JP5717916B2 - ウィンドファームの出力制御装置及び出力制御方法 - Google Patents
ウィンドファームの出力制御装置及び出力制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5717916B2 JP5717916B2 JP2014504886A JP2014504886A JP5717916B2 JP 5717916 B2 JP5717916 B2 JP 5717916B2 JP 2014504886 A JP2014504886 A JP 2014504886A JP 2014504886 A JP2014504886 A JP 2014504886A JP 5717916 B2 JP5717916 B2 JP 5717916B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- wind
- wind farm
- wtg
- wind turbine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 66
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 147
- 241001125929 Trisopterus luscus Species 0.000 claims description 73
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 24
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 12
- 238000009790 rate-determining step (RDS) Methods 0.000 claims description 8
- 241000287462 Phalacrocorax carbo Species 0.000 claims 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 37
- 230000008569 process Effects 0.000 description 20
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 11
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 8
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 101150014174 calm gene Proteins 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/028—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/04—Automatic control; Regulation
- F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
- F03D7/048—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller controlling wind farms
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/309—Rate of change of parameters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/28—The renewable source being wind energy
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
- H02J3/48—Controlling the sharing of the in-phase component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
Description
本発明は、ウィンドファームの出力を制御するための出力制御装置及び出力制御方法に関する。
近年、地球環境の保全の観点から、風力を利用した風力発電装置(風車)の集合体からなるウィンドファームの普及が進んでいる。
ウィンドファームは電力系統に連系されることが多く、この場合、ウィンドファームで生成された電力は電力系統に供給される。電力系統に連系されるウィンドファームは、電力系統の安定性を妨げないように適切な出力で運転することが求められる。そのため、電力系統側から指定された出力目標値を実現するように、ウィンドファームの出力制御が行われることがある。
ウィンドファームは電力系統に連系されることが多く、この場合、ウィンドファームで生成された電力は電力系統に供給される。電力系統に連系されるウィンドファームは、電力系統の安定性を妨げないように適切な出力で運転することが求められる。そのため、電力系統側から指定された出力目標値を実現するように、ウィンドファームの出力制御が行われることがある。
例えば、特許文献1には、電力系統との連系点での計測値からウィンドファームから出力される有効電力を求め、電気事業者(Electric Utility)からの外部制御信号に基づいて、各風車に制御信号を与えるウィンドファーム制御装置が開示されている。
また、ウィンドファームの出力制御自体に関するものではないが、特許文献2には、風に関するパラメータの実測値から電気的変数の最大値を求め、該最大値から現在の電気的変数を差し引いて、各風車の制御予備量(control reserve)を求める手法が開示されている。
さらに、特殊なウィンドファームの出力制御方法として、特許文献3には、電力系統の擾乱発生時におけるウィンドファームから電力系統への電気的出力を確保するために、通常運転時にウィンドファームの発電出力を予め制限する運転(デロード運転)を行うようにしたものが開示されている。
さらに、特殊なウィンドファームの出力制御方法として、特許文献3には、電力系統の擾乱発生時におけるウィンドファームから電力系統への電気的出力を確保するために、通常運転時にウィンドファームの発電出力を予め制限する運転(デロード運転)を行うようにしたものが開示されている。
ところで、本発明者らは、当初、ウィンドファーム全体としての現在出力を出力目標値に近づけるための一手法として、ウィンドファーム出力と出力目標値との差分を各々の風車の現在出力に応じて各風車に出力変化量を割り当てる手法の採用を考えていた。
しかし、この手法では、各風車に出力変化量を割り当てた後に個々の風車に対する風速が変動した場合に、次の理由により、ウィンドファーム全体としての出力が予定通りに得られない可能性がある。すなわち、出力変化量の割当て後に風速が上昇した風車については、潜在的に出力を上昇させる余地があるにもかかわらず、割り当てられた出力変化量によって風車出力が制限されてしまう。一方、出力変化量の割当て後に風速が低下した風車については、風速低下によって、割り当てられた出力変化量を実現できない場合がある。よって、ウィンドファーム全体としての出力が目標出力を下回る可能性がある。
しかし、この手法では、各風車に出力変化量を割り当てた後に個々の風車に対する風速が変動した場合に、次の理由により、ウィンドファーム全体としての出力が予定通りに得られない可能性がある。すなわち、出力変化量の割当て後に風速が上昇した風車については、潜在的に出力を上昇させる余地があるにもかかわらず、割り当てられた出力変化量によって風車出力が制限されてしまう。一方、出力変化量の割当て後に風速が低下した風車については、風速低下によって、割り当てられた出力変化量を実現できない場合がある。よって、ウィンドファーム全体としての出力が目標出力を下回る可能性がある。
この点、特許文献1〜3には、ウィンドファーム全体としての出力を目標出力に適切に制御するための手法が開示されていない。
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、ウィンドファーム全体としての出力を目標出力に合致させる能力に優れたウィンドファームの出力制御装置及び出力制御方法を提供することである。
本発明の少なくとも一実施形態に係るウィンドファームの出力制御装置は、n個(ただしnは2以上の整数)の風車を含むウィンドファームの出力制御装置であって、
各風車の現在出力Pi(i=1,…,n)を取得するためのWTG出力取得部と、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmaxi(i=1,…,n)を算出するための抽出可能出力算出部と、
各風車の前記抽出可能出力Pmaxiと現在出力Piとの差分から、各風車の潜在出力Ppoti(i=1,…,n)を算出するための潜在出力算出部と、
前記ウィンドファーム全体としての出力PWFが出力目標値PWF *に近づくように、各風車の出力指令値を決定するためのWTG出力決定部とを備え、
前記WTG出力決定部は、前記ウィンドファームの前記出力PWFよりも前記ウィンドファームの出力目標値PWF *が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ppotiに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定することを特徴とする。
なお、本明細書において“ウィンドファーム”とは、ウィンドファーム出力制御装置による指令を受けて制御されるn台の風車を含む風車群を意味する。
各風車の現在出力Pi(i=1,…,n)を取得するためのWTG出力取得部と、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmaxi(i=1,…,n)を算出するための抽出可能出力算出部と、
各風車の前記抽出可能出力Pmaxiと現在出力Piとの差分から、各風車の潜在出力Ppoti(i=1,…,n)を算出するための潜在出力算出部と、
前記ウィンドファーム全体としての出力PWFが出力目標値PWF *に近づくように、各風車の出力指令値を決定するためのWTG出力決定部とを備え、
前記WTG出力決定部は、前記ウィンドファームの前記出力PWFよりも前記ウィンドファームの出力目標値PWF *が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ppotiに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定することを特徴とする。
なお、本明細書において“ウィンドファーム”とは、ウィンドファーム出力制御装置による指令を受けて制御されるn台の風車を含む風車群を意味する。
上記ウィンドファームの出力制御装置では、ウィンドファーム全体としての出力PWFよりも出力目標値PWF *が大きい場合、各風車の潜在出力Ppotiに基づいて各風車に出力増加量を割り当てるようにしたので、風速低下に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。すなわち、各々の風車に出力増加量を割り当てる際、現在出力Piに対する抽出可能出力Pmaxiの過剰量である潜在出力Ppotiを考慮することで、一部の風車に対する風速の低下がウィンドファーム全体としての出力PWFに与える影響を低減できる。
幾つかの実施形態では、前記WTG出力決定部は、前記潜在出力Ppotiが閾値Ppotth(ただし、Ppotth≧0)よりも大きい風車に限って前記出力増加量を割り当てるように構成される。
これにより、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム全体としては、出力目標値PWF *に近いウィンドファーム出力PWFを実現できる。これは、潜在出力Ppotiがゼロ又はゼロに近くて現時点で出力上昇をさほど期待できない風車には出力増加量を割り当てず、潜在出力Ppotiが閾値Ppotthよりも大きくて現時点で出力上昇を期待できる風車のみに対して出力増加量を割り当てるためである。
これにより、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム全体としては、出力目標値PWF *に近いウィンドファーム出力PWFを実現できる。これは、潜在出力Ppotiがゼロ又はゼロに近くて現時点で出力上昇をさほど期待できない風車には出力増加量を割り当てず、潜在出力Ppotiが閾値Ppotthよりも大きくて現時点で出力上昇を期待できる風車のみに対して出力増加量を割り当てるためである。
なお、一実施形態では、閾値Ppotthがゼロである場合、前記潜在出力Ppotiが閾値Ppotthとしてのゼロよりも大きいか否かは、風車のロータ回転数が定格回転数に達しているかどうかで判定する。すなわち、ロータ回転数が定格回転数に達している風車については、潜在出力Ppotiがゼロよりも大きい風車として扱い、前記WTG出力決定部によって出力増加量を割り当てられる。これに対し、ロータ回転数が定格回転数に達していない風車については、潜在出力Ppotiがゼロである風車として扱い、前記WTG出力決定部による出力増加量の割り当ては行わない。
また、幾つかの実施形態では、前記WTG出力決定部は、各風車の前記出力増加量が前記潜在出力Ppotiの大きさに比例するように前記出力指令値を各風車について求めるように構成される。
これにより、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム全体としては、出力目標値PWF *に近いウィンドファーム出力PWFを実現できる。これは、潜在出力Ppotiが大きくて現時点で大幅な出力上昇を期待できる風車ほど、より多くの出力増加量を割り当てるためである。
これにより、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム全体としては、出力目標値PWF *に近いウィンドファーム出力PWFを実現できる。これは、潜在出力Ppotiが大きくて現時点で大幅な出力上昇を期待できる風車ほど、より多くの出力増加量を割り当てるためである。
幾つかの実施形態では、ウィンドファーム出力制御装置は、前記出力目標値PWF *に対する前記出力PWFの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように前記出力指令値を補正するためのWTG出力補正部をさらに備える。
これにより、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値の少なくとも一部を補償して、所定期間における平均的なウィンドファーム出力PWF_aveを出力目標値PWF *に近づけることができる。また、一部の風車に対する風速の低下や、一部の風車における機器故障などに起因する出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの不足分を補償することで、ウィンドファーム全体としての発電量を向上させることができる。
これにより、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値の少なくとも一部を補償して、所定期間における平均的なウィンドファーム出力PWF_aveを出力目標値PWF *に近づけることができる。また、一部の風車に対する風速の低下や、一部の風車における機器故障などに起因する出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの不足分を補償することで、ウィンドファーム全体としての発電量を向上させることができる。
一実施形態では、前記WTG出力補正部は、前記出力目標値PWF *の変更時点から前記出力PWFが前記出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間を除く期間に限って、前記出力指令値の補正を行うように構成される。
