JP6037803B2 - Windmill, control method therefor, and wind power generation system - Google Patents

Windmill, control method therefor, and wind power generation system Download PDF

Info

Publication number
JP6037803B2
JP6037803B2 JP2012262787A JP2012262787A JP6037803B2 JP 6037803 B2 JP6037803 B2 JP 6037803B2 JP 2012262787 A JP2012262787 A JP 2012262787A JP 2012262787 A JP2012262787 A JP 2012262787A JP 6037803 B2 JP6037803 B2 JP 6037803B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
windmill
generator
secondary battery
auxiliary machine
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012262787A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014110658A (en
Inventor
明 八杉
明 八杉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2012262787A priority Critical patent/JP6037803B2/en
Publication of JP2014110658A publication Critical patent/JP2014110658A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6037803B2 publication Critical patent/JP6037803B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • 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
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Description

本発明は、風車及びその制御方法並びに風力発電システムに関するものである。   The present invention relates to a windmill, a control method thereof, and a wind power generation system.

従来、風力発電の分野では、風速の変動に伴う風車の出力変動を抑制するために、風車と電力系統とを接続する電力線に二次電池を接続し、二次電池によって風車の発電電力の変動を吸収することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
従来の風車では、電力系統の停電などにより解列されると、発電を停止させ、無負荷運転が行われる。風車の発電が一旦停止されると、風車の監視制御や補機の運転における健全性が確保できなくなる。したがって、従来においては、系統に併入させる前に、作業員が風車の点検を直接行い、健全性が確認された後に系統併入を行っている。 Conventionally, in the field of wind power generation, a secondary battery is connected to the power line connecting the windmill and the power system in order to suppress fluctuations in the output of the windmill due to fluctuations in the wind speed, and fluctuations in the generated power of the windmill by the secondary battery. Is absorbed (for example, refer to Patent Document 1).
In a conventional windmill, when disconnected from the power system or the like, power generation is stopped and no-load operation is performed. Once power generation of the windmill is stopped, soundness in the monitoring control of the windmill and the operation of the auxiliary equipment cannot be ensured. Therefore, in the prior art, an operator directly inspects the wind turbine before entering the system, and after the soundness is confirmed, the system is added.

特開２００４−１８７４３１号公報JP 2004-187431 A

上述した従来の方法では、解列後の系統併入時に、作業員が現場までわざわざ赴く必要があり、多大な労力が必要とされていた。特に、洋上風車などでは、現場まで移動するのが困難である上、洋上での点検作業なども容易ではなかった。   In the above-described conventional method, it is necessary for an operator to bother to the site at the time of system integration after disconnection, and much labor is required. In particular, offshore wind turbines are difficult to move to the site, and inspection work on the ocean is not easy.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、解列後における系統併入を容易にかつ速やかに行うことのできる風車及びその制御方法並びに風力発電システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a windmill, a control method thereof, and a wind power generation system that can easily and quickly perform system insertion after disconnection. And

本発明の第１態様は、風力により発電する発電機と、前記発電機に接続された補機と、風車制御手段と、を備え、前記発電機が電力系統から解列された場合に、前記風車制御手段は、前記発電機の発電電力を前記補機の必要電力に等しくなるよう制御する風車である。   The first aspect of the present invention comprises a generator for generating electricity by wind power, an auxiliary machine connected to the generator, and a windmill control means, and when the generator is disconnected from an electric power system, The windmill control means is a windmill that controls the generated power of the generator to be equal to the required power of the auxiliary machine.

このような構成によれば、電力系統に停電等が発生することにより、風車が解列した場合であっても、風車の発電が継続して行われ、補機への電力供給が維持される。このように、風車の運転を継続して行うことにより、電力系統が復旧した場合には、速やかに系統併入させることが可能となる。これにより、風車の系統併入の際の作業員による点検等を不要とすることができ、作業者の労力を低減させることができる。更に、風車の稼働率を向上させることができる。また、ブレードピッチ角を制御するための油圧ポンプや、回転軸系に潤滑油を循環させるための機構などの補機を停止させることなく、補機運転を継続し羽根をターニングし続けることで、補機の健全性を保つことができる。   According to such a configuration, even when the wind turbine is disconnected due to a power failure or the like in the power system, the wind turbine is continuously generated and the power supply to the auxiliary equipment is maintained. . In this way, by continuously operating the windmill, when the power system is restored, the system can be quickly inserted into the system. Thereby, the inspection by the worker at the time of wind turbine system insertion can be made unnecessary, and the labor of the worker can be reduced. Furthermore, the operating rate of a windmill can be improved. In addition, without stopping auxiliary equipment such as a hydraulic pump for controlling the blade pitch angle and a mechanism for circulating the lubricating oil to the rotating shaft system, the auxiliary machine operation is continued and the blades are kept turning. Auxiliary machinery can be kept sound.

