ｖ_０との偏差に基づいて風向Ｖ_０を補正することで、ナセル方位を実際の風向Ｖにより正確に沿わせ、発電効率を高めることができる。

以上、本発明の一例について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。

Claims

風速計および風向計と、
ナセルを旋回させるナセル旋回機構と、
前記風速計の測定結果から得られた風速が、カットイン風速よりも小さい第１閾値を越える場合に、前記風向計の測定結果から得られた風向に基づいて前記ナセルが旋回する一方で、前記風速計の測定結果から得られた風速が前記第１閾値以下である場合に、前記ナセルの旋回が停止するように前記ナセル旋回機構を制御する制御手段とを備えることを特徴とする風力発電装置。
前記制御手段は、前記ナセルの旋回が停止されている状態で、前記風速計の測定結果から得られた風速が、前記第１閾値よりも大きく前記カットイン風速よりも小さい第２閾値以上になったときに、前記風向計の測定結果から得られた風向に基づく前記ナセルの旋回を再開するように前記ナセル旋回機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
回転翼をピッチ方向に開閉するピッチ駆動機構をさらに備え、
前記制御手段は、前記風速計の測定結果から得られた風速が前記カットイン風速を下回るときに、前記回転翼のピッチ角に上限が設定された遊転モードとなる一方で、前記風速計の測定結果から得られた風速が前記カットイン風速以上であるときに、前記回転翼のピッチ角が全開状態まで許容される通常運転モードとなるように前記ピッチ駆動機構を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の風力発電装置。
前記風力発電装置のパワーカーブが最大となる前記ナセルの方位と、前記風向計により測定された風向との偏差に基づいて、前記風向計により測定された風向を補正する風向補正手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記風速計の測定結果から得られた風速が前記第１閾値よりも大きい場合、前記風向補正手段によって補正された前記風向に前記ナセルが追従するように前記ナセル旋回機構を制御することを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置。
風速計および風向計と、ナセルを旋回させるナセル旋回機構とを有する風力発電装置の制御方法であって、
前記風速計の測定結果から得られた風速が、カットイン風速よりも小さい第１閾値を越える場合、前記風向計の測定結果から得られた風向に基づいて前記ナセルを前記ナセル旋回機構で旋回させる工程と、
前記風速計の測定結果から得られた風速が前記第１閾値以下である場合、前記ナセル旋回機構による前記ナセルの旋回を停止する工程とを備えることを特徴とする風力発電装置の制御方法。
前記ナセルの旋回を停止する工程の後で、前記風速計の測定結果から得られた風速が、前記第１閾値よりも大きく前記カットイン風速よりも小さい第２閾値以上になったときに、前記風向計の測定結果から得られた風向に基づく前記ナセルの旋回を再開する工程をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の風力発電装置の制御方法。
前記風力発電装置が、回転翼をピッチ方向に開閉するピッチ駆動機構をさらに有し、
前記風速計の測定結果から得られた風速が前記カットイン風速を下回るときに、前記回転翼のピッチ角に上限が設定された遊転モードで、前記ピッチ駆動機構により前記回転翼のピッチ角を調節する工程と、
前記風速計の測定結果から得られた風速が前記カットイン風速以上であるときに、前記回転翼のピッチ角が全開状態まで許容される通常運転モードで、前記ピッチ駆動機構により前記回転翼のピッチ角を調節する工程とをさらに備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の風力発電装置の制御方法。
前記風力発電装置のパワーカーブが最大となる前記ナセルの方位と、前記風向計により測定された風向との偏差に基づいて、前記風向計により測定された風向を補正する工程をさらに備え、
前記ナセルを旋回させる工程では、前記風向を補正する工程で補正された前記風向に追従するように前記ナセルを旋回させることを特徴とする請求項７に記載の風力発電装置の制御方法。