ウィンドファームが連系される電力系統によっては、ウィンドファーム出力の所定時間内における平均的な変化速度(ランプレート)を一定値に維持することが要求されることがある。このような場合、上述のように、出力目標値PWF *の変更時点から前記出力PWFが前記出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間にはWTG出力補正部による出力補正値の補正を行わないことで、電力系統の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
ウィンドファームが連系される電力系統によっては、ウィンドファーム出力の所定時間内における平均的な変化速度(ランプレート)を一定値に維持することが要求されることがある。このような場合、上述のように、出力目標値PWF *の変更時点から前記出力PWFが前記出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間にはWTG出力補正部による出力補正値の補正を行わないことで、電力系統の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
一実施形態では、前記WTG出力補正部は、前記出力目標値PWF *に対する前記出力PWFの前記差異、前記ウィンドファーム全体としての前記出力PWFの変化率、各風車の現在出力Pi(i=1,…,n)の変化率、各風車の現在出力Pi(i=1,…,n)の現在の出力指令値Poutiに対する差異、および、各風車に関する風速変化率の少なくとも一つに基づいて前記出力指令値を補正する。
幾つかの実施形態では、ウィンドファーム出力制御装置は、前記ウィンドファーム全体としての前記出力PWFの変化率を制限するための出力変化率制限部をさらに備え、前記出力変化率制限部は、前記出力目標値PWF *の変更時点から前記出力PWFが前記出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力PWFの変化率を第1変化率に制限し、前記過渡的な期間を除く期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力PWFの変化率を、前記第1変化率よりも大きい第2変化率に制限するように構成される。
このように、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的小さな第1変化率に制限することで、電力系統の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
また、上記過渡的な期間を除く期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的大きな第2変化率に制限することで、ウィンドファームの出力制御を風速変動に迅速に追従させ、風速変動に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。すなわち、ある時刻では風速低下に伴ってウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を下回っているが、その直後に風速が上昇した場合、ウィンドファーム出力PWFの変化率を第1変化率よりも大きな第2変化率に制限すれば、ウィンドファーム出力PWFを出力目標値PWF *に迅速に近づけることができる。
このように、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的小さな第1変化率に制限することで、電力系統の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
また、上記過渡的な期間を除く期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的大きな第2変化率に制限することで、ウィンドファームの出力制御を風速変動に迅速に追従させ、風速変動に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。すなわち、ある時刻では風速低下に伴ってウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を下回っているが、その直後に風速が上昇した場合、ウィンドファーム出力PWFの変化率を第1変化率よりも大きな第2変化率に制限すれば、ウィンドファーム出力PWFを出力目標値PWF *に迅速に近づけることができる。
本発明の少なくとも一実施形態に係るウィンドファームの出力制御方法は、n個(ただしnは2以上の整数)の風車を含むウィンドファームの出力制御方法であって、
各風車の現在出力Pi(i=1,…,n)を取得するWTG出力取得ステップと、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmaxi(i=1,…,n)を算出する抽出可能出力算出ステップと、
各風車の前記抽出可能出力Pmaxiと現在出力Piとの差分から、各風車の潜在出力Ppoti(i=1,…,n)を算出する潜在出力算出ステップと、
前記ウィンドファーム全体としての出力PWFが出力目標値PWF *に近づくように、各風車の出力指令値を決定するWTG出力決定ステップとを備え、
前記WTG出力決定ステップでは、前記ウィンドファームの前記出力PWFよりも前記ウィンドファームの出力目標値PWF *が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ppotiに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定することを特徴とする。
各風車の現在出力Pi(i=1,…,n)を取得するWTG出力取得ステップと、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmaxi(i=1,…,n)を算出する抽出可能出力算出ステップと、
各風車の前記抽出可能出力Pmaxiと現在出力Piとの差分から、各風車の潜在出力Ppoti(i=1,…,n)を算出する潜在出力算出ステップと、
前記ウィンドファーム全体としての出力PWFが出力目標値PWF *に近づくように、各風車の出力指令値を決定するWTG出力決定ステップとを備え、
前記WTG出力決定ステップでは、前記ウィンドファームの前記出力PWFよりも前記ウィンドファームの出力目標値PWF *が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ppotiに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定することを特徴とする。
上記ウィンドファームの出力制御方法では、ウィンドファーム全体としての出力PWFよりも出力目標値PWF *が大きい場合、各風車の潜在出力Ppotiに基づいて各風車に出力増加量を割り当てるようにしたので、風速低下に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。すなわち、各々の風車に出力増加量を割り当てる際、現在出力Piに対する抽出可能出力Pmaxiの過剰量である潜在出力Ppotiを考慮することで、一部の風車に対する風速の低下がウィンドファーム全体としての出力PWFに与える影響を低減できる。
幾つかの実施形態において、前記WTG出力決定ステップでは、前記潜在出力Ppotiが閾値Ppotth(ただし、Ppotth≧0)よりも大きい風車に限って前記出力増加量を割り当てる。
これにより、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム全体としては、出力目標値PWF *に近いウィンドファーム出力PWFを実現できる。
これにより、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム全体としては、出力目標値PWF *に近いウィンドファーム出力PWFを実現できる。
また、幾つかの実施形態において、前記WTG出力決定ステップでは、各風車の前記出力増加量が前記潜在出力Ppotiの大きさに比例するように前記出力指令値を各風車について求める。
これにより、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム全体としては、出力目標値PWF *に近いウィンドファーム出力PWFを実現できる。
これにより、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム全体としては、出力目標値PWF *に近いウィンドファーム出力PWFを実現できる。
幾つかの実施形態では、ウィンドファームの出力制御方法は、前記出力目標値PWF *に対する前記出力PWFの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように前記出力指令値を補正するWTG出力補正ステップをさらに備える。
これにより、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値の少なくとも一部を補償して、所定期間における平均的なウィンドファーム出力PWF_aveを出力目標値PWF *に近づけることができる。また、一部の風車に対する風速の低下や、一部の風車における機器故障などに起因する出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの不足分を補償することで、ウィンドファーム全体としての発電量を向上させることができる。
これにより、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値の少なくとも一部を補償して、所定期間における平均的なウィンドファーム出力PWF_aveを出力目標値PWF *に近づけることができる。また、一部の風車に対する風速の低下や、一部の風車における機器故障などに起因する出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの不足分を補償することで、ウィンドファーム全体としての発電量を向上させることができる。
一実施形態において、前記WTG出力補正ステップでは、前記出力目標値PWF *の変更時点から前記出力PWFが前記出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間を除く期間に限って、前記出力指令値の補正を行う。
このように、出力目標値PWF *の変更時点から前記出力PWFが前記出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間には出力補正値の補正を行わないことで、電力系統の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
このように、出力目標値PWF *の変更時点から前記出力PWFが前記出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間には出力補正値の補正を行わないことで、電力系統の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
一実施形態において、前記WTG出力補正ステップでは、前記出力目標値PWF *に対する前記出力PWFの前記差異、前記ウィンドファーム全体としての前記出力PWFの変化率、各風車の現在出力Pi(i=1,…,n)の変化率、各風車の現在出力Pi(i=1,…,n)の現在の出力指令値Poutiに対する差異、および、各風車に関する風速変化率の少なくとも一つに基づいて前記出力指令値を補正する。
幾つかの実施形態では、ウィンドファームの出力制御方法は、前記ウィンドファーム全体としての出力PWFの変化率を制限する出力変化率制限ステップをさらに備え、前記出力変化率制限ステップでは、前記出力目標値PWF *の変更時点から前記出力PWFが前記出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力PWFの変化率を第1変化率に制限し、前記過渡的な期間を除く期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力PWFの変化率を、前記第1変化率よりも大きい第2変化率に制限する。
このように、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的小さな第1変化率に制限することで、電力系統の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
また、上記過渡的な期間を除く期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的大きな第2変化率に制限することで、ウィンドファームの出力制御を風速変動に迅速に追従させ、風速変動に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。
このように、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的小さな第1変化率に制限することで、電力系統の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
また、上記過渡的な期間を除く期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的大きな第2変化率に制限することで、ウィンドファームの出力制御を風速変動に迅速に追従させ、風速変動に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ウィンドファーム全体としての出力PWFよりも出力目標値PWF *が大きい場合、各風車の潜在出力Ppotiに基づいて各風車に出力増加量を割り当てるようにしたので、風速低下に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。すなわち、各々の風車に出力増加量を割り当てる際、現在出力Piに対する抽出可能出力Pmaxiの過剰量である潜在出力Ppotiを考慮することで、一部の風車に対する風速の低下がウィンドファーム全体としての出力PWFに与える影響を低減できる。
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、一実施形態に係るウィンドファーム及びその出力制御装置を示す図である。
同図に示すように、ウィンドファーム1は、n台の風車WTGi(i=1,…,n;ただし、nは2以上の整数。)を含んでおり、典型的には電力系統に連系される。ウィンドファーム1には出力制御装置(WF出力制御装置)10が設けられており、WF出力制御装置10によってウィンドファーム1の出力が制御されるようになっている。
なお、一実施形態では、ウィンドファーム1全体の制御を司る集中制御装置(例えばSCADA(Supervisory Control And Data Acquisition))がWF出力制御装置10としての役割を果たす。
同図に示すように、ウィンドファーム1は、n台の風車WTGi(i=1,…,n;ただし、nは2以上の整数。)を含んでおり、典型的には電力系統に連系される。ウィンドファーム1には出力制御装置(WF出力制御装置)10が設けられており、WF出力制御装置10によってウィンドファーム1の出力が制御されるようになっている。
なお、一実施形態では、ウィンドファーム1全体の制御を司る集中制御装置(例えばSCADA(Supervisory Control And Data Acquisition))がWF出力制御装置10としての役割を果たす。
