JP6184409B2 - 風力発電装置の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、風力発電装置の運転方法並びに風力発電装置及び複数の風力発電装置を含むウインドパークに関する。

風力発電装置及びその運転方法は十分に知られている。図１はゴンドラ（ナセル）及び発電機を備えたタワーを有するそのような風力発電装置を例示する。ゴンドラは、発電機によって電流を生成するために、風によって動かされるロータブレードを有するロータを含む。

通常は、風力発電装置は、風の運動エネルギを電気エネルギに変換し、電流として電気ネットワーク（簡略化して電気ネット又は単にネットと称されることもある。）に供給するために使用される。現在、風力発電装置は運用されており、電気ネットを支援するために使用されることも可能である。とりわけ、電流の供給をインバータを介して実行する風力発電装置は、ネットにおける変化に対し極めて迅速に応答することができるという能力によって特徴付けられる。

ネット支援は、ネットにおけるその都度の状況に依存して、例えば、とりわけネットに短期間のエネルギ過剰供給がある場合、風力発電装置−又は相応に複数の風力発電装置を含むウインドパーク−がネットに供給すべき電力を低減することを意味し得る。反対に、短期間のエネルギ過小供給（供給不足）が予期される場合にも、即ちとりわけ消費電力即ち引き出される電力が短期間にとりわけ急激に増加することが予期される場合、風力発電装置又はウインドパークが追加的な電力を極めて短期間に電流ネットに供給することも可能である。これは、例えば、この予期において、風力発電装置又はウインドパーク全体が低減された電力（出力）で運転されること、即ち予期される事象の発生の前に、関連する風力発電装置の構成（設計）及び支配的風に基づき可能であろうより少ない電力がネットに供給されることによって可能になる。

ＤＥ １００ ２２ ９７４ Ａ１ ＤＥ １０３ ００ ７３３ Ｂ３ ＥＰ ２ ２７５ ６７４ Ａ２ ＤＥ １０ ２０１０ ０２６ ２９９ Ａ１

ネットの支援のための最初の提案は、例えば、公開公報ＤＥ １００ ２２ ９７４において提案されている。これによれば、供給される電力を、ネットにおける電力の過剰又は過小供給の指標であり得るネットの周波数に依存して低減することが提案された。しかしながら、そのような電力低減は、当該電力低減によって、支配的風の場合に供給可能であるよりも少ない電力がネットに供給されるという欠点を有する。換言すれば、電力（出力）の不完全な供給（即ち供給損）が生じる。風力発電装置の経営者（運営者）は、しばしば、供給損（損失電力）が補償されること又は少なくとも相応の補償（金）を受け取ることを要求する。例えば、ドイツにおいては、再生可能エネルギ法（ＥＥＧ）に基づき２０００年以降、以下の調整（Anpassung）によって、風力発電装置のような再生エネルギ源から利用可能な電力に報酬を支払うことが、ネットの経営者（運営者）に義務付けられている。

そのため、風力発電装置の場合、ネット経営者が過大に補償を行ったり風力発電装置経営者が過小に補償を受けたりしないようにするために、利用可能な電力を正確に求める（決定する）ことが問題となる。しかしながら、支配的風から利用可能である電力より少ない電力をネットに供給する風力発電装置は、制限的（抑制的）に運転される。従って、そのように多くの電力がその都度支配的な風から取り出される最適運転点は、制限的に運転される風力発電装置の場合、仮想の運転点である。

原理的に、個々の風力発電装置に１つの最適運転点を割り当てることが可能である。しかしながら、これは、風速の正確な測定を前提としているため、様々な理由から、しばしば、理論的な、少なくとも極めて不正確な可能性である。現代の風力発電装置は大きなロータ径を有する。例えば、エネルコンのＥ１２６は、１２６ｍのロータ径を有する。この場合、ロータの回転面積は凡そ１０，０００ｑｍ（ｍ^２）である。この１０，０００ｑｍ（の面）においては、突風や風速のその他の時間変化を別としても、実際には、風速は均一ではない。１２６ｍのロータ径は、回転領域の高低差が１２６ｍであることを、同時に意味する。従って、関連する風力発電装置の利用可能な電力を求めるための風速測定の利用は、不適当とはいえないまでも、少なくとも問題がある。ハブの高さが１３７ｍの場合、ロータが効力を有する高低差は７４−２００ｍである。原理的には、風力発電装置のロータは、関連する風速を把握する（検出する）ための唯一適切な手段である。

一般的には、ＤＥ １０３ ００ ７３３ Ｂ３、ＥＰ ２ ２７５ ６７４ Ａ２、ＤＥ １００ ２２ ９７４ Ａ１及びＤＥ １０ ２０１０ ０２６ ２９９ Ａ１が参照されるべきである。

従って、本発明の課題は、上述の問題の少なくとも１つに取り組むこと、とりわけ解決することである。とりわけ、可及的に正確かつ確実に（高信頼性を以て）電力差、即ち実際に生成される電力と所与の条件に基づき最大に生成可能な電力（最大生成可能電力）との間の電力差の維持（einhalten）、導出ないし実行（fuehren）及び／又は検出（把握）をする方策の創生が望まれる。生成電力ないし最大生成可能電力は、とりわけ、給電のために風力発電装置によって供給されるないし供給され得る電力を意味する。少なくとも、代替的方策が見出されることが望まれる。