上記風車は、前記発電機と前記補機とを接続する電力線に接続可能とされた二次電池と、前記二次電池の充放電を制御する二次電池制御手段とを備え、前記二次電池制御手段は、前記補機の必要電力と前記発電機の発電電力との差分に応じて前記二次電池の充放電を制御することとしてもよい。   The windmill includes a secondary battery that can be connected to a power line that connects the generator and the auxiliary machine, and a secondary battery control unit that controls charging and discharging of the secondary battery, and the secondary battery A control means is good also as controlling charging / discharging of the said secondary battery according to the difference of the required electric power of the said auxiliary machine, and the generated electric power of the said generator.

このように、二次電池を設けることにより、発電機の発電電力と補機の必要電力とのアンバランスを二次電池による充放電により吸収することが可能となる。これにより、周波数変動などにより、補機が停止してしまう頻度を低下させることができる。   Thus, by providing the secondary battery, it becomes possible to absorb the imbalance between the generated power of the generator and the required power of the auxiliary machine by charging and discharging with the secondary battery. Thereby, the frequency with which an auxiliary machine stops due to frequency fluctuation or the like can be reduced.

本発明の第２態様は、他の風車との間で互いの前記補機への電力供給が可能とされた上記風車であって、前記発電機による発電が停止された場合に、他の前記風車から前記補機に電力供給される風車である。   The second aspect of the present invention is the above wind turbine in which power can be supplied to the auxiliary machines with another wind turbine when the power generation by the generator is stopped. The wind turbine is supplied with electric power from the wind turbine to the auxiliary machine.

このような構成によれば、自身の風車の発電が停止してしまった場合でも、他の風車からの電力供給によって補機を駆動させることが可能となる。   According to such a configuration, even when the power generation of its own windmill is stopped, the auxiliary machine can be driven by the power supply from the other windmills.

上記風車において、他の前記風車からの前記補機への電力供給が遮断された場合に、前記二次電池から前記補機に対して電力が供給されることとしてもよい。   In the windmill, when power supply from the other windmill to the auxiliary machine is interrupted, power may be supplied from the secondary battery to the auxiliary machine.

このような構成によれば、他の風車からの電力供給も停止してしまった場合には、二次電池からの電力供給により補機を運転させる。このように、二重、三重に補機への電力供給の手段を設けておくことで、補機の運転を高い確率で維持させることが可能となる。   According to such a configuration, when the power supply from other windmills is also stopped, the auxiliary machine is operated by the power supply from the secondary battery. Thus, by providing means for supplying power to the auxiliary equipment in a double or triple manner, the operation of the auxiliary equipment can be maintained with high probability.

本発明の第３態様は、複数の上記いずれかの風車を備え、複数の前記風車の出力が共通の連系点を通じて電力系統に供給される風力発電システムである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a wind power generation system including a plurality of any of the windmills described above, wherein outputs of the plurality of windmills are supplied to an electric power system through a common interconnection point.

本発明の第４態様は、風力により発電する発電機と、前記発電機に接続された補機と、前記発電機と前記補機とを接続する電力線に接続可能とされた二次電池と、前記二次電池の充放電を制御する二次電池制御手段とを備える風車の制御方法であって、前記発電機が解列された場合に、前記発電機の発電電力を前記補機の必要電力に等しくなるよう制御し、前記補機の必要電力と前記発電機の発電電力との差分に応じて前記二次電池の充放電を制御する風車の制御方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, a generator for generating electricity by wind power, an auxiliary machine connected to the generator, a secondary battery connectable to a power line connecting the generator and the auxiliary machine, A wind turbine control method comprising : a secondary battery control means for controlling charging / discharging of the secondary battery , wherein when the generator is disconnected, the generated power of the generator is converted into a required power of the auxiliary machine. And controlling the charge / discharge of the secondary battery according to the difference between the required power of the auxiliary machine and the generated power of the generator .

本発明によれば、解列後の系統併入時における作業員の労力を軽減することができるとともに、風車の稼働率を向上させることができるという効果を奏する。更に、本発明によれば、系統停電時の非常用電源設備の容量を低減させることができるという効果を奏する。   Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to reduce the labor of workers at the time of system entry after disconnection and to improve the operating rate of the windmill. Furthermore, according to this invention, there exists an effect that the capacity | capacitance of the emergency power supply equipment at the time of a system power failure can be reduced.

本発明の一実施形態に係る風力発電システムの全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole wind power system composition concerning one embodiment of the present invention. 図１に示した風車の外観図である。It is an external view of the windmill shown in FIG. 図１に示した風車の電気的構成を概略的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed schematically the electric structure of the windmill shown in FIG. 図１に示した風車の電気的構成を概略的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed schematically the electric structure of the windmill shown in FIG. 風車単独運転モードにおける風車制御部の制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating control of the windmill control part in a windmill independent operation mode. 風車単独運転モードにおける二次電池制御部の制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating control of the secondary battery control part in a windmill independent operation mode. 本発明の一実施形態に係る風車の制御方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control method of the windmill which concerns on one Embodiment of this invention. 電力系統が正常である場合の遮断機の開閉状態と電力供給の様子を示した図である。It is the figure which showed the open / close state of the circuit breaker when the power system is normal, and the state of power supply. 風車単独運転モードの場合の遮断機の開閉状態と電力供給の様子を示した図である。It is the figure which showed the open / close state of the circuit breaker in the case of windmill independent operation mode, and the mode of electric power supply. 他の風車給電モードの場合の遮断機の開閉状態と電力供給の様子を示した図である。It is the figure which showed the open / close state of the circuit breaker in the case of other windmill electric power feeding modes, and the mode of electric power supply. 二次電池給電モードの場合の遮断機の開閉状態と電力供給の様子を示した図である。It is the figure which showed the open / close state of the circuit breaker in the case of a secondary battery power supply mode, and the mode of electric power supply.