幾つかの実施形態では、WF出力制御装置10は、各風車WTGiの現在出力Piを取得するWTG出力取得部11と、各風車に関する抽出可能出力Pmaxiを算出する抽出可能出力算出部12と、各風車の潜在出力Ppotiを算出する潜在出力算出部14と、各風車の出力指令値Poutiを決定するためのWTG出力決定部16とを備える。
WTG出力取得部11は、各々の風車WTGiから各風車WTGiの現在出力Piを連続的又は定期的に受け取るように構成されている。なお、WTG出力取得部11で受け取った現在出力Piは、後述の潜在出力算出部14及びWTG出力決定部16に送られる。
抽出可能出力算出部12は、各風車WTGiが風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmaxiを算出するように構成される。ここで、抽出可能出力Pmaxiは、現時点で各風車WTGiが実現しうる出力の最大値であり、基本的には各風車WTGiに対する現時点での風速に応じて定まる。
幾つかの実施形態では、抽出可能出力算出部12は、各々の風車WTGiから受け取った風車個別情報Infiに基づいて、抽出可能出力Pmaxiを各風車WTGiについて算出する。なお、風車個別情報Infiは、各風車WTGiに関する風速Viの計測値、ロータ回転数、翼ピッチ角、現在出力Pi等である。一実施形態では、抽出可能出力算出部12は、個別情報Infiとしての風速の計測値Viを各風車WTGiから受け取り、該風速計測値に応じてパワーカーブを求めて抽出可能出力Pmaxiを算出する。他の実施形態では、抽出可能出力算出部12は、個別情報Infiとしてのロータ回転数、翼ピッチ角及び現在出力Piを各風車WTGiから受け取り、これらの個別情報Infiから各々の風車WTGiに対する風速を推定し、該風速推定値に応じてパワーカーブを求めて抽出可能出力Pmaxiを算出する。
幾つかの実施形態では、抽出可能出力算出部12は、各々の風車WTGiから受け取った風車個別情報Infiに基づいて、抽出可能出力Pmaxiを各風車WTGiについて算出する。なお、風車個別情報Infiは、各風車WTGiに関する風速Viの計測値、ロータ回転数、翼ピッチ角、現在出力Pi等である。一実施形態では、抽出可能出力算出部12は、個別情報Infiとしての風速の計測値Viを各風車WTGiから受け取り、該風速計測値に応じてパワーカーブを求めて抽出可能出力Pmaxiを算出する。他の実施形態では、抽出可能出力算出部12は、個別情報Infiとしてのロータ回転数、翼ピッチ角及び現在出力Piを各風車WTGiから受け取り、これらの個別情報Infiから各々の風車WTGiに対する風速を推定し、該風速推定値に応じてパワーカーブを求めて抽出可能出力Pmaxiを算出する。
潜在出力算出部14は、各風車WTGiの抽出可能出力Pmaxiと現在出力Piとの差分から各々の風車WTGiについて潜在出力Ppotiを算出する。ここで、潜在出力Ppotiとは、現時点で各風車WTGiが増大させうる潜在的な出力量(出力予備量)である。
幾つかの実施形態では、潜在出力算出部14は、抽出可能出力算出部12から受け取った各風車WTGiの抽出可能出力Pmaxiから、WTG出力取得部11から受け取った各風車WTGiの現在出力Piを差し引くことで、各々の風車WTGiに関する潜在出力Ppotiを算出する。
幾つかの実施形態では、潜在出力算出部14は、抽出可能出力算出部12から受け取った各風車WTGiの抽出可能出力Pmaxiから、WTG出力取得部11から受け取った各風車WTGiの現在出力Piを差し引くことで、各々の風車WTGiに関する潜在出力Ppotiを算出する。
WTG出力決定部16は、ウィンドファーム1全体としての出力(ウィンドファーム出力)PWFが出力目標値PWF *に近づくように、各風車WTGiの出力指令値Poutiを決定する。すなわち、WTG出力決定部16は、下記式を満たすような出力変化量siを求め、該出力変化量siから出力指令値Pouti(=Pi+si)を求める。これにより、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する出力過不足量S(=PWF *−PWF)を、各風車WTGiの出力変化量siによって埋め合わすことができる。
なお、一実施形態では、ウィンドファーム1全体としての出力目標値PWF *は、ウィンドファーム1が連系される電力系統2側から指定される。
幾つかの実施形態では、WTG出力決定部16は、ウィンドファーム出力PWFよりも出力目標値PWF *が大きい場合、各風車WTGiの潜在出力Ppotiに基づいて各々の風車WTGiに出力増加量siを割り当てて、各風車WTGiの出力指令値Poutiを決定する。すなわち、WTG出力決定部16は、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量Sを埋め合わせるために各々の風車WTGiに出力増加量siを割り当てるに際して、各風車WTGiの潜在出力Ppotiを考慮する。
これにより、風速低下に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。すなわち、一部の風車WTGiに対する風速の低下がウィンドファーム1全体としての出力PWFに与える影響を低減できる。
これにより、風速低下に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。すなわち、一部の風車WTGiに対する風速の低下がウィンドファーム1全体としての出力PWFに与える影響を低減できる。
一実施形態では、WTG出力決定部16は、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量Sを埋め合わせるに際して、潜在出力Ppotiが閾値Ppotth(ただし、Ppotth≧0)よりも大きい風車WTGiのみに出力増加量siを割り当てる。すなわち、WTG出力決定部16は、潜在出力Ppotiがゼロ又はゼロに近くて現時点で出力上昇をさほど期待できない風車には出力増加量を割り当てず、潜在出力Ppotiが閾値Ppotthよりも大きくて現時点で出力上昇を期待できる風車のみに対して出力増加量を割り当てる。
これにより、一部の風車WTGiに対する風速が低下しても、ウィンドファーム1全体としては、出力目標値PWF *に近いウィンドファーム出力PWFを実現できる。
これにより、一部の風車WTGiに対する風速が低下しても、ウィンドファーム1全体としては、出力目標値PWF *に近いウィンドファーム出力PWFを実現できる。
なお、一実施形態では、閾値Ppotthがゼロである場合、潜在出力Ppotiが閾値Ppotthとしてのゼロよりも大きいか否かは、風車WTGiのロータ回転数が定格回転数に達しているかどうかで判定する。
すなわち、ロータ回転数が定格回転数に達している風車WTGiについては、潜在出力Ppotiがゼロよりも大きい風車として扱い、WTG出力決定部16によって出力増加量siが割り当てられる。これに対し、ロータ回転数が定格回転数に達していない風車WTGiについては、潜在出力Ppotiがゼロである風車として扱い、WTG出力決定部16による出力増加量siの割り当ては行われない。
すなわち、ロータ回転数が定格回転数に達している風車WTGiについては、潜在出力Ppotiがゼロよりも大きい風車として扱い、WTG出力決定部16によって出力増加量siが割り当てられる。これに対し、ロータ回転数が定格回転数に達していない風車WTGiについては、潜在出力Ppotiがゼロである風車として扱い、WTG出力決定部16による出力増加量siの割り当ては行われない。
また、一実施形態では、WTG出力決定部16は、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量Sを埋め合わせるに際して、潜在出力Ppotiの大きさに比例する出力増加量siを各々の風車WTGiに割り当てる。すなわち、WTG出力決定部16は、出力増加量siが潜在出力Ppotiの大きさに比例するように各々の風車WTGiへの出力指令値Poutiを決定する。この場合、各々の風車WTGiに割り当てられる出力増加量siは、下記式を満たす。
このように、潜在出力Ppotiが大きくて現時点で大幅な出力上昇を期待できる風車ほど、より多くの出力増加量siを割り当てることで、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム1全体としては出力目標値PWF *に近いウィンドファーム出力PWFを実現できる。
幾つかの実施形態では、図1に示すように、WF出力制御装置10は、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように出力指令値を補正するためのWTG出力補正部18をさらに備える。
図2は、一実施形態におけるWTG出力補正部18の補正原理を示すグラフである。同図に示すように、ウィンドファーム出力PWFは、時刻T1〜時刻T2の期間において、例えば一部の風車に対する風速低下や機器故障が原因で出力目標値PWF *を下回っている。そこで、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値(面積A1)の少なくとも一部を補償するために、WTG出力補正部18にて各々の風車WTGiに対する出力指令値Poutiを補正する。その結果、ウィンドファーム出力PWFは、風速上昇に伴って時刻T2において出力目標値PWF *まで回復した後も増加し続け、時刻T2〜時刻T3の期間においてウィンドファーム出力PWFは出力目標値PWF *を上回る。こうして、時刻T1〜T2の期間における出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値(面積A1)の少なくとも一部が、時刻T2〜T3の期間における出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値(面積A2)によって補償される。
これにより、所定期間における平均的なウィンドファーム出力PWF_aveを出力目標値PWF *に近づけることができる。また、一部の風車に対する風速の低下や、一部の風車における機器故障などに起因する出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの不足分(面積A1)を補償することで、ウィンドファーム1全体としての発電量を向上させることができる。
なお、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する過大な超過を防止する観点から、ウィンドファーム出力PWFの上限値をPtopに設定し、WTG出力補正部18による出力指令値Poutiの過剰な補正を抑制してもよい。ウィンドファーム出力PWFの上限値Ptopは、例えば1.05×PWF *である。
図2は、一実施形態におけるWTG出力補正部18の補正原理を示すグラフである。同図に示すように、ウィンドファーム出力PWFは、時刻T1〜時刻T2の期間において、例えば一部の風車に対する風速低下や機器故障が原因で出力目標値PWF *を下回っている。そこで、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値(面積A1)の少なくとも一部を補償するために、WTG出力補正部18にて各々の風車WTGiに対する出力指令値Poutiを補正する。その結果、ウィンドファーム出力PWFは、風速上昇に伴って時刻T2において出力目標値PWF *まで回復した後も増加し続け、時刻T2〜時刻T3の期間においてウィンドファーム出力PWFは出力目標値PWF *を上回る。こうして、時刻T1〜T2の期間における出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値(面積A1)の少なくとも一部が、時刻T2〜T3の期間における出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値(面積A2)によって補償される。
これにより、所定期間における平均的なウィンドファーム出力PWF_aveを出力目標値PWF *に近づけることができる。また、一部の風車に対する風速の低下や、一部の風車における機器故障などに起因する出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの不足分(面積A1)を補償することで、ウィンドファーム1全体としての発電量を向上させることができる。
なお、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する過大な超過を防止する観点から、ウィンドファーム出力PWFの上限値をPtopに設定し、WTG出力補正部18による出力指令値Poutiの過剰な補正を抑制してもよい。ウィンドファーム出力PWFの上限値Ptopは、例えば1.05×PWF *である。
一実施形態では、WTG出力補正部18は、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間を除く期間に限って、出力指令値Poutiの補正を行う。
図3は、一実施形態における出力目標値PWF *の変更前後におけるウィンドファーム出力PWFの変化を示すグラフである。同図に示す例示的な実施形態では、時刻t1においてウィンドファーム1全体としての出力目標値PWF *がPWF1 *からPWF2 *に変更され、時刻t3において出力目標値PWF *がPWF2 *からPWF1 *に再び戻される。この場合、出力目標値PWF *の変更時点(時刻t1又は時刻t3)からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間(時刻t1〜時刻t2の期間又は時刻t3〜時刻t4の期間)では、WTG出力補正部18による出力指令値Poutiの補正は行われない。一方、上記過渡的な期間を除く期間(時刻t1以前の期間、時刻t2〜t3の期間および時刻t4以降の期間)では、WTG出力補正部18による出力指令値Poutiの補正が行われる。
ウィンドファーム1が連系される電力系統2によっては、ウィンドファーム出力PWFの所定時間(例えば5分)内における平均的な変化速度(ランプレート)を一定値に維持することが要求されることがある。図3に示す例示的な実施形態では、直線4及び直線6が電力系統2から要求されるランプレートを示している。このような場合、上述のように、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間にはWTG出力補正部18による出力補正値Poutiの補正を行わないことで、電力系統2の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
図3は、一実施形態における出力目標値PWF *の変更前後におけるウィンドファーム出力PWFの変化を示すグラフである。同図に示す例示的な実施形態では、時刻t1においてウィンドファーム1全体としての出力目標値PWF *がPWF1 *からPWF2 *に変更され、時刻t3において出力目標値PWF *がPWF2 *からPWF1 *に再び戻される。この場合、出力目標値PWF *の変更時点(時刻t1又は時刻t3)からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間(時刻t1〜時刻t2の期間又は時刻t3〜時刻t4の期間)では、WTG出力補正部18による出力指令値Poutiの補正は行われない。一方、上記過渡的な期間を除く期間(時刻t1以前の期間、時刻t2〜t3の期間および時刻t4以降の期間)では、WTG出力補正部18による出力指令値Poutiの補正が行われる。