本発明により、請求項１の方法が提案される。これにより、風から電力を生成するための風力発電装置の運転方法において、風力発電装置が選択的に第１又は第２運転モードで運転されること、即ち２つの運転モードで運転可能であることが提案される。第１運転モードは、風力発電装置が、支配的風及び当該風力発電装置の構成（ないし設計：Auslegung）に基づいて可能な限り多くの電気エネルギないし電力を生成する運転モードである。念のためにいえば、エネルギは自然に生成され得るのではなく、変換され得るものである。尤も、便宜上、そのような変換をエネルギ生成と称している。第２運転モードは、風力発電装置が、第１運転モードの場合より少ない電力を生成する運転モードである。

風力発電装置を第１運転モードで運転するために第１調整パラメータセットが使用され、第２運転モードでは相応に第２調整パラメータセットが使用される。従って、この第１又は第２調整パラメータセットは、風力発電装置を風速に依存して制御するためにその都度使用される。例えば、各運転パラメータセットは（１つの）運転特性曲線を規定し得る。運転パラメータセットに基づいて風力発電装置が風速に依存して運転されることは、必ずしも−それは可能ではあろうが−そのために風速が測定されることを意味しない。寧ろ、風速はしばしば風力発電装置の応答を経てからようやく検出され又はこれを介して入り込む。風力発電装置の運転挙動のそのような例示の運転特性曲線を介して風速はしばしば割り当てられ得るが、風速がそれにも拘らず値として既知ではない又は少なくとも既知である必要がないこともしばしばあり得る。

風力発電装置が第２運転モードで運転される場合、即ち低減された電力（出力）で運転される場合、第１調整パラメータセットによる最大生成可能電力又はこの最大生成可能電力と実際に生成される低減される電力との差としての差電力が計算される。この計算は第２調整パラメータセットに依存して実行される。これは、第２調整パラメータセットが、とりわけ実際の（風力発電）装置挙動、即ち例えば調整されている（現出している）ロータ回転数及び／又は調整されている（現出している）生成電力、を更に考慮して計算されることを意味する。とりわけ、この計算には、実際の風速は入り込まない又は有意には入り込まない。

追加的に又は代替的に、第２調整パラメータセットは所望の電力低減、即ち風力発電装置によって生成されるべき電力が風力発電装置によってそのとき最大生成可能電力に対し低減されるべき分の電力低減、に依存して選択される。この場合、基本的に、同じ思想、即ち選択される第２調整パラメータセットが情報、とりわけ最大生成可能電力と比較しての生成可能な電力についての正確な情報、を反映するという思想、を基礎としている。

その限りにおいて、第１運転モードと第２運転モードとが区別されること、及び、第１運転モードは通常は少なくとも具体的な風力発電装置に対し（１つの）固定的な調整パラメータセットに基づいて行われることも強調されるべきである。第２運転モードは、有利には変更可能ないし選択可能な他の調整パラメータセットに基づいて行われる。かくして、例えば、第２調整パラメータセットは、電力が最大生成可能電力に対して、例えば１０％のような相対値又は例えば２００ｋＷのような絶対値だけ、低減されている場合についての調整パラメータセットであり得る。かくして、種々異なる電力低減に対し、それらが絶対値、相対値又はその他の態様の何れで与えられるものであっても、種々異なる調整パラメータセットを使用することができる。

例えば、第２調整パラメータセットとして、生成電力が最大生成可能電力より３００ｋＷだけ少ない場合のものが使用される場合、差電力が３００ｋWであること、即ち、その時点で３００ｋWについて相応の補償に該当し得る（補償対象となり得る：faellig）ことが、選択された第２調整パラメータセットのみに基づいて明確である。勿論、このことは、風力発電装置がそもそも例示された３００ｋWで運転可能である程、即ち、第２運転モードでそもそも電力が生成される程多くの風が存在することを前提としている。これらの考慮は、その他の点では、安全のためのシャットダウン（Sicherheitsabschaltung）及びその他のシャットダウンに対しても当然一緒に考慮される必要がある。

例えば、相対電力差（例えば最大電力の下２０％まで）が割り当てられた調整パラメータセットが使用される場合、差電力は、変更可能であり、また、生成電力を考慮して決定される必要がある。風力発電装置がこの例示的第２調整パラメータセットの場合に８００ｋＷを生成する場合、最大生成可能電力は１ＭＷである。

従って、有利には、本発明の方法は、第２調整パラメータセットに対し、支配的風及び風力発電装置の構成（ないし設計）に基づいてその都度第１調整パラメータセットにより最大に生成可能な電力（最大生成可能電力）が割り当てられることを特徴とする。

有利には、第１及び／又は第２パラメータセットに対し、第１又は第２運転特性曲線が割り当てられ、又は、パラメータセットは（１つの）運転特性曲線、とりわけ回転数−電力（出力）特性曲線を定める。