以下に、本発明に係る風車及びその制御方法並びに風力発電システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る風力発電システム１の全体構成を示す図である。図１に示されるように、風力発電システム１は、複数の風車１０−１、１０−２を備えている。図１では、２台の風車１０−１、１０−２を備える場合を例示しているが、風車の設置台数については任意に決定でき、上記例に限定されるものではない。本実施形態において、風車１０−１、１０−２は、風速に応じて回転速度を制御可能な可変速風車である。
風車１０−１、１０−２において発電された発電電力は、変圧器１９ａ、１９ｂをそれぞれ介して共通の連系点Ａに供給され、変圧器１９ｃを介して電力系統３に供給される。また、各風車１０−１、１０−２はそれぞれ風車制御部２０−１、２０−２を有しており、この風車制御部２０−１、２０−２により発電電力などが制御される。また、符号３５は、遮断機であり、詳細については後述する。 Hereinafter, an embodiment of a wind turbine, a control method thereof, and a wind power generation system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a wind power generation system 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the wind power generation system 1 includes a plurality of wind turbines 10-1 and 10-2. Although FIG. 1 illustrates a case where two windmills 10-1 and 10-2 are provided, the number of installed windmills can be arbitrarily determined and is not limited to the above example. In the present embodiment, the windmills 10-1 and 10-2 are variable speed windmills capable of controlling the rotation speed according to the wind speed.
The generated power generated in the wind turbines 10-1 and 10-2 is supplied to the common connection point A through the transformers 19a and 19b, and is supplied to the power system 3 through the transformer 19c. The windmills 10-1 and 10-2 have windmill control units 20-1 and 20-2, respectively, and the generated power and the like are controlled by the windmill control units 20-1 and 20-2. Moreover, the code | symbol 35 is a circuit breaker and details are mentioned later.

図２は、風車１０−１の外観図である。風車１０−２は、風車１０−１と同様の構成を有することから、以下の説明においては、主に風車１０−１の構成や機能について説明する。図２に示すように、風車１０−１は、基礎５上に立設されるタワー６と、タワー６の上端に設置されるナセル７と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル７に設けられるロータヘッド８とを有している。   FIG. 2 is an external view of the windmill 10-1. Since the windmill 10-2 has the same configuration as the windmill 10-1, in the following description, the configuration and functions of the windmill 10-1 will be mainly described. As shown in FIG. 2, the wind turbine 10-1 includes a tower 6 erected on the foundation 5, a nacelle 7 installed at the upper end of the tower 6, and a nacelle 7 that can rotate around a substantially horizontal axis. And a rotor head 8 provided.

ロータヘッド８には、その回転軸線周りに複数のブレード９が放射状に取り付けられている。ブレード９は、運転条件に応じてロータヘッド８に対して回動可能なように連結されており、ピッチ角が変化可能とされている。ロータヘッド８には、ブレード９を駆動する油圧シリンダ（図示略）と、油圧シリンダに油圧を供給する油圧ポンプ（図示略）とが収容されている。   A plurality of blades 9 are radially attached to the rotor head 8 around its rotational axis. The blade 9 is connected so as to be rotatable with respect to the rotor head 8 according to operating conditions, and the pitch angle can be changed. The rotor head 8 accommodates a hydraulic cylinder (not shown) that drives the blade 9 and a hydraulic pump (not shown) that supplies hydraulic pressure to the hydraulic cylinder.

図３、図４は、本実施形態に係る風車の電気的構成を概略的に示した模式図である。図３に示すように、ロータヘッド８の回転軸２１には、増速機２２および発電機２３が機械的に連結されている。発電機２３は、同期発電機であってもよいし、誘導発電機であってもよい。また、増速機２２が設けられていない構成とすることも可能である。   3 and 4 are schematic views schematically showing the electrical configuration of the wind turbine according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, a speed increaser 22 and a generator 23 are mechanically connected to the rotating shaft 21 of the rotor head 8. The generator 23 may be a synchronous generator or an induction generator. It is also possible to adopt a configuration in which the speed increaser 22 is not provided.

ロータヘッド８の回転軸線方向からブレード９に当たった風の力によってロータヘッド８が回転軸周りに回転させられ、その回転力が増速機２２により増速されて、発電機２３に伝達され、電力に変換される。発電機２３の発電電力は、電力変換装置２４により電力系統３に応じた電力に変換され、変圧器１９ａ等を介して電力系統３へ供給される。   The rotor head 8 is rotated around the rotation axis by the force of the wind hitting the blade 9 from the rotation axis direction of the rotor head 8, and the rotation force is increased by the speed increaser 22 and transmitted to the generator 23. Converted to electric power. The electric power generated by the generator 23 is converted into electric power corresponding to the electric power system 3 by the electric power converter 24 and supplied to the electric power system 3 through the transformer 19a and the like.