ウィンドファーム1が連系される電力系統2によっては、ウィンドファーム出力PWFの所定時間(例えば5分)内における平均的な変化速度(ランプレート)を一定値に維持することが要求されることがある。図3に示す例示的な実施形態では、直線4及び直線6が電力系統2から要求されるランプレートを示している。このような場合、上述のように、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間にはWTG出力補正部18による出力補正値Poutiの補正を行わないことで、電力系統2の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
幾つかの実施形態では、WTG出力補正部18は、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異、ウィンドファーム出力PWFの変化率、各風車WTGiの現在出力Piの変化率、各風車WTGiの現在出力Piの現在の出力指令値Poutiに対する差異、および、各風車WTGiに対する風速変化率の少なくとも一つに基づいて出力指令値Poutiを補正する。
なお、WTG出力補正部18における出力指令値Poutiの補正の具体的手法は、後で詳述する。
なお、WTG出力補正部18における出力指令値Poutiの補正の具体的手法は、後で詳述する。
また、幾つかの実施形態では、図1に示すように、ウィンドファーム出力制御装置10は、ウィンドファーム出力PWFの変化率を制限するための出力変化率制限部19をさらに備える。出力変化率制限部19は、状況に応じて、ウィンドファーム出力PWFの変化率を2種類の変化率(第1変化率及び第2変化率)の何れかに制限する。具体的には、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間では、出力変化率制限部19はウィンドファーム出力PWFの変化率を第1変化率に制限する。一方、上記過渡的な期間を除く期間では、出力変化率制限部19はウィンドファーム出力PWFの変化率を第1変化率よりも大きい第2変化率に制限する。一実施形態では、第1変化率に対する第2変化率の比は、3以上30以下であり、例えば5以上15以下である。典型的には、第1変化率が0.1pu/minであるのに対し、第2変化率は1pu/minである。
このように、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的小さな第1変化率に制限することで、電力系統2の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
また、上記過渡的な期間を除く期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的大きな第2変化率に制限することで、ウィンドファームの出力制御を風速変動に迅速に追従させ、風速変動に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。すなわち、ある時刻では風速低下に伴ってウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を下回っているが、その直後に風速が上昇した場合、ウィンドファーム出力PWFの変化率を第1変化率よりも大きな第2変化率に制限すれば、ウィンドファーム出力PWFを出力目標値PWF *に迅速に近づけることができる。
このように、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的小さな第1変化率に制限することで、電力系統2の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
また、上記過渡的な期間を除く期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的大きな第2変化率に制限することで、ウィンドファームの出力制御を風速変動に迅速に追従させ、風速変動に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。すなわち、ある時刻では風速低下に伴ってウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を下回っているが、その直後に風速が上昇した場合、ウィンドファーム出力PWFの変化率を第1変化率よりも大きな第2変化率に制限すれば、ウィンドファーム出力PWFを出力目標値PWF *に迅速に近づけることができる。
図4は、一実施形態における出力目標値PWF *の変更前後におけるウィンドファーム出力PWFの変化を示すグラフである。同図に示す例示的な実施形態では、図3に示す実施形態と同様にWTG出力補正部18による出力補正値Poutiの補正を行った上で、出力変化率制限部19によるウィンドファーム出力PWFの変化率の制限を行う。なお、ここでは、図3と共通のパラメータについては説明を省略する。
図4に示す例示的な実施形態において、出力目標値PWF *の変更時点(時刻t1又は時刻t3)からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間(時刻t1〜時刻t2の期間又は時刻t3〜時刻t4の期間)では、WTG出力補正部18による出力指令値Poutiの補正を行わず、且つ、出力変化率制限部19によってウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的小さな第1変化率に制限する。一方、上記過渡的な期間を除く期間(時刻t1以前の期間、時刻t2〜t3の期間および時刻t4以降の期間)では、WTG出力補正部18による出力指令値Poutiの補正を行い、且つ、出力変化率制限部19によってウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的大きな第2変化率に制限する。
その結果、図4に示すように、上記過渡的な期間では、ウィンドファーム出力PWFの所定時間内における平均的な変化速度は、電力系統2が要求するランプレート(図中の直線4及び直線6)にほぼ一致する。また、図4に示すように、上記過渡的な期間を除く期間では、ウィンドファーム1の出力制御が風速変動に迅速に追従し、風速変動に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致が緩和される。
図4に示す例示的な実施形態において、出力目標値PWF *の変更時点(時刻t1又は時刻t3)からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間(時刻t1〜時刻t2の期間又は時刻t3〜時刻t4の期間)では、WTG出力補正部18による出力指令値Poutiの補正を行わず、且つ、出力変化率制限部19によってウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的小さな第1変化率に制限する。一方、上記過渡的な期間を除く期間(時刻t1以前の期間、時刻t2〜t3の期間および時刻t4以降の期間)では、WTG出力補正部18による出力指令値Poutiの補正を行い、且つ、出力変化率制限部19によってウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的大きな第2変化率に制限する。
その結果、図4に示すように、上記過渡的な期間では、ウィンドファーム出力PWFの所定時間内における平均的な変化速度は、電力系統2が要求するランプレート(図中の直線4及び直線6)にほぼ一致する。また、図4に示すように、上記過渡的な期間を除く期間では、ウィンドファーム1の出力制御が風速変動に迅速に追従し、風速変動に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致が緩和される。
次に、実施形態に係るウィンドファームの出力制御方法について説明する。図5は、一実施形態におけるウィンドファームの出力制御の手順を示すフローチャートである。
同図に示すように、幾つかの実施形態では、ウィンドファームの出力制御方法は、各風車の現在出力Piを取得するWTG出力取得ステップ(ステップS2)と、各風車の抽出可能出力Pmaxiを算出する抽出可能出力算出ステップ(ステップS4)と、各風車の潜在出力Ppotiを算出する潜在出力算出ステップ(ステップS6)と、各風車の出力指令値Poutiを算出するWTG出力決定ステップ(ステップS8)とを備える。以下、各ステップの詳細について説明する。
同図に示すように、幾つかの実施形態では、ウィンドファームの出力制御方法は、各風車の現在出力Piを取得するWTG出力取得ステップ(ステップS2)と、各風車の抽出可能出力Pmaxiを算出する抽出可能出力算出ステップ(ステップS4)と、各風車の潜在出力Ppotiを算出する潜在出力算出ステップ(ステップS6)と、各風車の出力指令値Poutiを算出するWTG出力決定ステップ(ステップS8)とを備える。以下、各ステップの詳細について説明する。
WTG出力取得ステップ(ステップS2)では、各々の風車WTGiからその現在出力Piを連続的又は定期的に取得する。
抽出可能出力算出ステップ(ステップS4)では、各風車WTGiが風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmaxiを算出する。
幾つかの実施形態では、各々の風車WTGiから取得した個別情報Infiに基づいて各風車WTGiについての抽出可能出力Pmaxiを算出する。個別情報Infiは、各風車WTGiの風速の計測値、ロータ回転数、翼ピッチ角、現在出力Pi等である。一実施形態では、個別情報Infiとしての風速の計測値に応じてパワーカーブを求めて抽出可能出力Pmaxiを算出する。他の実施形態では、個別情報Infiとしてのロータ回転数、翼ピッチ角及び現在出力Piから各々の風車WTGiに対する風速を推定し、該風速推定値に応じてパワーカーブを求めて抽出可能出力Pmaxiを算出する。
幾つかの実施形態では、各々の風車WTGiから取得した個別情報Infiに基づいて各風車WTGiについての抽出可能出力Pmaxiを算出する。個別情報Infiは、各風車WTGiの風速の計測値、ロータ回転数、翼ピッチ角、現在出力Pi等である。一実施形態では、個別情報Infiとしての風速の計測値に応じてパワーカーブを求めて抽出可能出力Pmaxiを算出する。他の実施形態では、個別情報Infiとしてのロータ回転数、翼ピッチ角及び現在出力Piから各々の風車WTGiに対する風速を推定し、該風速推定値に応じてパワーカーブを求めて抽出可能出力Pmaxiを算出する。
潜在出力算出ステップ(ステップS6)では、各風車WTGiの抽出可能出力Pmaxiと現在出力Piとの差分から各々の風車WTGiについて潜在出力Ppotiを算出する。
幾つかの実施形態では、抽出可能出力算出ステップ(ステップS4)で算出した各風車WTGiの抽出可能出力Pmaxiから、WTG出力取得ステップ(ステップS2)で取得した各風車WTGiの現在出力Piを差し引くことで、各々の風車WTGiに関する潜在出力Ppotiを算出する。
幾つかの実施形態では、抽出可能出力算出ステップ(ステップS4)で算出した各風車WTGiの抽出可能出力Pmaxiから、WTG出力取得ステップ(ステップS2)で取得した各風車WTGiの現在出力Piを差し引くことで、各々の風車WTGiに関する潜在出力Ppotiを算出する。
そして、WTG出力決定ステップ(ステップS8)では、ウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *に近づくように、各風車WTGiの出力指令値Poutiを決定する。すなわち、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する出力過不足量S(=PWF *−PWF)を埋め合わせるための各風車WTGiの出力変化量siを算出し、該出力変化量siから出力指令値Pouti(=Pi+si)を求める。
なお、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量Sを埋め合わせるために各々の風車WTGiに出力増加量siを割り当てるに際して、各風車WTGiの潜在出力Ppotiを考慮してもよい。一実施形態では、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量Sを埋め合わせるに際して、潜在出力Ppotiが閾値Ppotth(ただし、Ppotth≧0)よりも大きい風車WTGiのみに出力増加量siを割り当てる。ここで、閾値Ppotthがゼロである場合、潜在出力Ppotiが閾値Ppotthとしてのゼロよりも大きいか否かは、風車WTGiのロータ回転数が定格回転数に達しているかどうかで判定してもよい。また、一実施形態では、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量Sを埋め合わせるに際して、潜在出力Ppotiの大きさに比例する出力増加量siを各々の風車WTGiに割り当てる。
なお、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量Sを埋め合わせるために各々の風車WTGiに出力増加量siを割り当てるに際して、各風車WTGiの潜在出力Ppotiを考慮してもよい。一実施形態では、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量Sを埋め合わせるに際して、潜在出力Ppotiが閾値Ppotth(ただし、Ppotth≧0)よりも大きい風車WTGiのみに出力増加量siを割り当てる。ここで、閾値Ppotthがゼロである場合、潜在出力Ppotiが閾値Ppotthとしてのゼロよりも大きいか否かは、風車WTGiのロータ回転数が定格回転数に達しているかどうかで判定してもよい。また、一実施形態では、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量Sを埋め合わせるに際して、潜在出力Ppotiの大きさに比例する出力増加量siを各々の風車WTGiに割り当てる。
幾つかの実施形態では、図5に示すように、ウィンドファームの出力制御方法は、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように出力指令値Poutiを補正するWTG出力補正ステップ(ステップS10)をさらに備える。
一実施形態では、WTG出力補正ステップ(ステップS10)では、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間を除く期間に限って、出力指令値Poutiの補正を行う。
一実施形態では、WTG出力補正ステップ(ステップS10)では、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間を除く期間に限って、出力指令値Poutiの補正を行う。
なお、WTG出力補正ステップ(ステップS10)では、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異、ウィンドファーム出力PWFの変化率、各風車WTGiの現在出力Piの変化率、各風車WTGiの現在出力Piの現在の出力指令値Poutiに対する差異、および、各風車WTGiに対する風速変化率の少なくとも一つに基づいて出力指令値Poutiを補正してもよい。
図6〜13は、実施形態に係る出力指令値Poutiの補正量の決定手順を示すフローチャートである。
図6に示す例示的な実施形態では、ステップS20において、出力目標値PWF *の変更があったか否かを判定する。出力目標値PWF *の変更があった場合(ステップS20のYES判定)、ステップS22に進んで、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達したかを判定する。ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS24に進んで、ウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との差分の積算値A1(図2参照)を算出する。これに対し、ステップS22においてウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達していないと判定された場合、ステップS22を再び繰り返す。なお、ステップS20において出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合、ステップS22を飛ばしてステップS24に直接進み、積算値A1の算出を行う。