回転数−電力特性曲線を介した風力発電装置の調整は、とりわけ部分負荷領域、即ち風力発電装置の構成（ないし設計）から定まる定格出力が支配的風速が原因で生成されることができない領域、に関連する。ロータブレード角が調整可能に構成された可変速型風力発電装置の場合（なお、本願においては一般的にこのタイプの風力発電装置を想定している）、部分負荷領域においては、しばしば、一定のロータブレード角に調整される。この場合、風力発電装置は風及び調整可能なロータブレード角に基づいて回転し、この回転数が検出される。そして、記憶された回転数−電力特性曲線に基づいてこの回転数に割り当てられた電力に調整される。この調整される従って供給される電力は相応に発電機を介してロータを制動するため、この電力はロータ回転数に影響を及ぼす。ここで単なる一例として言及すれば、ロータ回転数が更に上昇すれば、ロータ回転数がそれ以上上昇しない運転点が見出されるまで、電力も更に増大する。この場合、これは、回転数及び電力によって規定されかつ記憶（ないし経過）された回転数−電力特性曲線において再び見出される運転点に相応する。このようにして、原理的に連続的に運転点は調整され、場合によっては変動する風速に追従する。この場合、ここで説明した方法は、風速の明確な（直接的な）測定を必要とせず、回転数の検出及び電力の調整を介してのみ実行されるが、電力はそれによって検出されることも勿論ある。

有利には、そのような又は他の適切な風力発電装置制御について、第１調整パラメータセットに対して第１ロータブレード角が、第２調整パラメータセットに対して第２ロータブレード角が使用され、相応に調整される。変化可能でもあり得又は種々異なる第２調整パラメータセットに対し異なったものでもあり得る第２ロータブレード角が第１ロータブレード角の場合より風からより少ない電力を利用できると仮定すると、これにより、電力低減が達成され得る。有利には、第２調整パラメータセットのロータブレード角は、小さいＣＰ値を有する。有利には、風力発電装置は、第２運転モードにおいて、より小さい効率で運転される。即ち、第２運転モードでは、（風から）取り出される電力に対する生成電力の割合は、より悪いないしより小さい。このことは、例えば、より悪いないしより小さいＣＰ値を有するロータブレード角の使用によって達成することができる。

有利には、第１調整パラメータセットによって生成可能であり、第２調整パラメータに割り当てられる電力は、比較測定法（Vergleichsmessung）、内挿法及び／又は外挿法によって完全に又は部分的に予め検出される。とりわけ、第１調整パラメータセット及び第２調整パラメータセットによる（風力発電）装置挙動の測定が行われる。これは、例えば、風力発電装置が同じ風条件において第１調整パラメータセットによっても第２調整パラメータセットによっても順次（連続的に）運転され、それにより関係（複数）が形成されるよう実行することができる。これは、正確性及び信頼性の向上のために反復することが可能であり、また、種々異なる風条件に対し相応に実行され、同様に反復することが可能である。中間値（Zwischenwerte）は内挿法又は外挿法によって求めることができる。

他の又は補充的バリエーションは、ＣＰ値をロータブレード角に応じて正確に検出（把握）することないしそれに関して結果として得られる（風力発電）装置挙動を正確に検出（把握）することである。かくして、例えば第１調整パラメータセットのロータブレード角のＣＰ値（複数）の対比を介して、第２調整パラメータセットに応じて１又は複数のＣＰ値に関係付けることができる。この場合、ＣＰ値は―単純化して言えば―ロータブレードの作用効率（Wirkungsgrad）を規定するが、この作用効率従ってＣＰ値はロータブレード角に依存する。第１調整パラメータセットと第２調整パラメータセットの間の電力の所定の関係を維持するためには、第２調整パラメータセットのロータブレード角‐たとえこれが部分負荷領域に関係する場合であっても‐一定でないことが有意義であり得る。従って、例えば、第１運転モードのための第１調整パラメータセットが、部分負荷領域に対し、一定のロータブレード角即ち最適なロータブレード角で得られ、第２運転モードのための第２調整パラメータセットが可変のロータブレード角で得られるであろう。従って、第２調整パラメータセットのロータブレード角は風速に応じて可変であろうが、この場合も、風速の測定を不可欠とする必要はない。

有利には、風力発電装置の挙動は、とりわけ部分負荷領域において、１又は複数のロータブレード角に依存して求められる。有利には、これから、１又は複数の調整パラメータセット、とりわけ回転数−電力特性曲線が、可能な第２調整パラメータセットとして、形成される。これは、この場合、所望の要求に応じて、とりわけ所望の電力低減に応じて、選択可能である。

一実施形態において、ロータブレード角の相応の変更によって部分負荷領域におけるＣＰ値を予め設定される値だけ又は予め設定される他の態様で低下させ、それに対応するロータブレード角ないしそれに対応するロータブレード角特性曲線を記録することが提案される。かくして、例えば、部分負荷領域においても、低下されたＣＰ値に対し、風速に依存する（風速依存）ロータブレード角特性曲線が記録及び使用されることができる。そのような記録されたロータブレード角ないしロータブレード角特性曲線を、その都度の低減された運転点の最小のロータブレード角と見なすことも可能である。

ここで説明した電力低減は、とりわけ部分負荷領域において効果的かつ有益である。なぜなら、この場合、最大生成可能電力についての困難な情報を得ることができるからである。それにも拘らず、全負荷領域においても有意な利用可能性が生じる。とりわけ、（出力）低減されて運転される風力発電装置の場合、実際の運転が第２運転モードで実行されている場合に、風力発電装置が全負荷領域において第１運転モードで運転されるであろうか否かについては、最早必ずしも認識可能ではない。最後に、一般的に、風力発電装置を運転することによって初めて、風力発電装置が全負荷領域の状態にあるか否かないし支配的風が風力発電装置が全負荷領域で作動可能な範囲にあるか否かについて、そもそも認識される。

更に、風から電力を生成するための風力発電装置が提供される。この風力発電装置は、上述の実施形態の何れかに応じた本発明の方法によって運転されるよう構成されている。とりわけ、風力発電装置は、上述の実施形態の何れかに応じた少なくとも１つの方法を実行するためのマイクロコントローラ又は他の計算ユニットを有する。有利には、個々の風力発電装置に対し、設置部位に依存して異なるパラメータセットが割り当てられること又は現場で初めて生成されることができる。とりわけ、複数の調整パラメータセットは、例えば、実質的に構成同一であるが種々異なる設置場所に設置された複数の風力発電装置に対して異なることが可能である。かくして、とりわけ空気の密度及び／又は湿度は、（風力発電）装置挙動に対し影響を及ぼし、従って場合によっては、種々異なる運転モードの相互関係に影響を及ぼす。

更に、複数の風力発電装置を含むウインドパークが提案される。このウインドパークは、上述の風力発電装置を少なくとも１つ含み、とりわけ専らそのような風力発電装置から構成される。これにより、大規模な供給電力を、従って大規模な制御電力をも、調達することができ、その際、場合によっては生成され得る差電力を計算することができる。

有利には、１つの（ウインド）パークの複数の風力発電装置の複数の調整パラメータセットが相互に関連付けられ、その結果、例えば、ある１つの風力発電装置の装置挙動、とりわけその供給電力、及びそこで使用される調整パラメータセットの知識から、他の（１つの）風力発電装置の最大に生成される電力を導出することができる。

ここに、本発明の好ましい実施の態様を示す。
（態様１）風から電力を生成するための風力発電装置の運転方法において、
前記風力発電装置は、選択的に第１又は第２運転モードで運転され、
前記風力発電装置は、前記第１運転モードにおいて、支配的風及び風力発電装置の構成に基づいて可及的に多くの電力を生成し、かつ、
前記風力発電装置は、前記第２運転モードにおいて、前記第１運転モードの場合よりも少ない電力を生成すること、
前記風力発電装置は、前記第１運転モードにおいては第１調整パラメータセットによってかつ前記第２運転モードにおいては該第１調整パラメータセットとは異なる第２調整パラメータセットによって制御されること、ここに、前記第１調整パラメータセットは第１運転特性曲線を第１回転数−電力特性曲線として規定し、前記第２調整パラメータセットは第２運転特性曲線を第２回転数−電力特性曲線として規定すること、及び
前記風力発電装置が前記第２運転モードで運転される場合、前記第１調整パラメータセットによって最大に生成可能な電力又はこの最大に生成可能な電力と前記第２運転モードにおいて実際に生成される電力との間の差としての差電力が、前記第２調整パラメータセットに依存して、求められ、及び
前記第２調整パラメータセットは、前記風力発電装置によって生成されるべき電力が、前記第１運転モードにおいて前記風力発電装置によって最大に生成可能な電力と比べてより少なくなるよう、所望の電力低減に依存して選択され、
かくして、種々異なる電力低減に対し種々異なる調整パラメータセットが使用され、該調整パラメータセットでは生成電力は最大に生成可能な電力未満であり、差電力の大きさは選択された第２調整パラメータセットのみに基づいて明確であり、及び、
差電力は補償される又は制御備蓄のための予備保有電力として使用されることが好ましい。
（態様２）該方法は風速を測定することなく回転数及び電力の検出を介して実行されることが好ましい。
（態様３）上記の方法において、前記第２調整パラメータセットには、支配的風及び風力発電装置の構成に基づいて前記第１調整パラメータセットによって最大に生成可能な電力が割り当てられることが好ましい。
（態様４）上記の方法において、前記風力発電装置はロータブレード角が調整可能なロータブレードを有すること、及び
風速が定格風速未満である部分負荷領域においては、前記第１調整パラメータセットは前記第２調整パラメータセットとは異なるロータブレード角を使用することが好ましい。
（態様５）上記の方法において、前記第１及び前記第２調整パラメータセットは、前記風力発電装置が前記第２運転モードにおいて前記第１運転モードの場合よりもより低い効率で運転されるよう構成されることが好ましい。
（態様６）上記の方法において、前記第２調整パラメータセットは前記第１調整パラメータセットの場合よりもより小さいｃｐ値のロータブレード角に基づくことが好ましい。
（態様７）上記の方法において、前記第２調整パラメータセットに割り当てられる前記第１調整パラメータセットによって生成可能な電力は、全体的に又は部分的に、比較測定法（Vergleichsmessungen）、内挿法及び／又は外挿法によって予め求められることが好ましい。
（態様８）上記の方法において、前記部分負荷領域における前記風力発電装置の挙動は１又は複数のロータブレード角に依存して求められ、この前記部分負荷領域における前記風力発電装置の挙動から、回転数−電力特性曲線を含む１又は複数の調整パラメータセットが第２調整パラメータセットとして作成されることが好ましい。
（態様９）風から電力を生成するための風力発電装置であって、
該風力発電装置は、態様１又は２に記載の方法によって運転されるよう構成されること、
該風力発電装置は、少なくとも態様１又は２に記載の方法を実行するマイクロコントローラを有することが好ましい。
（態様１０）態様９の複数の風力発電装置を含むウインドパークも好ましい。
更に、本発明の好ましい実施の形態を示す。
（形態１）上記の課題を解決するために、本発明の第１の視点により、風から電力を生成するための風力発電装置の運転方法が提供される。この方法においては、
前記風力発電装置は、選択的に第１又は第２運転モードで運転され、
前記風力発電装置は、前記第１運転モードにおいて、支配的風及び風力発電装置の構成に基づいて可及的に多くの電力を生成し、かつ、
前記風力発電装置は、前記第２運転モードにおいて、前記第１運転モードの場合よりも少ない電力を生成すること、
前記風力発電装置は、前記第１運転モードにおいては第１調整パラメータセットによってかつ前記第２運転モードにおいては該第１調整パラメータセットとは異なる第２調整パラメータセットによって制御されること、ここに、前記第１調整パラメータセットは第１運転特性曲線を第１回転数−電力特性曲線として規定し、前記第２調整パラメータセットは第２運転特性曲線を第２回転数−電力特性曲線として規定すること、及び
前記風力発電装置が前記第２運転モードで運転される場合、前記第１調整パラメータセットによって最大生成可能電力又はこの最大生成可能電力と前記第２運転モードにおいて実際に生成される電力との間の差としての差電力が、前記第２調整パラメータセットに依存して、求められ、及び
前記第２調整パラメータセットは、前記風力発電装置によって生成されるべき電力が、前記第１運転モードにおいて前記風力発電装置によって最大生成可能電力と比べてより少なくなるよう、所望の電力低減に依存して選択される。
（形態２）上記の方法において、前記第２調整パラメータセットには、その都度支配的風及び風力発電装置の構成に基づいて前記第１調整パラメータセットによって最大生成可能電力が割り当てられることが好ましい。
（形態３）上記の方法において、前記風力発電装置はロータブレード角が調整可能なロータブレードを有すること、及び
風速が定格風速未満である部分負荷領域においては、前記第１調整パラメータセットは前記第２調整パラメータセットとは異なるロータブレード角を使用することが好ましい。
（形態４）上記の方法において、前記第１及び前記第２調整パラメータセットは、前記風力発電装置が前記第２運転モードにおいて前記第１運転モードの場合よりもより低い効率で運転されるよう構成されることが好ましい。
（形態５）上記の方法において、前記第２調整パラメータセットは前記第１調整パラメータセットの場合よりもより小さいｃｐ値のロータブレード角に基づくことが好ましい。
（形態６）上記の方法において、前記第２調整パラメータセットに割り当てられる前記第１調整パラメータセットによって生成可能な電力は、全体的に又は部分的に、比較測定法（Vergleichsmessungen）、内挿法及び／又は外挿法によって予め求められることが好ましい。
（形態７）上記の方法において、前記部分負荷領域における前記風力発電装置の挙動は１又は複数のロータブレード角に依存して求められ、これから、回転数−電力特性曲線を含む１又は複数の調整パラメータセットが、可能な第２調整パラメータセットとして作成されることが好ましい。
（形態８）上記の課題を解決するために、本発明の第２の視点により、風から電力を生成するための風力発電装置が提供される。該風力発電装置は、上記形態１又は２の方法によって運転されるよう構成され、及び、該風力発電装置は、少なくとも上記形態１又は２方法を実行するマイクロコントローラを有する。
（形態９）上記の課題を解決するための本発明の第３の視点により、上記形態８の複数の風力発電装置を含むウインドパークも有利に提供される。
以下に、本発明の実施例を添付の図面を参照して例示的に説明する。

風力発電装置の一例の斜視図。 一時的に電力が低減された様子を示す電力時間グラフの一例の模式図。 時間に依存する風速推移及び関連する電力の推移一例の模式図。 種々異なるロータブレード角に基づく種々異なるＣＰ値についての電力と風速の関係の一例の模式図。 風速に依存する種々異なるロータブレード角についての２つの可能な電力推移の例。

以下において、同じ参照符号ないし同じ変数記号が種々異なる具体的運転状況に使用されることがあるが、原理的に同じ要素、物理量又は調整に関連することもある。

図１は、本発明の方法が実行される原理的に既知の風力発電装置の一例を示す。ロータブレードはそのロータブレード角を調整することができる。

図２は、（１つの）風力発電装置によって最大に生成され得る電力を所定の値だけ低減するという基本的目標を模式的かつ理想的に示す。そのため、最大の電力が風力発電装置によって生成される第１運転モードのための電力Ｐ_１即ち支配的風条件に基づき生成可能な電力が、実線によって示されている。これは定格出力未満の場合もある。Ｐ_２が付され破線で示された電力特性曲線は、図２において例示的に１０％として与えられた低減された値で風力発電装置が運転される風力発電装置の第２運転モードを示す。これは、時点ｔ_１から実行される。Ｐ_１とＰ_２の間のこの差電力は、風力発電装置が第２運転モードにおいて電力（出力）Ｐ_２で運転される場合、この差電力を例えば補償可能にするために又はこの差電力を予め設定可能にするために、求められる（決定される）べきものである。

図３は、実際の条件下であるが一般的に一定の風速を前提とすることができない従って一定の電力（出力）も前提とすることができない場合の模式的一例を示す。風速Ｖ_Ｗは、図３では、時間ｔについてプロットされている。問題点を模式的に示すために、風速Ｖ_Ｗは高さ（大きさ、縦軸）において変化する。

Ｐ_１として、どの電力が支配的風Ｖ_Ｗに基づいて関連する風力発電装置によって最大に生成可能あり得るかを規定する電力（出力）特性曲線が示されている。原理的に、風速と該風速により生成可能な電力との間には３乗の関係がある。この非線形的関係は図３において想起（反映）されるべきである。それにも拘らず、図３は、問題点を分かり易くするために、電力推移Ｐ_１を模式的にしか示していない。時点ｔ_１において、低減電力Ｐ_２への最大生成可能電力Ｐ１の低減が実行される。実行された低減はΔＰで示されている。

図３は、風が変動する場合従って生成電力が変動する場合における差電力の決定は困難であることを明示している。

部分負荷領域においても種々異なるロータブレード角即ちα１、α２又はα３を調整することが、１つの解決策として提案される。図４は、この場合、風速に依存した及びロータブレード角の選択に依存した生成可能電力の種々異なる高さ（大きさ）を明示している（なお、この場合もロータブレード角α１、α２及びα３は例示的に示したに過ぎない）。これに応じて、各ロータブレード角に対し夫々異なるＣＰ値が割り当てられる。この場合、ロータブレード角α１に対しＣＰ値ＣＰ１＝１００％、即ち最大に生成可能なＣＰ値が仮定される（割り当てられる）。ロータブレード角α２は、これに対し少々変化されており、少々低減されたＣＰ値即ちＣＰ２＝９０％を有する。従って、ＣＰ２はＣＰ１の値の９０％程度のところにあるが、ＣＰ１は、この場合、ベース（基準）として設定される。更に例示的に示したロータブレード角α３のための推移に対し、ＣＰ３＝４０％が与えられている。

従って、図４は、風速に依存して、種々異なる電力が調整されたロータブレード角に応じて達成可能であることのみならず、少なくとも既知の関係を前提とすることができることを模式的に示している。尤も、場合によっては、そのような関係は、具体的（風力）発電装置に対して決定される必要がある。勿論、この場合も、風速が時間や場所に応じて同一ではないことを考慮すれば、小さなずれが生じることはあり得る。

それにも拘らず、電力を風速に依存して種々異なるロータブレード角に全く良好に割り当てることは可能である。相応に、あるロータブレード角、例えばα２、の場合のある電力から、ロータブレード角α１に調整する場合の状況において生成され得るであろう電力を導出（推計）することは可能である。

相応の変換の一例が、２つの可能な風速依存電力特性曲線を示す図５に明確に示されている。これら２つの特性曲線即ちロータブレード角α１に割り当てられた特性曲線及びロータブレード角α２に割り当てられた特性曲線は、風力発電装置が起動（スイッチオン）されかつ部分負荷領域の始点を定める風速V_ＷＥｉｎで開始する。そして、これら２つの電力特性曲線は、部分負荷領域の終点を定める定格風速Ｖ_ＷＮまで増加する（従って、部分負荷領域はV_ＷＥｉｎとＶ_ＷＮの間にある。）。これら２つの特性曲線の図示の線形推移は単に一模式例を示したに過ぎない。α２についての電力特性曲線は、風力発電装置が低減（抑制）されて運転される第２運転モードに関する。ロータブレード角α１についての特性曲線は、非低減（非抑制）運転に関する。かくして図示の例においては、全負荷領域に対しては即ちＶ_ＷＮより大きい風速に対してはほぼ一定であるが、部分負荷領域に対してはその都度の電力について比例的である差電力ΔＰが示されている。

図５は、調整されたロータブレード角に依存して２つの特性曲線が形成可能であることを模式的に示そうとするものである。これらの特性曲線は風速に依存してプロットされているが、原理的には既知である。例えばロータブレード角α２についての特性曲線上で電力点を調整すると、他方の特性曲線の対応する運転点は直接的に求めることができる。なぜなら、これら２つの特性曲線は既知だからである。これのための一例として、ロータブレード角α２の使用のための運転点Ｂ２とロータブレード角α１のための特性曲線の対応する運転点Ｂ１が記載されている。それゆえ、運転点Ｂ２に調整されれば、運転点Ｂ１従って最大生成可能電力が直接的に求められることないし特性曲線から読み取ることができる。風速Ｖ_Ｗに依存して記述を行っているが、基礎となる風速の明確な知識ないし指定は必要ではない。従って、風速の知識なしでも運転点Ｂ２に調整することができ、運転点Ｂ１を求める（計算する）ことができ、それらから差電力ΔＰが直接的に得られる。

従って、ネット経営者（運営者）の要求に、即ち、クリティカル（危険）なネット状況、とりわけ周波数過小の場合に、ネット支援のために再び放出（供給）されることが可能な、実際の供給有効電力の（に対する）パーセント（表示での）割合の有効電力を予備的に保有（予備保有）する（vorhalten）ことに、有利な態様で応じることができる。更に、以下に、例示的に補充説明をする。

有効電力を実際の供給電力に依存して予備保有することは、部分負荷領域にある（で運転中の）風力発電装置の場合、困難である。装置の下方制御（Abregeln）によって、該装置に関する空気力学的関係（状態）は変化するが、これにより、実際の風速の検出及びそれから得られる可能な供給電力は場合によりほぼ不可能になる。

装置即ち風力発電装置の作為的に目標を定めて制御される効率の悪化（低下）によって、装置レベル及びウインドパークレベルにおける有効電力の予備保有電力（Wirkleistungsvorhalteleistung）が、部分負荷領域においても達成されること、場合によっては保証されることができる。定格負荷運転では、最大電力の制限によって、蓋設定（上限設定：Deckelung）従って備蓄の準備が行われる。

それゆえ、ＳＣＡＤＡシステムを介した中央制御によって、風力発電装置（複数）の全体が予備保有電力で運転されることができる。備蓄電力の放出（供給）は、例えばネット周波数を基礎とすること、かくしてネット周波数を用いて決定することができる。ネット周波数は、原理的に、ネット全体のどこでも同一であり、緊迫的な過小周波数は、崩壊しつつある電気ネットワークのシグナルである。

部分負荷領域における効率悪化（低下）は、最小のブレード角の目標を定めた設定によって、従って、部分負荷領域におけるロータブレード角の目標を定めた設定によって達成される。装置集団の場合に装置タイプ当り又はブレードプロファイル（翼形）当り一度だけで、場合によっては個別装置当たり一度だけで、最小ブレード角に対する回転数依存特性曲線（複数）が求められるが、これらの特性曲線は夫々のパーセント表示による予備保有電力を反映（対応）している。この予備保有電力は、その限りにおいて、最大生成可能電力と、予備保有電力を準備する場合に低減される電力との間の差電力として理解することないしそのように称することも可能である。

提案した解決策は、その限りにおいて、コスト節約的に利用することができる。なぜなら、場合によっては、必要となるソフトウェアのコストを一度限りにすることができるからである。

ほぼすべてのネット経営者（運営者）がこれまでのところ、装置（複数）が電力変動によるネットの周波数変動に自動的に応答すること又は応答可能であることを要求していることについて、言及するべきである。ネット経営者（運営者）の設定基準（準則：Vorgaben）は極めて多種多様であり得るため、多数の新たなパラメータを導入することが必要となり得るが、これらのパラメータは、この場合、例示的に又は部分的に装置ディスプレイのみにおいて設定可能である。

本発明の一実施形態に応じてプログラムを使用する場合、まず、大抵のネット経営者（運営者）の要求を満たす周波数依存電力制御の初期化が自動的に一度だけ実行される。尤も、ネット経営者（運営者）と共同で各（風力発電）装置に関し、調整が当該ネット経営者（運営者）の要求に従っているか否かを検査することが必要になり得る。

（風力発電）装置のディスプレイにおいて、周波数制御をスイッチオン及びスイッチオフすることも可能である。周波数制御がスイッチオンされると、（風力発電）装置が動的又は静的に周波数偏差に応答するべきか否かを選択することができる。

動的制御の場合、（風力発電）装置の電力（出力）は、予め設定された周波数が超過されると、所定の勾配（傾斜）―従って例えば毎秒所定のパーセント値―で低減され、或いは、周波数が再び限界値を下回ると再び増加される。

静的制御の場合、電力（出力）は、調整されている周波数限界値及びそれに属する電力に応じて、周波数に比例して制御される。

ネット経営者（運営者）のなかには、いわゆる「戻り周波数（Rueckkehrfrequenz）」を要求するものもある。これは、一般的に、定格周波数をごく僅かだけ超過している。この戻り周波数を考慮する場合、（風力発電）装置は、周波数上昇の際、先ず電力（出力）をただ低減だけする。そして周波数が再び戻り周波数を下回ってから初めて、電力（出力）は再び増加される。戻り周波数は、最上（最大）の制限（限界）制御周波数（Abregelfrequenz）より大きく調整されると、効果がなくなる（無意義化する）。

更に、周波数制御が定格又は実際の（風力発電）装置電力（出力）に依存して実行されるべきかについて決定することができる。基準点として定格電力（出力）が選択される場合、周波数依存電力（出力）制御のすべての目標値がこの電力（出力）に関連付けられる。これは、（風力発電）装置が例えば５１Ｈｚでまだ５０％電力を生成すべき場合、定格電力が２ＭＷであれば、１，０００ｋＷのＰ−ＭＡＸ（ｆ）に相当するであろうことを意味する。これに対し、（風力発電）装置が弱い風のために５００ｋＷでしか運転されない場合、これは（風力発電）装置電力（出力）に影響を及ぼさないであろうし、従って、（風力発電）装置は周波数制御に寄与しないであろう。

基準点として実際の装置電力が選択される場合、周波数制御が開始する瞬間において、装置電力は１００％値として記憶される。更なる周波数上昇の際に、Ｐ−ＭＡＸ（ｆ）はこの値に関連付けられる。これは、上述の例の（風力発電）装置が５１Ｈｚで２５０ｋＷしか生成しないであろうこと、及び、そのため風量（Windangebot）に依存することなくネット周波数の安定化のために寄与するであろうことを意味する。

周波数制御の１つのポイントは、部分的に既に説明したいわゆる予備保有電力（Vorhalteleistung）である。この場合、（風力発電）装置は、定格周波数の領域において、低減された電力（出力）で運転される。これは、定格風の場合、Ｐ−ＭＡＸの制限によって行われる。部分負荷領域では、（風力発電）装置は、要求される制御備蓄（Regelreserve）を規定するブレード角で運転される。従って、ブレード角から、制御備蓄を読み取ることができる。ここで、ネット周波数が例えば４９．５Ｈｚのような所定の値より低下すると、（風力発電）装置は自動的に電力（出力）を増加し、それによって、ネット周波数を支援する。この予備保有電力は、稀な場合にのみ利用されるオプションである。（風力発電）装置が、常時、電力を予備保有する必要がある場合、これは、場合によっては大きな収益損失を意味する。アクティブな（ウインド）パーク制御の場合、予備保有電力は、（ウインド）パークコンピュータによって予め設定することも可能である。

Claims (10)

1. 風から電力を生成するための風力発電装置の運転方法において、
   前記風力発電装置は、選択的に第１又は第２運転モードで運転され、
   前記風力発電装置は、前記第１運転モードにおいて、支配的風及び風力発電装置の構成に基づいて可及的に多くの電力を生成し、かつ、
   前記風力発電装置は、前記第２運転モードにおいて、前記第１運転モードの場合よりも少ない電力を生成すること、
   前記風力発電装置は、前記第１運転モードにおいては第１調整パラメータセットによってかつ前記第２運転モードにおいては該第１調整パラメータセットとは異なる第２調整パラメータセットによって制御されること、ここに、前記第１調整パラメータセットは第１運転特性曲線を第１回転数−電力特性曲線として規定し、前記第２調整パラメータセットは第２運転特性曲線を第２回転数−電力特性曲線として規定すること、及び
   前記風力発電装置が前記第２運転モードで運転される場合、前記第１調整パラメータセットによって最大に生成可能な電力又はこの最大に生成可能な電力と前記第２運転モードにおいて実際に生成される電力との間の差としての差電力が、前記第２調整パラメータセットに依存して、求められ、及び
   前記第２調整パラメータセットは、前記風力発電装置によって生成されるべき電力が、前記第１運転モードにおいて前記風力発電装置によって最大に生成可能な電力と比べてより少なくなるよう、所望の電力低減に依存して選択され、
   かくして、種々異なる電力低減に対し種々異なる調整パラメータセットが使用され、該調整パラメータセットでは生成電力は最大に生成可能な電力未満であり、差電力の大きさは選択された第２調整パラメータセットのみに基づいて明確であり、及び、
   差電力は補償される又は制御備蓄のための予備保有電力として使用されること、
   を特徴とする方法。
2. 該方法は風速を測定することなく回転数及び電力の検出を介して実行されること、
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第２調整パラメータセットには、支配的風及び風力発電装置の構成に基づいて前記第１調整パラメータセットによって最大に生成可能な電力が割り当てられること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記風力発電装置はロータブレード角が調整可能なロータブレードを有すること、及び
   風速が定格風速未満である部分負荷領域においては、前記第１調整パラメータセットは前記第２調整パラメータセットとは異なるロータブレード角を使用すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
5. 前記第１及び前記第２調整パラメータセットは、前記風力発電装置が前記第２運転モードにおいて前記第１運転モードの場合よりもより低い効率で運転されるよう構成されること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
6. 前記第２調整パラメータセットは前記第１調整パラメータセットの場合よりもより小さいｃｐ値のロータブレード角に基づくこと
   を特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記第２調整パラメータセットに割り当てられる前記第１調整パラメータセットによって生成可能な電力は、全体的に又は部分的に、比較測定法（Vergleichsmessungen）、内挿法及び／又は外挿法によって予め求められること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
8. 前記部分負荷領域における前記風力発電装置の挙動は１又は複数のロータブレード角に依存して求められ、この前記部分負荷領域における前記風力発電装置の挙動から、回転数−電力特性曲線を含む１又は複数の調整パラメータセットが第２調整パラメータセットとして作成されること
   を特徴とする請求項４に記載の方法。
9. 風から電力を生成するための風力発電装置であって、
   該風力発電装置は、請求項１又は２に記載の方法によって運転されるよう構成されること、
   該風力発電装置は、少なくとも請求項１又は２に記載の方法を実行するマイクロコントローラを有すること
   を特徴とする風力発電装置。
10. 請求項９の複数の風力発電装置を含むウインドパーク。

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