図４に示すように、発電機２３と電力系統３とを接続する電力線３０には、発電機２３を解列／併入するための遮断機３１が設けられている。また、発電機２３は、電力線３３を介して風車１０−１内に設置された補機２５と接続されている。主な補機２５として、上述したブレードピッチ角を制御するための油圧ポンプ、回転軸系に潤滑油を循環させるための機構（図示略）などが挙げられる。発電機２３と補機２５とを接続する電力線３３には、遮断機（スイッチング手段）３２、３６を介して二次電池２６が接続されている。これにより、遮断機３２、３６により二次電池２６と補機２５及び発電機２３との接続／非接続が切り替えられる構成とされている。   As shown in FIG. 4, the power line 30 connecting the generator 23 and the power system 3 is provided with a circuit breaker 31 for disconnecting / inserting the generator 23. The generator 23 is connected to an auxiliary machine 25 installed in the wind turbine 10-1 through the power line 33. Examples of the main auxiliary machine 25 include the hydraulic pump for controlling the blade pitch angle described above, and a mechanism (not shown) for circulating lubricating oil through the rotating shaft system. A secondary battery 26 is connected to a power line 33 connecting the generator 23 and the auxiliary machine 25 via circuit breakers (switching means) 32 and 36. Thereby, the connection / disconnection between the secondary battery 26 and the auxiliary device 25 and the generator 23 is switched by the circuit breakers 32 and 36.

更に、図１、図４から参照されるように、風車１０−１、１０−２は、互いの補機２５への電力供給が可能な構成とされている。例えば、風車１０−１の補機２５に対して、風車１０−２から出力された発電電力が供給可能な構成とされている。風車１０−２の電力線と風車１０−１の補機２５とを接続する電力線３４には、遮断機３５が設けられており、この遮断機３５により風車１０−２と補機２５との接続／非接続が切り替えられる。
また、図４に示すように、風車１０−２と風車１０−１の二次電池２６とは、遮断機３５、３６を介して接続されている。これにより、遮断機３５、３６が共に閉状態とされることにより、風車１０−２の出力電力の余剰分を二次電池２６に蓄電することも可能となる。また、二次電池２６と遮断機３６との間には、変圧器２８が設けられている。 Further, as can be seen from FIGS. 1 and 4, the wind turbines 10-1 and 10-2 are configured to be able to supply power to the auxiliary devices 25. For example, it is set as the structure which can supply the generated electric power output from the windmill 10-2 with respect to the auxiliary machine 25 of the windmill 10-1. The power line 34 that connects the power line of the windmill 10-2 and the auxiliary machine 25 of the windmill 10-1 is provided with a circuit breaker 35. By this circuit breaker 35, the connection / Disconnection is switched.
Moreover, as shown in FIG. 4, the windmill 10-2 and the secondary battery 26 of the windmill 10-1 are connected via the circuit breakers 35 and 36. As shown in FIG. Thereby, it becomes possible to store the surplus output power of the wind turbine 10-2 in the secondary battery 26 by closing both of the circuit breakers 35 and 36. A transformer 28 is provided between the secondary battery 26 and the circuit breaker 36.

上記遮断機３１、３２、３５、３６の開閉切替は、風車制御部２０−１によって行われる。また、風車制御部２０−１は、上記電力変換装置２４の制御やブレード９のピッチ角制御等を行う。
二次電池２６の充放電は、風車制御部２０−１からの指令に基づいて、二次電池制御部２７により制御される。 Opening / closing switching of the circuit breakers 31, 32, 35, 36 is performed by the windmill control unit 20-1. Further, the windmill control unit 20-1 performs control of the power converter 24, pitch angle control of the blade 9, and the like.
Charging / discharging of the secondary battery 26 is controlled by the secondary battery control unit 27 based on a command from the windmill control unit 20-1.

次に、風車制御部２０−１について詳しく説明する。風車制御部２０−１は、電力系統３が正常である場合には、遮断機３１を閉状態、遮断機３２、３５、３６を開状態とする。これにより、発電機２３の発電電力が電力系統３に供給されるとともに、その一部が補機２５に供給される（図８参照）。   Next, the windmill control unit 20-1 will be described in detail. When the power system 3 is normal, the windmill control unit 20-1 sets the circuit breaker 31 in the closed state and the circuit breakers 32, 35, and 36 in the open state. Thereby, the electric power generated by the generator 23 is supplied to the electric power system 3 and a part thereof is supplied to the auxiliary machine 25 (see FIG. 8).