積算値A1を算出した後、積算値A1が予め定められた上限値Amaxを上回っているか否かを判定する(ステップS26)。積算値A1が上限値Amaxを上回っている場合(ステップS26のYES判定)、ステップS28において補正量Cを上限値Amaxに設定し、後述のステップS36に進む。一方、積算値A1が上限値Amax以下である場合(ステップS26のNO判定)、ステップS30に進み、積算値A1が予め定められた下限値Aminを下回っているか否かを判定する。積算値A1が下限値Aminを下回っている場合(ステップS30のYES判定)、ステップS32において補正量Cを下限値Aminに設定し、後述のステップS36に進む。一方、積算値A1が下限値Amin以上である場合(ステップS30のNO判定)、ステップS32において補正量Cを積算値A1に設定し、ステップS36に進む。
ステップS36では、ステップS28,ステップS32又はステップS34で設定された補正量Cを、上述のWTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出した出力指令値Poutiに加算する。
このような手順で、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異に基づく補正量Cによって出力指令値Poutiが補正される。
なお、ステップS24における積算値A1の算出の演算周期Tcal1が、ステップS34における補正量Cの設定の演算周期Tcal2と異なる場合、積算値A1を演算周期比(=Tcal2/Tcal1)で除算した値を補正量Cとしてもよい。
積算値A1を算出した後、積算値A1が予め定められた上限値Amaxを上回っているか否かを判定する(ステップS26)。積算値A1が上限値Amaxを上回っている場合(ステップS26のYES判定)、ステップS28において補正量Cを上限値Amaxに設定し、後述のステップS36に進む。一方、積算値A1が上限値Amax以下である場合(ステップS26のNO判定)、ステップS30に進み、積算値A1が予め定められた下限値Aminを下回っているか否かを判定する。積算値A1が下限値Aminを下回っている場合(ステップS30のYES判定)、ステップS32において補正量Cを下限値Aminに設定し、後述のステップS36に進む。一方、積算値A1が下限値Amin以上である場合(ステップS30のNO判定)、ステップS32において補正量Cを積算値A1に設定し、ステップS36に進む。
ステップS36では、ステップS28,ステップS32又はステップS34で設定された補正量Cを、上述のWTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出した出力指令値Poutiに加算する。
このような手順で、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異に基づく補正量Cによって出力指令値Poutiが補正される。
なお、ステップS24における積算値A1の算出の演算周期Tcal1が、ステップS34における補正量Cの設定の演算周期Tcal2と異なる場合、積算値A1を演算周期比(=Tcal2/Tcal1)で除算した値を補正量Cとしてもよい。
図7に示す例示的な実施形態におけるステップS20及びステップS22は、図6におけるステップS20及びステップS22と同一内容であり、ここでは重ねての説明は行わない。
ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS40に進んで、ウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を下回る状態が所定期間継続したか否かを判定する。ウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を下回る状態が所定期間継続したら、ステップS42に進む。一方、ウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を下回る状態が所定期間継続していない場合、ステップS40を繰り返す。
ステップS42では、全ての風車WTGiの出力指令値Poutiを定格出力値に設定する。すなわち、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量の現時点までの積算値を補償するために、WTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出された各風車の出力指令値Poutiを補正して、補正後の出力指令値Poutiとして定格出力値を各風車WTGiに与える。
この後、ステップS44に進んで、ウィンドファーム出力PWFが閾値(=出力目標値PWF *×E;ただしE>1。)を超えたか、あるいは、ウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を超える状態が所定期間継続したか否かを判定する。ステップS44の判定結果がYESであれば、WTG出力補正ステップ(図5におけるステップS10)を終了する。ステップS44の判定結果がNOであれば、ステップS44を繰り返す。
このような手順で、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異に基づいて出力指令値Poutiが補正される。
ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS40に進んで、ウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を下回る状態が所定期間継続したか否かを判定する。ウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を下回る状態が所定期間継続したら、ステップS42に進む。一方、ウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を下回る状態が所定期間継続していない場合、ステップS40を繰り返す。
ステップS42では、全ての風車WTGiの出力指令値Poutiを定格出力値に設定する。すなわち、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量の現時点までの積算値を補償するために、WTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出された各風車の出力指令値Poutiを補正して、補正後の出力指令値Poutiとして定格出力値を各風車WTGiに与える。
この後、ステップS44に進んで、ウィンドファーム出力PWFが閾値(=出力目標値PWF *×E;ただしE>1。)を超えたか、あるいは、ウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を超える状態が所定期間継続したか否かを判定する。ステップS44の判定結果がYESであれば、WTG出力補正ステップ(図5におけるステップS10)を終了する。ステップS44の判定結果がNOであれば、ステップS44を繰り返す。
このような手順で、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異に基づいて出力指令値Poutiが補正される。
図8に示す例示的な実施形態におけるステップS20及びステップS22は、図6におけるステップS20及びステップS22と同一内容である。また、図8に示す例示的な実施形態におけるステップS40は、図7におけるステップS40と同一内容である。よって、ここでは、ステップS20,ステップS22及びステップS40について重ねての説明は行わない。
ステップS40にてウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を下回る状態が所定期間継続したと判定されたら(ステップS40のYES判定)、ステップS50において、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する差異(出力不足量)に基づいて出力指令値Poutiの補正量Cを決定する。そして、ステップS52において、上述のWTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出した出力指令値Poutiに補正量Cを加算する。この後、ステップS54に進んで、ウィンドファーム出力PWFが閾値(=出力目標値PWF *×E;ただしE>1。)を超えたか、あるいは、ウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を超える状態が所定期間継続したか否かを判定する。ステップS54の判定結果がYESであれば、WTG出力補正ステップ(図5におけるステップS10)を終了する。ステップS54の判定結果がNOであれば、ステップS54を繰り返す。
このような手順で、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異に基づいて出力指令値Poutiが補正される。
ステップS40にてウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を下回る状態が所定期間継続したと判定されたら(ステップS40のYES判定)、ステップS50において、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する差異(出力不足量)に基づいて出力指令値Poutiの補正量Cを決定する。そして、ステップS52において、上述のWTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出した出力指令値Poutiに補正量Cを加算する。この後、ステップS54に進んで、ウィンドファーム出力PWFが閾値(=出力目標値PWF *×E;ただしE>1。)を超えたか、あるいは、ウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を超える状態が所定期間継続したか否かを判定する。ステップS54の判定結果がYESであれば、WTG出力補正ステップ(図5におけるステップS10)を終了する。ステップS54の判定結果がNOであれば、ステップS54を繰り返す。
このような手順で、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異に基づいて出力指令値Poutiが補正される。
図9に示す例示的な実施形態におけるステップS20及びステップS22は、図6におけるステップS20及びステップS22と同一内容である。また、図9に示す例示的な実施形態におけるステップS54は、図8におけるステップS54と同一内容である。よって、ここでは、ステップS20,ステップS22及びステップS54について重ねての説明は行わない。
ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS56に進んで、現在出力Piが出力指令値Poutiを下回る状態が所定期間継続したか否かを各々のWTGiについて判定する。現在出力Piが出力指令値Poutiを下回る状態が所定期間継続した風車が存在しなければ(ステップS56のNO判定)、ステップS56を繰り返す。これに対し、現在出力Piが出力指令値Poutiを下回る状態が所定期間継続した風車が一つでも存在すれば(ステップS56のYES判定)、ステップS58に進んで、現在出力Piが出力指令値Poutiを下回る状態が所定期間継続した風車について補正量Cを決定する。この際、補正量Cは、出力指令値Poutiに対する現在出力Piの差異(出力不足量)に基づいて決定される。この後、ステップS59において、上述のWTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出した出力指令値Poutiに補正量Cを加算する。
このような手順で、出力指令値Poutiに対する現在出力Piの差異(出力不足量)に基づいて出力指令値Poutiが補正される。
ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS56に進んで、現在出力Piが出力指令値Poutiを下回る状態が所定期間継続したか否かを各々のWTGiについて判定する。現在出力Piが出力指令値Poutiを下回る状態が所定期間継続した風車が存在しなければ(ステップS56のNO判定)、ステップS56を繰り返す。これに対し、現在出力Piが出力指令値Poutiを下回る状態が所定期間継続した風車が一つでも存在すれば(ステップS56のYES判定)、ステップS58に進んで、現在出力Piが出力指令値Poutiを下回る状態が所定期間継続した風車について補正量Cを決定する。この際、補正量Cは、出力指令値Poutiに対する現在出力Piの差異(出力不足量)に基づいて決定される。この後、ステップS59において、上述のWTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出した出力指令値Poutiに補正量Cを加算する。
このような手順で、出力指令値Poutiに対する現在出力Piの差異(出力不足量)に基づいて出力指令値Poutiが補正される。
図10に示す例示的な実施形態におけるステップS20及びステップS22は、図6におけるステップS20及びステップS22と同一内容である。よって、ここでは、ステップS20及びステップS22について重ねての説明は行わない。
ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS60に進んで、ウィンドファーム出力PWFの減少速度が閾値を超えたか否かを判定する。ウィンドファーム出力PWFの減少速度が閾値を超えたら、ステップS42に進む。一方、ウィンドファーム出力PWFの減少速度が閾値以下であれば、ステップS60を繰り返す。
ステップS42では、全ての風車WTGiの出力指令値Poutiを定格出力値に設定する。すなわち、WTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出された各風車の出力指令値Poutiを補正して、補正後の出力指令値Poutiとして定格出力値を各風車WTGiに与える。これにより、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量の現時点までの積算値や、ウィンドファーム出力PWFの大きな減少速度から予想される将来の出力不足量を補償することができる。
この後、ステップS44に進んで、ウィンドファーム出力PWFが閾値(=出力目標値PWF *×E;ただしE>1。)を超えたか、あるいは、ウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を超える状態が所定期間継続したか否かを判定する。ステップS44の判定結果がYESであれば、WTG出力補正ステップ(図5におけるステップS10)を終了する。ステップS44の判定結果がNOであれば、ステップS44を繰り返す。
このような手順で、ウィンドファーム出力PWFの変化率(減少速度)に基づいて出力指令値Poutiが補正される。
ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS60に進んで、ウィンドファーム出力PWFの減少速度が閾値を超えたか否かを判定する。ウィンドファーム出力PWFの減少速度が閾値を超えたら、ステップS42に進む。一方、ウィンドファーム出力PWFの減少速度が閾値以下であれば、ステップS60を繰り返す。
ステップS42では、全ての風車WTGiの出力指令値Poutiを定格出力値に設定する。すなわち、WTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出された各風車の出力指令値Poutiを補正して、補正後の出力指令値Poutiとして定格出力値を各風車WTGiに与える。これにより、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量の現時点までの積算値や、ウィンドファーム出力PWFの大きな減少速度から予想される将来の出力不足量を補償することができる。
この後、ステップS44に進んで、ウィンドファーム出力PWFが閾値(=出力目標値PWF *×E;ただしE>1。)を超えたか、あるいは、ウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *を超える状態が所定期間継続したか否かを判定する。ステップS44の判定結果がYESであれば、WTG出力補正ステップ(図5におけるステップS10)を終了する。ステップS44の判定結果がNOであれば、ステップS44を繰り返す。
このような手順で、ウィンドファーム出力PWFの変化率(減少速度)に基づいて出力指令値Poutiが補正される。
図11に示す例示的な実施形態におけるステップS20及びステップS22は、図6におけるステップS20及びステップS22と同一内容である。また、図11に示す例示的な実施形態におけるステップS44は、図7におけるステップS44と同一内容である。よって、ここでは、ステップS20,ステップS22及びステップS44について重ねての説明は行わない。
ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS62に進んで、ウィンドファーム出力PWF又は幾つかの風車WTGiの現在出力Piの減少速度が閾値を超えたか否かを判定する。ウィンドファーム出力PWF又は幾つかの風車WTGiの現在出力Piの減少速度が閾値を超えたら、ステップS64に進む。一方、ウィンドファーム出力PWF又は全ての風車WTGiの現在出力Piの減少速度が閾値以下であれば、ステップS62を繰り返す。
ステップS64では、ウィンドファーム出力PWF又は風車WTGiの現在出力Piの減少速度と、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する差異又は出力指令値Poutiに対する風車現在出力Piの差異とに基づいて補正量Cを決定する。この後、ステップS66において、上述のWTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出した出力指令値Poutiに補正量Cを加算する。
このような手順で、ウィンドファーム出力PWF又は風車出力Piの変化率(減少速度)と、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する差異又は出力指令値Poutiに対する現在出力Piの差異とに基づいて出力指令値Poutiが補正される。
なお、他の実施形態では、ウィンドファーム出力PWF又は幾つかの風車WTGiの現在出力Piの減少速度が閾値を超えたか否かを判定するステップS62が省略される。この実施形態では、ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS64に直接進んで補正量Cが決定される。
ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS62に進んで、ウィンドファーム出力PWF又は幾つかの風車WTGiの現在出力Piの減少速度が閾値を超えたか否かを判定する。ウィンドファーム出力PWF又は幾つかの風車WTGiの現在出力Piの減少速度が閾値を超えたら、ステップS64に進む。一方、ウィンドファーム出力PWF又は全ての風車WTGiの現在出力Piの減少速度が閾値以下であれば、ステップS62を繰り返す。
ステップS64では、ウィンドファーム出力PWF又は風車WTGiの現在出力Piの減少速度と、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する差異又は出力指令値Poutiに対する風車現在出力Piの差異とに基づいて補正量Cを決定する。この後、ステップS66において、上述のWTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出した出力指令値Poutiに補正量Cを加算する。
このような手順で、ウィンドファーム出力PWF又は風車出力Piの変化率(減少速度)と、ウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する差異又は出力指令値Poutiに対する現在出力Piの差異とに基づいて出力指令値Poutiが補正される。
なお、他の実施形態では、ウィンドファーム出力PWF又は幾つかの風車WTGiの現在出力Piの減少速度が閾値を超えたか否かを判定するステップS62が省略される。この実施形態では、ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS64に直接進んで補正量Cが決定される。
図12に示す例示的な実施形態におけるステップS20及びステップS22は、図6におけるステップS20及びステップS22と同一内容である。また、図12に示す例示的な実施形態におけるステップS44は、図7におけるステップS44と同一内容である。よって、ここでは、ステップS20,ステップS22及びステップS44について重ねての説明は行わない。
ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS70に進んで、各風車WTGiに対する風速Viの低下率(低下速度)が閾値を超えたか否かを判定する。幾つかの風車WTGiに対する風速Viの低下率が閾値を超えた場合(ステップS70のYES判定)、ステップS72に進む。一方、全ての風車WTGiに対する風速Viの低下率が閾値以下である場合(ステップS70のNO判定)、ステップS70を繰り返す。
ステップS72では、風速の低下率が閾値を超えた風車WTGiの出力指令値Poutiを定格出力値に設定する。すなわち、一部の風車に対する風速低下に伴って予想されるウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量を先行的に補償するために、風速Viの低下率が閾値を超えた風車WTGiの出力指令値Poutiを補正して、補正後の出力指令値Poutiとして定格出力値を設定する。
このような手順で、各風車WTGiに対する風速Viの変化率(低下率)に基づいて出力指令値Poutiが補正される。
ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS70に進んで、各風車WTGiに対する風速Viの低下率(低下速度)が閾値を超えたか否かを判定する。幾つかの風車WTGiに対する風速Viの低下率が閾値を超えた場合(ステップS70のYES判定)、ステップS72に進む。一方、全ての風車WTGiに対する風速Viの低下率が閾値以下である場合(ステップS70のNO判定)、ステップS70を繰り返す。
ステップS72では、風速の低下率が閾値を超えた風車WTGiの出力指令値Poutiを定格出力値に設定する。すなわち、一部の風車に対する風速低下に伴って予想されるウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量を先行的に補償するために、風速Viの低下率が閾値を超えた風車WTGiの出力指令値Poutiを補正して、補正後の出力指令値Poutiとして定格出力値を設定する。
このような手順で、各風車WTGiに対する風速Viの変化率(低下率)に基づいて出力指令値Poutiが補正される。
図13に示す例示的な実施形態におけるステップS20及びステップS22は、図6におけるステップS20及びステップS22と同一内容である。また、図13に示す例示的な実施形態におけるステップS70は、図12におけるステップS72と同一内容である。さらに、図13に示す例示的な実施形態におけるステップS44は、図7におけるステップS44と同一内容である。よって、ここでは、ステップS20,ステップS22,ステップS72及びステップS44について重ねての説明は行わない。
ステップS70において、幾つかの風車WTGiに対する風速Viの低下率が閾値を超えた場合(YES判定)、ステップS74に進んで、風速の低下率が閾値を超えた風車WTGiについて、風速Viの低下率と、出力指令値Poutiに対する風車現在出力Piの差異とに基づいて補正量Cを決定する。この後、ステップS76において、上述のWTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出した出力指令値Poutiに補正量Cを加算する。
このような手順で、各風車WTGiに対する風速Viの変化率(低下率)と、出力指令値Poutiに対する風車現在出力Piの差異とに基づいて出力指令値Poutiが補正される。
なお、他の実施形態では、各風車WTGiに対する風速Viの低下率(低下速度)が閾値を超えたか否かを判定するステップS70が省略される。この実施形態では、ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS74に直接進む。そして、ステップS74では、各風車WTGiについて、風速Viの低下率と、出力指令値Poutiに対する風車現在出力Piの差異とに基づいて補正量Cが決定される。
ステップS70において、幾つかの風車WTGiに対する風速Viの低下率が閾値を超えた場合(YES判定)、ステップS74に進んで、風速の低下率が閾値を超えた風車WTGiについて、風速Viの低下率と、出力指令値Poutiに対する風車現在出力Piの差異とに基づいて補正量Cを決定する。この後、ステップS76において、上述のWTG出力決定ステップ(図5におけるステップS8)で算出した出力指令値Poutiに補正量Cを加算する。
このような手順で、各風車WTGiに対する風速Viの変化率(低下率)と、出力指令値Poutiに対する風車現在出力Piの差異とに基づいて出力指令値Poutiが補正される。
なお、他の実施形態では、各風車WTGiに対する風速Viの低下率(低下速度)が閾値を超えたか否かを判定するステップS70が省略される。この実施形態では、ステップS20にて出力目標値PWF *の変更がないと判定された場合(ステップS20のNO判定)、または、ウィンドファーム出力PWFが変更後の出力目標値PWF *に到達した場合(ステップS22のYES判定)、ステップS74に直接進む。そして、ステップS74では、各風車WTGiについて、風速Viの低下率と、出力指令値Poutiに対する風車現在出力Piの差異とに基づいて補正量Cが決定される。
また、幾つかの実施形態では、図5に示すように、ウィンドファームの出力制御方法は、ウィンドファーム出力PWFの変化率を制限する出力変化率制限ステップ(ステップS12)をさらに備える。
出力変化率制限ステップ(ステップS12)では、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、ウィンドファーム出力PWFの変化率を第1変化率に制限し、過渡的な期間を除く期間において、ウィンドファーム出力PWFの変化率を、前記第1変化率よりも大きい第2変化率に制限する。
このように、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的小さな第1変化率に制限することで、電力系統2の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。また、上記過渡的な期間を除く期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的大きな第2変化率に制限することで、ウィンドファームの出力制御を風速変動に迅速に追従させ、風速変動に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。
出力変化率制限ステップ(ステップS12)では、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、ウィンドファーム出力PWFの変化率を第1変化率に制限し、過渡的な期間を除く期間において、ウィンドファーム出力PWFの変化率を、前記第1変化率よりも大きい第2変化率に制限する。
このように、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的小さな第1変化率に制限することで、電力系統2の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。また、上記過渡的な期間を除く期間におけるウィンドファーム出力PWFの変化率を比較的大きな第2変化率に制限することで、ウィンドファームの出力制御を風速変動に迅速に追従させ、風速変動に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。
以上説明したように、上述の実施形態によれば、ウィンドファーム出力PWFよりも出力目標値PWF *が大きい場合、各風車WTGiの潜在出力Ppotiに基づいて各風車WTGiに出力増加量siを割り当てるようにしたので、風速低下に起因したウィンドファーム出力PWFと出力目標値PWF *との不一致を緩和できる。すなわち、各々の風車WTGiに出力増加量siを割り当てる際、現在出力Piに対する抽出可能出力Pmaxiの過剰量である潜在出力Ppotiを考慮することで、一部の風車に対する風速の低下がウィンドファーム出力PWFに与える影響を低減できる。
以上、本発明の実施形態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。例えば、上述した実施形態のうち複数を適宜組み合わせてもよい。
[シミュレーション結果]
ウィンドファームの出力目標値PWF *が変更され、且つ、各風車WTGiに対する風速Vが一律に変化するという条件下でシミュレーションを行い、上述の実施形態に係るウィンドファーム出力制御方法の採用時におけるウィンドファーム出力PWFの変動を評価した。
具体的には、シミュレーションの条件として、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように出力指令値Poutiを補正するWTG出力補正ステップ(ステップS10)を行うようにした。さらに、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、ウィンドファーム出力PWFの変化率を第1変化率に制限し、過渡的な期間を除く期間において、ウィンドファーム出力PWFの変化率を、前記第1変化率よりも大きい第2変化率に制限する出力変化率制限ステップ(ステップS12)を行うようにした。
この場合のウィンドファーム出力PWFの変動のシミュレーション結果を図14に示す。
ウィンドファームの出力目標値PWF *が変更され、且つ、各風車WTGiに対する風速Vが一律に変化するという条件下でシミュレーションを行い、上述の実施形態に係るウィンドファーム出力制御方法の採用時におけるウィンドファーム出力PWFの変動を評価した。
具体的には、シミュレーションの条件として、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように出力指令値Poutiを補正するWTG出力補正ステップ(ステップS10)を行うようにした。さらに、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、ウィンドファーム出力PWFの変化率を第1変化率に制限し、過渡的な期間を除く期間において、ウィンドファーム出力PWFの変化率を、前記第1変化率よりも大きい第2変化率に制限する出力変化率制限ステップ(ステップS12)を行うようにした。
この場合のウィンドファーム出力PWFの変動のシミュレーション結果を図14に示す。
一方、比較例として、WTG出力補正ステップ(ステップS10)及び出力変化率制限ステップ(ステップS12)を実施しないという条件下でもシミュレーションを行った。
この場合のウィンドファーム出力PWFの変動のシミュレーション結果を図15に示す。
この場合のウィンドファーム出力PWFの変動のシミュレーション結果を図15に示す。
図14及び図15に示すシミュレーション結果を比較すれば明らかなように、図14のシミュレーション結果では、風速Vの低下によってウィンドファーム出力PWFが減少した後、風速Vの回復に迅速に追従して出力目標値PWF *を超過して、直ちにウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量が埋め合わされる。この傾向は、変更後の出力目標値PWF *にウィンドファーム出力PWFが到達した時刻t6から次に出力目標値PWF *が変更される時刻t7までの期間で顕著である。すなわち、出力目標値PWF *の変更時点(時刻t5)からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達する時刻t6までの過渡的な期間を除く期間では、風速Vの低下に伴うウィンドファーム出力PWFの出力目標値PWF *に対する不足量が埋め合わされるという現象が確認された。この現象の一つ目の理由は、出力目標値PWF *に対するウィンドファーム出力PWFの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように出力指令値Poutiを補正するようにしたためである。また、この現象の二つ目の理由は、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間を除く期間において、上記過渡的な期間(時刻t5〜時刻t6の期間)における出力変化率(第1変化率)よりも大きな第2変化率にウィンドファーム出力PWFの変化率を制限するようにした結果、出力指令値Poutiを補正の影響が表れやすいためである。
また、図14に示すシミュレーション結果では、出力目標値PWF *の変更時点(時刻t5)からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達する時刻t6までの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力PWFの変動が抑制されている。すなわち、ウィンドファーム出力PWFは、上記過渡的な期間を除く期間(時刻t5以前の期間及び時刻t6〜時刻t7の期間)において風速変動に迅速に追従して大きく変動しているのに対し、上記過渡的な期間(時刻t5〜時刻t6の期間)では変動が小さく概ね一定のランプレートで減少している。これは、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、ウィンドファーム出力PWFの変化率を第1変化率に制限し、過渡的な期間を除く期間において、ウィンドファーム出力PWFの変化率を、前記第1変化率よりも大きい第2変化率に制限するようにしたためである。
また、図14に示すシミュレーション結果では、出力目標値PWF *の変更時点(時刻t5)からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達する時刻t6までの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力PWFの変動が抑制されている。すなわち、ウィンドファーム出力PWFは、上記過渡的な期間を除く期間(時刻t5以前の期間及び時刻t6〜時刻t7の期間)において風速変動に迅速に追従して大きく変動しているのに対し、上記過渡的な期間(時刻t5〜時刻t6の期間)では変動が小さく概ね一定のランプレートで減少している。これは、出力目標値PWF *の変更時点からウィンドファーム出力PWFが出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、ウィンドファーム出力PWFの変化率を第1変化率に制限し、過渡的な期間を除く期間において、ウィンドファーム出力PWFの変化率を、前記第1変化率よりも大きい第2変化率に制限するようにしたためである。
1 ウィンドファーム
2 電力系統
10 WF出力制御装置
11 WTG出力取得部
12 抽出可能出力算出部
14 潜在出力算出部
16 WTG出力決定部
18 WTG出力補正部
19 出力変化率制限部
2 電力系統
10 WF出力制御装置
11 WTG出力取得部
12 抽出可能出力算出部
14 潜在出力算出部
16 WTG出力決定部
18 WTG出力補正部
19 出力変化率制限部
Claims (11)
- n個(ただしnは2以上の整数)の風車を含むウィンドファームの出力制御装置であって、
各風車の現在出力Pi(i=1,…,n)を取得するためのWTG出力取得部と、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmaxi(i=1,…,n)を算出するための抽出可能出力算出部と、
各風車の前記抽出可能出力Pmaxiと現在出力Piとの差分から、各風車の潜在出力Ppoti(i=1,…,n)を算出するための潜在出力算出部と、
前記ウィンドファーム全体としての出力PWFが出力目標値PWF *に近づくように、各風車の出力指令値を決定するためのWTG出力決定部とを備え、
前記WTG出力決定部は、前記ウィンドファームの前記出力PWFよりも前記ウィンドファームの出力目標値PWF *が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ppotiに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記WTG出力決定部は、ロータ回転数が定格回転数に達している風車に限って前記出力増加量を割り当てるように構成されたことを特徴とするウィンドファームの出力制御装置。 - n個(ただしnは2以上の整数)の風車を含むウィンドファームの出力制御装置であって、
各風車の現在出力P i (i=1,…,n)を取得するためのWTG出力取得部と、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmax i (i=1,…,n)を算出するための抽出可能出力算出部と、
各風車の前記抽出可能出力Pmax i と現在出力P i との差分から、各風車の潜在出力Ppot i (i=1,…,n)を算出するための潜在出力算出部と、
前記ウィンドファーム全体としての出力P WF が出力目標値P WF * に近づくように、各風車の出力指令値を決定するためのWTG出力決定部とを備え、
前記WTG出力決定部は、前記ウィンドファームの前記出力P WF よりも前記ウィンドファームの出力目標値P WF * が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ppot i に基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記WTG出力決定部は、前記潜在出力Ppotiが閾値Ppotth(ただし、Ppot th >0)よりも大きい風車に限って前記出力増加量を割り当てるように構成されたことを特徴とするウィンドファームの出力制御装置。 - 前記WTG出力決定部は、各風車の前記出力増加量が前記潜在出力Ppotiの大きさに比例するように前記出力指令値を各風車について求めるように構成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載のウィンドファームの出力制御装置。
- n個(ただしnは2以上の整数)の風車を含むウィンドファームの出力制御装置であって、
各風車の現在出力P i (i=1,…,n)を取得するためのWTG出力取得部と、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmax i (i=1,…,n)を算出するための抽出可能出力算出部と、
各風車の前記抽出可能出力Pmax i と現在出力P i との差分から、各風車の潜在出力Ppot i (i=1,…,n)を算出するための潜在出力算出部と、
前記ウィンドファーム全体としての出力P WF が出力目標値P WF * に近づくように、各風車の出力指令値を決定するためのWTG出力決定部とを備え、
前記WTG出力決定部は、前記ウィンドファームの前記出力P WF よりも前記ウィンドファームの出力目標値P WF * が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ppot i に基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記出力目標値PWF *に対する前記出力PWFの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように前記出力指令値を補正するためのWTG出力補正部をさらに備えることを特徴とするウィンドファームの出力制御装置。 - 前記WTG出力補正部は、前記出力目標値PWF *の変更時点から前記出力PWFが前記出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間を除く期間に限って、前記出力指令値の補正を行うように構成されたことを特徴とする請求項4に記載のウィンドファームの出力制御装置。
- 前記WTG出力補正部は、前記出力目標値PWF *に対する前記出力PWFの前記差異、前記ウィンドファーム全体としての前記出力PWFの変化率、各風車の現在出力Pi(i=1,…,n)の変化率、各風車の現在出力Pi(i=1,…,n)の現在の出力指令値Poutiに対する差異、および、各風車に関する風速変化率の少なくとも一つに基づいて前記出力指令値を補正することを特徴とする請求項4又は5に記載のウィンドファームの出力制御装置。
- n個(ただしnは2以上の整数)の風車を含むウィンドファームの出力制御装置であって、
各風車の現在出力P i (i=1,…,n)を取得するためのWTG出力取得部と、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmax i (i=1,…,n)を算出するための抽出可能出力算出部と、
各風車の前記抽出可能出力Pmax i と現在出力P i との差分から、各風車の潜在出力Ppot i (i=1,…,n)を算出するための潜在出力算出部と、
前記ウィンドファーム全体としての出力P WF が出力目標値P WF * に近づくように、各風車の出力指令値を決定するためのWTG出力決定部とを備え、
前記WTG出力決定部は、前記ウィンドファームの前記出力P WF よりも前記ウィンドファームの出力目標値P WF * が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ppot i に基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記ウィンドファーム全体としての前記出力PWFの変化率を制限するための出力変化率制限部をさらに備え、
前記出力変化率制限部は、
前記出力目標値PWF *の変更時点から前記出力PWFが前記出力目標値PWF *の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力PWFの変化率を第1変化率に制限し、
前記過渡的な期間を除く期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力PWFの変化率を、前記第1変化率よりも大きい第2変化率に制限するように構成されたことを特徴とするウィンドファームの出力制御装置。 - n個(ただしnは2以上の整数)の風車を含むウィンドファームの出力制御方法であって、
各風車の現在出力Pi(i=1,…,n)を取得するWTG出力取得ステップと、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmaxi(i=1,…,n)を算出する抽出可能出力算出ステップと、
各風車の前記抽出可能出力Pmaxiと現在出力Piとの差分から、各風車の潜在出力Ppoti(i=1,…,n)を算出する潜在出力算出ステップと、
前記ウィンドファーム全体としての出力PWFが出力目標値PWF *に近づくように、各風車の出力指令値を決定するWTG出力決定ステップとを備え、
前記WTG出力決定ステップでは、前記ウィンドファームの前記出力PWFよりも前記ウィンドファームの出力目標値PWF *が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ppotiに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記WTG出力決定ステップでは、前記WTG出力決定部は、ロータ回転数が定格回転数に達している風車に限って前記出力増加量を割り当てることを特徴とするウィンドファームの出力制御方法。 - n個(ただしnは2以上の整数)の風車を含むウィンドファームの出力制御方法であって、
各風車の現在出力P i (i=1,…,n)を取得するWTG出力取得ステップと、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmax i (i=1,…,n)を算出する抽出可能出力算出ステップと、
各風車の前記抽出可能出力Pmax i と現在出力P i との差分から、各風車の潜在出力Ppot i (i=1,…,n)を算出する潜在出力算出ステップと、
前記ウィンドファーム全体としての出力P WF が出力目標値P WF * に近づくように、各風車の出力指令値を決定するWTG出力決定ステップとを備え、
前記WTG出力決定ステップでは、前記ウィンドファームの前記出力P WF よりも前記ウィンドファームの出力目標値P WF * が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ppot i に基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記WTG出力決定ステップでは、前記潜在出力Ppot i が閾値Ppot th (ただし、Ppot th >0)よりも大きい風車に限って前記出力増加量を割り当てることを特徴とするウィンドファームの出力制御方法。 - n個(ただしnは2以上の整数)の風車を含むウィンドファームの出力制御方法であって、
各風車の現在出力P i (i=1,…,n)を取得するWTG出力取得ステップと、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmax i (i=1,…,n)を算出する抽出可能出力算出ステップと、
各風車の前記抽出可能出力Pmax i と現在出力P i との差分から、各風車の潜在出力Ppot i (i=1,…,n)を算出する潜在出力算出ステップと、
前記ウィンドファーム全体としての出力P WF が出力目標値P WF * に近づくように、各風車の出力指令値を決定するWTG出力決定ステップとを備え、
前記WTG出力決定ステップでは、前記ウィンドファームの前記出力P WF よりも前記ウィンドファームの出力目標値P WF * が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ppot i に基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記出力目標値P WF * に対する前記出力P WF の差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように前記出力指令値を補正するためのWTG出力補正ステップをさらに備えることを特徴とするウィンドファームの出力制御方法。 - n個(ただしnは2以上の整数)の風車を含むウィンドファームの出力制御方法であって、
各風車の現在出力P i (i=1,…,n)を取得するWTG出力取得ステップと、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Pmax i (i=1,…,n)を算出する抽出可能出力算出ステップと、
各風車の前記抽出可能出力Pmax i と現在出力P i との差分から、各風車の潜在出力Ppot i (i=1,…,n)を算出する潜在出力算出ステップと、
前記ウィンドファーム全体としての出力P WF が出力目標値P WF * に近づくように、各風車の出力指令値を決定するWTG出力決定ステップとを備え、
前記WTG出力決定ステップでは、前記ウィンドファームの前記出力P WF よりも前記ウィンドファームの出力目標値P WF * が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ppot i に基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記ウィンドファーム全体としての前記出力P WF の変化率を制限するための出力変化率制限ステップをさらに備え、
前記出力変化率制限ステップでは、
前記出力目標値P WF * の変更時点から前記出力P WF が前記出力目標値P WF * の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力P WF の変化率を第1変化率に制限し、
前記過渡的な期間を除く期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力P WF の変化率を、前記第1変化率よりも大きい第2変化率に制限することを特徴とするウィンドファームの出力制御方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2012/081090 WO2014083685A1 (ja) | 2012-11-30 | 2012-11-30 | ウィンドファームの出力制御装置及び出力制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5717916B2 true JP5717916B2 (ja) | 2015-05-13 |
JPWO2014083685A1 JPWO2014083685A1 (ja) | 2017-01-05 |
Family
ID=50824741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014504886A Active JP5717916B2 (ja) | 2012-11-30 | 2012-11-30 | ウィンドファームの出力制御装置及び出力制御方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9515486B2 (ja) |
EP (1) | EP2757250B1 (ja) |
JP (1) | JP5717916B2 (ja) |
WO (1) | WO2014083685A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2392226B1 (es) * | 2009-12-16 | 2013-10-10 | Gamesa Innovation & Technology, S.L. | Métodos de control de aerogeneradores para mejorar la producción de energía recuperando pérdidas de energía. |
WO2016136860A1 (ja) | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 京セラ株式会社 | 電力変換装置、電力管理システム及び電力変換方法 |
WO2016198077A1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-12-15 | Vestas Wind Systems A/S | Ramping power in a wind turbine dependent on an estimated available wind power |
EP3639342B1 (en) | 2017-06-12 | 2022-01-19 | Vestas Wind Systems A/S | Control of energy production errors in a wind park |
CN109193814A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-11 | 国家电网有限公司 | 一种新能源有功功率分配方法、装置和计算机设备 |
EP3754178B1 (de) | 2019-06-17 | 2022-05-25 | Nordex Energy SE & Co. KG | Verfahren zum betreiben eines windparks |
CN110460111A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-11-15 | 国电联合动力技术有限公司 | 基于pi控制器的风电场级能量智能控制系统及方法 |
DE102019127954A1 (de) * | 2019-10-16 | 2021-04-22 | fos4X GmbH | Verfahren zur steuerung eines windparks, vorrichtung zur steuerung eines windparks |
EP3848575A1 (de) | 2020-01-09 | 2021-07-14 | Nordex Energy SE & Co. KG | Verfahren zum betreiben eines windparks mit einer vielzahl von windenergieanlagen sowie ein entsprechender windpark |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006226189A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 発電システム |
JP2007032488A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Univ Of Ryukyus | ウインドファームにおける発電電力平準化装置および方法 |
JP2010148336A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Hitachi Engineering & Services Co Ltd | 風力発電所とその発電制御方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7298059B2 (en) * | 2004-12-17 | 2007-11-20 | General Electric Company | System and method for operating a wind farm under high wind speed conditions |
DE102006032389A1 (de) | 2006-07-13 | 2008-01-24 | Nordex Energy Gmbh | Windpark sowie Verfahren zum Betreiben eines Windparks |
DE102007036446A1 (de) | 2007-08-02 | 2009-02-05 | Nordex Energy Gmbh | Verfahren zur Ermittlung einer Regelungsreserve sowie Windenergieanlage mit einer Steuereinheit zur Ermittlung der Regelungsreserve |
WO2009078076A1 (ja) * | 2007-12-14 | 2009-06-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 風力発電システム及びその運転制御方法 |
JP4976466B2 (ja) * | 2009-08-18 | 2012-07-18 | 株式会社日立製作所 | ウィンドファーム制御システム、ウィンドファーム制御装置および制御方法 |
JP5439340B2 (ja) | 2010-10-29 | 2014-03-12 | 三菱重工業株式会社 | ウインドファームの制御装置、ウインドファーム、及びウインドファームの制御方法 |
-
2012
- 2012-11-30 JP JP2014504886A patent/JP5717916B2/ja active Active
- 2012-11-30 EP EP12881137.9A patent/EP2757250B1/en active Active
- 2012-11-30 WO PCT/JP2012/081090 patent/WO2014083685A1/ja active Application Filing
-
2013
- 2013-05-24 US US13/902,181 patent/US9515486B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006226189A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 発電システム |
JP2007032488A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Univ Of Ryukyus | ウインドファームにおける発電電力平準化装置および方法 |
JP2010148336A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Hitachi Engineering & Services Co Ltd | 風力発電所とその発電制御方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014083685A1 (ja) | 2014-06-05 |
US20140152105A1 (en) | 2014-06-05 |
EP2757250A4 (en) | 2014-11-05 |
EP2757250B1 (en) | 2016-04-13 |
EP2757250A1 (en) | 2014-07-23 |
JPWO2014083685A1 (ja) | 2017-01-05 |
US9515486B2 (en) | 2016-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5717916B2 (ja) | ウィンドファームの出力制御装置及び出力制御方法 | |
CN108474346B (zh) | 风力发电厂的控制 | |
US9341163B2 (en) | Wind-turbine-generator control apparatus, wind turbine generator system, and wind-turbine-generator control method | |
JP6342203B2 (ja) | ウィンドファームの出力制御装置、方法、及びプログラム | |
EP2886854B1 (en) | Wind turbine control method | |
JP6081133B2 (ja) | ウィンドファームの出力制御装置、方法、及びプログラム | |
CN108475929B (zh) | 用于控制风力发电厂的方法 | |
EP2317135A1 (en) | Wind turbine control method | |
JP5216167B1 (ja) | 風車の出力制御装置及び出力制御方法 | |
TWI543492B (zh) | 用於藉由風力發電設備或風力發電場將電能饋送至電力供應電網之方法及用於將電能饋送至電力供應電網之風力發電設備及風力發電場 | |
AU2010280169A1 (en) | Wind-power generation device, control method for wind-power generation device, wind-power generation system, and control method for wind-power generation system | |
EP3571394B1 (en) | Inertial response for grid stability | |
US10934996B2 (en) | Boost and regulation groups for wind power plant | |
CN110190609A (zh) | 一种变速风电机组参与电力系统调频的方法 | |
EP2660464A1 (en) | Control device for wind power generation device, wind power generation system, and control method for wind power generation device | |
CN108138746B (zh) | 通过使降额功率输出和降额转子速度斜变而改变功率输出 | |
US20130144450A1 (en) | Generator system | |
US20190226454A1 (en) | Reactive power production of wind turbine generators within wind wake zone | |
US11355935B2 (en) | Method of controlling a wind turbine | |
JP5190879B2 (ja) | 風力発電機の出力電力変動抑制装置 | |
JP5549147B2 (ja) | スイッチング電源装置、発電機および電力供給装置 | |
US20230048911A1 (en) | Wind turbine power generation comprising an ac-dc-ac converter and a transformer with a tap changer | |
US20230133674A1 (en) | Wind turbine power generation comprising an ac-dc-ac converter and a transformer with a tap changer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150317 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5717916 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |