JP6650317B2 - 風力発電装置、ウィンドファームまたは風力発電装置の運転方法 - Google Patents
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Description
風速が増加してTSRが減少した結果、効率が下がる場合、風がロータに与え得るエネルギー自体は増えているので、多少の効率低下があってもロータの回転数を増加させるため、TSRは増加し、こちらのケースでも自己制御性を持つ。しかし、風速減少の場合と違って、風による入力エネルギーの増加に対して効率減少しており、両者が逆に作用する点で風速減少の場合とは異なる。風速が増加した場合であってもロータの回転動作には慣性があるため、回転数は直ちには上昇しない。従って、TSRに関して言うと、分母の風速は大きくなるが、分子のブレード先端速度が追従できない時間が存在する。この場合、TSRは最適値よりも減少する。試行実験として、風速4.5m/sでTSR=6で運転している状況から、風速が急増してステップ状に9m/sになった場合、TSR=3となる。この場合のトルク効率(図2点線参照)は0.042であり、TSR=6におけるトルク効率0.07に対して0.6倍程になる。風の持つ運動エネルギーは4倍になっており、本来であれば、急速に回転数が上昇するところ、2.4倍程度のトルクしか取り出すことができない状態になっている。最終的には適正な出力になるはずだが、TSR=8あるいは6を保った運転に比べると、緩慢な加速となることが推測される。その間に取り出せるエネルギーも回転数とトルクの積であることから、TSRを適正に制御できている場合に比べて小さくなってしまう。
発電機等の回転機器の回転数の増加量が規定値を下回ったり、或いは一定または低下によるトルク係数やパワー係数低下に対して、発電機トルクを一時的に抑制することで発電機およびロータの加速を促し、係数低下を抑制する事で、風の持つエネルギーの取り出しを促進する。発電機トルクを一時的に抑制することでロータの加速を妨げるブレーキが抑制される。
また数3にトルク係数とパワー係数の関係を示す。
初期の修正量を毎回半減させると言った形で徐々に抑制閾値を元に戻すといった運用を行うようする。
たとえば、一つの風車に限定する場合にくらべ、ファームの風車の台数をNとすると、1/Nにするといった方法をとっても良い。
Claims (13)
- 風から生じる揚力を受けるブレードを有するロータを備える風力発電装置であって、
前記風力発電装置または前記風力発電装置に搭載される機器を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記ロータの回転数が定格回転数未満において前記風力発電装置における風速が増加し、かつ、前記ロータまたは前記ロータの回転に伴って回転する機器の回転数の増加量が既定値を下回る場合に、前記ロータの加速を妨げるブレーキを抑制することを特徴とする風力発電装置 - 請求項1に記載の風力発電装置であって、前記ロータの回転数が定格回転数未満において前記風力発電装置における風速が増加し、かつ、前記ロータまたは前記ロータの回転に伴って回転する機器の回転数が一定または低下する場合に、前記制御装置は前記ブレーキを抑制することを特徴とする風力発電装置
- 請求項1ないし2のいずれか1項に記載の風力発電装置であって、
前記風力発電装置における風速の増加は、時系列データの非可逆圧縮アルゴリズムにおける変化点検出方法を用いて検知することを特徴とする風力発電装置 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の風力発電装置であって、
前記ブレードの先端速度を推定する推定手段を備え、
推定した前記先端速度または風速の増加量に応じて前記ブレーキの抑制程度を異ならせることを特徴とする風力発電装置 - 請求項4に記載の風力発電装置であって、
推定した前記先端速度が、出力が最大となる際の先端速度よりも低くなるほど前記ブレーキの抑制程度を大きくすることを特徴とする風力発電装置 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の風力発電装置であって、
前記ロータの回転エネルギーを用いて発電する発電機を備え、
前記制御装置は、前記風力発電装置における風速が増加した際に、前記発電機トルクを抑制することを特徴とする風力発電装置 - 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の風力発電装置であって、前記制御装置は、前記風力発電装置における風速が増加した際に、前記ブレードのピッチ角指令値をフェザー側に変化させることを特徴とする風力発電装置
- 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の風力発電装置を複数備えるウィンドファームであって、
前記風力発電装置は、複数の前記風力発電装置間で通信が可能な通信手段を備え、
一の前記風力発電装置が前記抑制指令を行っている際には、他の前記風力発電装置に通知し、前記他の風力発電装置は、前記通知結果に応じて前記ロータの加速を妨げるブレーキの抑制処理を異ならせることを特徴とするウィンドファーム - 請求項8に記載のウィンドファームであって、
前記他の風力発電装置は、異なる複数の風力発電装置から前記通知を受けた場合、自身に近い位置の風力発電装置からの通知を優先することを特徴とするウィンドファーム - 風から生じる揚力を受けるブレードを有するロータを備える風力発電装置の運転方法であって、
前記ロータの回転数が定格回転数未満において前記風力発電装置における風速が増加し、かつ、前記ロータまたは前記ロータの回転に伴って回転する機器の回転数の増加量が既定値を下回る場合に、前記ロータの加速を妨げるブレーキを抑制することを特徴とする風力発電装置の運転方法 - 請求項10に記載の風力発電装置の運転方法であって、
前記ブレードの先端速度を推定し、
推定した前記先端速度が、出力が最大となる際の先端速度よりも低くなるほど前記ブレーキの抑制程度を大きくすることを特徴とする風力発電装置の運転方法 - 請求項10ないし11のいずれか1項に記載の風力発電装置の運転方法であって、
前記風力発電装置における風速が増加した際に、前記ロータの回転エネルギーを用いて発電する発電機のトルクを抑制することを特徴とする風力発電装置の運転方法 - 請求項10ないし12のいずれか1項に記載の風力発電装置の運転方法であって、
前記風力発電装置における風速が増加した際に、前記ブレードのピッチ角指令値をフェザー側に変化させることを特徴とする風力発電装置の運転方法
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