一方、風車制御部２０−１は、電力系統３が停電等により異常な状態に陥ると、遮断機３１を開状態として、風車１０−１を解列するとともに、発電機２３の発電電力を補機２５の必要電力と等しくなるよう制御する。図５に、風車１０−１が解列した場合における風車制御部２０−１の制御ブロックの一例を示す。図５に示すように、風車１０−１が解列された場合には、風車制御部２０−１は、発電機出力から補機２５の必要電力を減算し、更に、この減算結果に対して発電機出力を加算することにより、発電電力指令を生成する。この発電電力指令に基づいてブレードピッチ角や電力変換装置２４が制御されることにより、発電機２３の発電電力が補機２５の必要電力に等しくなるように制御される。   On the other hand, when the power system 3 falls into an abnormal state due to a power failure or the like, the windmill control unit 20-1 opens the circuit breaker 31 and disconnects the windmill 10-1 and supplements the power generated by the generator 23. Control is made to be equal to the required power of the machine 25. FIG. 5 shows an example of a control block of the windmill control unit 20-1 when the windmill 10-1 is disconnected. As shown in FIG. 5, when the windmill 10-1 is disconnected, the windmill control unit 20-1 subtracts the necessary power of the auxiliary machine 25 from the generator output, and further, for this subtraction result A generated power command is generated by adding the generator outputs. By controlling the blade pitch angle and the power conversion device 24 based on the generated power command, the generated power of the generator 23 is controlled to be equal to the required power of the auxiliary device 25.

また、二次電池制御部２７は、図６に示すように、風車制御部２０−１において生成された発電電力指令から補機２５の必要電力を減算することにより、二次電池２６の充放電指令を生成する。これにより、例えば、補機２５の必要電力が急激に変化し、その変化に風車制御部２０−１の制御が追従できなかった場合に、二次電池２６による充放電により、その変化分を吸収することが可能となる。また、補機にとっては、大きな周波数変動は好ましくないため、二次電池による平滑化は更に好ましい状況になる。   Further, as shown in FIG. 6, the secondary battery control unit 27 subtracts the necessary power of the auxiliary machine 25 from the generated power command generated in the windmill control unit 20-1 to charge / discharge the secondary battery 26. Generate directives. Thereby, for example, when the required power of the auxiliary machine 25 changes abruptly and the control of the windmill control unit 20-1 cannot follow the change, the change is absorbed by charging / discharging by the secondary battery 26. It becomes possible to do. Further, since a large frequency fluctuation is not preferable for the auxiliary machine, smoothing by the secondary battery is more preferable.

次に、本実施形態に係る風車の制御方法について図７から図１１を参照して説明する。
まず、風車制御部２０−１は、電力系統３が正常である旨の情報を受信している期間においては、遮断機３１を閉状態とするとともに、遮断機３２、３５、３６を開状態とする（ステップＳＡ１）。これにより、図８に示すように、発電機２３の発電電力が電力系統３に供給されるとともに、その一部が補機２５に供給される。 Next, a wind turbine control method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, during the period when the information indicating that the power system 3 is normal is received, the windmill control unit 20-1 sets the circuit breaker 31 to the closed state and sets the circuit breakers 32, 35, and 36 to the open state. (Step SA1). Thereby, as shown in FIG. 8, the generated power of the generator 23 is supplied to the power system 3 and a part thereof is supplied to the auxiliary machine 25.

次に、風車制御部２０−１は電力系統３の停電情報を受信すると（ステップＳＡ２）、系統電圧が風車のＬＶＲＴ（Low Voltage Ride Through）能力外であるか否かを判定する（ステップＳＡ３）。この結果、ＬＶＲＴ能力内である場合には、電力系統３が正常である場合と同様の制御を行う（ステップＳＡ１）。   Next, when receiving the power outage information of the power system 3 (step SA2), the wind turbine controller 20-1 determines whether or not the system voltage is outside the LVRT (Low Voltage Ride Through) capability of the wind turbine (step SA3). . As a result, when it is within the LVRT capability, the same control as when the power system 3 is normal is performed (step SA1).

これに対し、ＬＶＲＴ能力外である場合には、ある程度長期の停電であると判断して、遮断機３１を開状態とし、風車１０−１を解列する（ステップＳＡ４）。このようにして風車１０−１が解列されると、風車制御部１０−１は、続いて遮断機３２、３６を閉状態に切り替える（ステップＳＡ５）。これにより、図９に示すように、二次電池２６と補機２５及び発電機２３とが接続される。更に、風車制御部１０−１は、発電電力が補機２５の必要電力に一致するような発電電力指令を生成する（図５参照）。そして、この発電電力指令に基づいてブレードピッチ角や電力変換装置２４などが制御されることにより、発電電力が補機２５の必要電力に応じて制御される。   On the other hand, when it is outside the LVRT capability, it is determined that the power outage is long to some extent, the circuit breaker 31 is opened, and the windmill 10-1 is disconnected (step SA4). When the windmill 10-1 is disconnected in this manner, the windmill controller 10-1 subsequently switches the circuit breakers 32 and 36 to the closed state (step SA5). Thereby, as shown in FIG. 9, the secondary battery 26, the auxiliary machine 25, and the generator 23 are connected. Further, the windmill control unit 10-1 generates a generated power command such that the generated power matches the required power of the auxiliary machine 25 (see FIG. 5). Then, by controlling the blade pitch angle, the power conversion device 24, and the like based on the generated power command, the generated power is controlled according to the required power of the auxiliary machine 25.

更に、二次電池制御部２７は、図６に示すように、風車制御部２０−１により生成された発電電力指令から補機２５の必要電力を差し引くことにより、二次電池２６の充放電指令を生成する。この充放電指令に基づいて二次電池２６が制御されることにより、例えば、発電電力が補機の必要電力に比べて大きかったときには、その余剰分が二次電池２６に充電され、また、発電電力が補機の必要電力に比べて小さかったときには、その不足分が二次電池２６の電力供給により補われる（ステップＳＡ６：風車単独運転モード）。   Further, as shown in FIG. 6, the secondary battery control unit 27 subtracts the required power of the auxiliary machine 25 from the generated power command generated by the windmill control unit 20-1, thereby charging / discharging the secondary battery 26. Is generated. By controlling the secondary battery 26 based on this charge / discharge command, for example, when the generated power is larger than the required power of the auxiliary machine, the surplus is charged in the secondary battery 26, and the power generation When the power is smaller than the required power of the auxiliary machine, the shortage is compensated by the power supply of the secondary battery 26 (step SA6: windmill single operation mode).

次に、風車制御部２０−１は、風車１０−１の運転が停止されたか否かを判定する（ステップＳＡ７）。この結果、風車１０−１が停止していなければ、発電電力が得られる状態であるため、上述のステップＳＡ６の制御が継続して行われる。   Next, the windmill control part 20-1 determines whether the driving | operation of the windmill 10-1 was stopped (step SA7). As a result, if the wind turbine 10-1 is not stopped, it is in a state where generated power can be obtained, and thus the control in step SA6 described above is continuously performed.

一方、風車１０−１が停止した場合には、遮断機３５が閉状態に切り替えられ、風車１０−２からの電力供給が開始される（他の風車給電モード：ステップＳＡ８）。これにより、図１０に示すように、風車１０−１の発電が停止してしまった場合でも他の風車１０−２からの電力供給により補機２５の運転を継続して行わせることが可能となる。この場合、余剰分の発電電力は二次電池２６に充電されることとなる。   On the other hand, when the windmill 10-1 stops, the circuit breaker 35 is switched to a closed state, and the electric power supply from the windmill 10-2 is started (other windmill electric power feeding mode: step SA8). As a result, as shown in FIG. 10, even when the power generation of the windmill 10-1 is stopped, it is possible to continuously operate the auxiliary machine 25 by supplying power from the other windmill 10-2. Become. In this case, surplus generated power is charged in the secondary battery 26.

続いて、他の風車１０−２の運転が停止されたか否かを判定する（ステップＳＡ９）。この結果、他の風車１０−２の運転が継続してなされていた場合には、他の風車１０−２からの補機２５に電力が供給される（ステップＳＡ８）。これに対し、他の風車１０−２の運転も停止された場合には、遮断機３５を開状態に切り替えて、他の風車１０−２との接続を遮断する。これにより、図１１に示すように、二次電池２６から補機２５に対して電力が供給されることとなる（二次電池給電モード：ステップＳＡ１０）。   Subsequently, it is determined whether or not the operation of the other wind turbine 10-2 is stopped (step SA9). As a result, when the operation of the other windmill 10-2 is continued, electric power is supplied from the other windmill 10-2 to the auxiliary machine 25 (step SA8). On the other hand, when the operation of the other wind turbine 10-2 is also stopped, the circuit breaker 35 is switched to the open state to disconnect the connection with the other wind turbine 10-2. As a result, as shown in FIG. 11, power is supplied from the secondary battery 26 to the auxiliary device 25 (secondary battery power supply mode: step SA10).

また、上記いずれかの電力供給ルートで補機２５への電力供給がなされている間において、電力系統３が復旧した場合には、風車制御部１０−１によって、電力系統３に応じた発電電力指令が生成され、この発電電力指令に基づいて発電機２３の発電電力が制御される。そして、発電機２３の発電電力が安定すると、遮断機３１が閉状態に切り替えられ、風車１０−１の系統併入が行われる。風車１０−１と電力系統３とが接続された後においては、閉状態とされている各遮断機（例えば、３２、３５、３６）が順次開状態に切り替えられ、通常運転の状態に戻されることとなる。   In addition, when the power system 3 is restored while power is being supplied to the auxiliary machine 25 through any one of the above power supply routes, the generated power corresponding to the power system 3 is generated by the windmill control unit 10-1. A command is generated, and the generated power of the generator 23 is controlled based on the generated power command. Then, when the power generated by the generator 23 is stabilized, the circuit breaker 31 is switched to the closed state, and the system integration of the windmill 10-1 is performed. After the wind turbine 10-1 and the power system 3 are connected, the circuit breakers that are closed (for example, 32, 35, and 36) are sequentially switched to the open state and returned to the normal operation state. It will be.

以上、説明したように、本実施形態に係る風車１０−１及びその制御方法並びに風力発電システム１によれば、電力系統３に停電等が発生することにより、風車１０−１が解列した場合であっても風車１０−１の発電を継続して行わせ、補機２５への電力供給を維持する。このように、風車１０−１の運転を継続して行うことにより、電力系統３が復旧した場合に、速やかに系統併入させることが可能となる。これにより、風車１０−１の系統併入の際の作業員による点検等を不要とすることができ、作業者の労力を低減させることができる。更に、風車１０−１の稼働率を向上させることができる。
また、二次電池２６を設けることにより、発電電力と補機２５の必要電力とのアンバランスを二次電池２６による充放電により吸収することが可能となる。これにより、周波数変動などにより、補機２５が停止してしまう頻度を低下させることができる。 As described above, according to the wind turbine 10-1, the control method thereof, and the wind power generation system 1 according to the present embodiment, when the wind turbine 10-1 is disconnected due to a power failure or the like in the power system 3. Even so, the power generation of the wind turbine 10-1 is continued, and the power supply to the auxiliary machine 25 is maintained. As described above, by continuously operating the windmill 10-1, when the power system 3 is restored, the system can be quickly inserted into the system. Thereby, the inspection by the worker at the time of system integration of the windmill 10-1 can be made unnecessary, and the labor of the worker can be reduced. Furthermore, the operating rate of the windmill 10-1 can be improved.
Further, by providing the secondary battery 26, it becomes possible to absorb the imbalance between the generated power and the necessary power of the auxiliary machine 25 by charging / discharging by the secondary battery 26. Thereby, the frequency which the auxiliary machine 25 stops by frequency fluctuation etc. can be reduced.

更に、自身の風車１０−１の発電が停止してしまった場合でも、他の風車１０−２からの電力供給によって補機２５を駆動させ、その上、他の風車１０−２からの電力供給も停止してしまった場合には、二次電池２６からの電力供給により補機２５を運転させる。このように、二重、三重に補機２５への電力供給の手段を設けておくことで、補機２５の運転を高い確率で維持させることが可能となる。   Further, even when the power generation of the own windmill 10-1 is stopped, the auxiliary machine 25 is driven by the power supply from the other windmill 10-2, and furthermore, the power supply from the other windmill 10-2 is performed. If the operation is stopped, the auxiliary machine 25 is operated by supplying power from the secondary battery 26. Thus, by providing means for supplying power to the auxiliary machine 25 in a double or triple manner, the operation of the auxiliary machine 25 can be maintained with high probability.

なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において上述した各実施形態を部分的または全体的に組み合わせる等して、種々変形実施が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made by combining the above-described embodiments partially or wholly without departing from the spirit of the invention. It is.

１ 風力発電システム
３ 電力系統
１０−１、１０−２ 風車
２０−１、２０−２ 風車制御部
２３ 発電機
２５ 補機
２６ 二次電池
２７ 二次電池制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind power generation system 3 Electric power system 10-1, 10-2 Windmill 20-1, 20-2 Windmill control part 23 Generator 25 Auxiliary machine 26 Secondary battery 27 Secondary battery control part

Claims (5)

風力により発電する発電機と、
前記発電機に接続された補機と、
風車制御手段と、
前記発電機と前記補機とを接続する電力線に接続可能とされた二次電池と、
前記二次電池の充放電を制御する二次電池制御手段と、
を備え、
前記発電機が電力系統から解列された場合に、前記風車制御手段は、前記発電機の発電電力を前記補機の必要電力に等しくなるよう制御し、
前記二次電池制御手段は、前記補機の必要電力と前記発電機の発電電力との差分に応じて前記二次電池の充放電を制御する風車。 A generator that generates electricity by wind power;
An auxiliary machine connected to the generator;
Windmill control means;
A secondary battery connectable to a power line connecting the generator and the auxiliary machine,
Secondary battery control means for controlling charge and discharge of the secondary battery;
With
When the generator is disconnected from the power system, the windmill control means controls the generated power of the generator to be equal to the required power of the auxiliary machine ,
The secondary battery control means is a windmill that controls charging / discharging of the secondary battery according to a difference between required power of the auxiliary machine and generated power of the generator . 他の風車との間で互いの前記補機への電力供給が可能とされた請求項１に記載の風車であって、
前記発電機による発電が停止された場合に、他の前記風車から前記補機に電力供給される風車。 The wind turbine according to claim 1 , wherein power supply to the auxiliary machines can be performed with another wind turbine,
A windmill in which power is supplied to the auxiliary machine from another windmill when power generation by the generator is stopped. 他の前記風車からの前記補機への電力供給が遮断された場合に、前記二次電池から前記補機に対して電力が供給される請求項２に記載の風車。 The windmill according to claim 2 , wherein power is supplied from the secondary battery to the auxiliary machine when power supply from the other windmill to the auxiliary machine is interrupted. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の複数の風車を備え、
複数の前記風車の出力が共通の連系点を通じて電力系統に供給される風力発電システム。 A plurality of windmills according to any one of claims 1 to 3 ,
A wind power generation system in which outputs of the plurality of wind turbines are supplied to an electric power system through a common interconnection point. 風力により発電する発電機と、前記発電機に接続された補機と、前記発電機と前記補機とを接続する電力線に接続可能とされた二次電池と、前記二次電池の充放電を制御する二次電池制御手段と、を備える風車の制御方法であって、
前記発電機が電力系統から解列された場合に、前記発電機の発電電力を前記補機の必要電力に等しくなるように制御し、前記補機の必要電力と前記発電機の発電電力との差分に応じて前記二次電池の充放電を制御する風車の制御方法。 A generator for generating electricity by wind power, an auxiliary machine connected to the generator, a secondary battery connectable to a power line connecting the generator and the auxiliary machine, and charging / discharging of the secondary battery A secondary battery control means for controlling, a windmill control method comprising:
When the generator is disconnected from the power system, the generated power of the generator is controlled to be equal to the required power of the auxiliary machine, and the required power of the auxiliary machine and the generated power of the generator are A wind turbine control method for controlling charging and discharging of the secondary battery according to a difference .
JP2012262787A 2012-11-30 2012-11-30 Windmill, control method therefor, and wind power generation system Expired - Fee Related JP6037803B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012262787A JP6037803B2 (en) 2012-11-30 2012-11-30 Windmill, control method therefor, and wind power generation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012262787A JP6037803B2 (en) 2012-11-30 2012-11-30 Windmill, control method therefor, and wind power generation system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014110658A JP2014110658A (en) 2014-06-12
JP6037803B2 true JP6037803B2 (en) 2016-12-07

Family

ID=51031007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012262787A Expired - Fee Related JP6037803B2 (en) 2012-11-30 2012-11-30 Windmill, control method therefor, and wind power generation system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6037803B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106575935B (en) 2014-07-28 2019-03-08 株式会社明电舍 The method of automatically operating of generating equipment
CN104821594A (en) * 2015-03-27 2015-08-05 国网上海市电力公司 Transformation and distribution station connected with energy storage system
CN104795840A (en) * 2015-04-24 2015-07-22 国家电网公司 System and method for improving low voltage ride through capability of wind power generation system
CN105162168A (en) * 2015-10-15 2015-12-16 国家电网公司 Wind generator system grid connection control method
CN106026175B (en) * 2016-07-08 2019-04-30 电子科技大学 A kind of time-domain matrix modeling method of full rank dual feedback wind power generation system
KR102477291B1 (en) * 2017-06-08 2022-12-13 베스타스 윈드 시스템스 에이/에스 How to Use Power Storage Units to Operate Wind Turbine During Grid Loss

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003197231A (en) * 2001-12-26 2003-07-11 Toyota Motor Corp Fuel cell power generation system and its control method
JP4704690B2 (en) * 2004-02-06 2011-06-15 株式会社日立製作所 Fuel cell power generation system
DE102004024563B4 (en) * 2004-05-18 2008-01-10 Nordex Energy Gmbh Method for generating emergency power for a wind turbine with an auxiliary generator
EP1993184B2 (en) * 2007-05-14 2024-04-24 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method of start up at least a part of a wind power plant, wind power plant and use of the wind power plant
CN102132486B (en) * 2009-02-20 2014-07-02 三菱重工业株式会社 Wind power generating apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014110658A (en) 2014-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6037803B2 (en) Windmill, control method therefor, and wind power generation system
EP1728304B1 (en) Method for operating a frequency converter of a generator and wind energy turbine having a generator operated according to the method
Xiang et al. Coordinated control of an HVDC link and doubly fed induction generators in a large offshore wind farm
CN102257721B (en) Power system frequency inertia for power generation system
EP2590304B1 (en) Wind turbine generator and wind turbine
KR102607778B1 (en) black start restoration
JP5276718B2 (en) Wind power generation system and wind power generation apparatus
JP5836401B2 (en) Wind power generation system
KR20100049112A (en) Aerogenerator system
CN101207313B (en) Electric generating apparatus with combined generator and power generation method thereof
CA2759430C (en) Electrical energy-generating installation driven at variable rotational speeds, with a constant output frequency, especially a wind power installation
US9551323B2 (en) Power plant control during a low voltage or a high voltage event
CN102066748A (en) Wind turbine operation method and system
JPWO2012147118A1 (en) Wind power generation system, apparatus using wind power generation system, and operation method thereof
CN103375350A (en) Wind turbine with a primary and a secondary generator and method of operating such wind turbine
JP2015516790A (en) Electric unit for pumped storage power plant
JP2014128157A (en) Wind power generation facility, and operation method for the same
CN109083816B (en) Method for retrofitting a wind turbine
EP2017953A2 (en) Variable speed drive system
US10823148B2 (en) Wind turbines and methods
CN108181588B (en) Offshore wind power engineering power-receiving starting load test method
WO2016167816A1 (en) Dynamic wind turbine energy storage device
EP4191055A1 (en) A method for operating a wind farm and a wind farm
Blasco-Gimenez et al. Voltage and frequency control of SG based wind farms with uncontrolled HVDC rectifier
Yao et al. Operation and coordinated control for a multivoltage-level DC grid with large offshore wind farms integrated

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150625

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160303

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160315

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160516

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: 20161004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161101

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6037803

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees