JP6815970B2 - 風力発電装置、及び、風力発電システム、並びに、風力発電装置の制御方法 - Google Patents
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Description
外気温度の低下に伴い、空気中の過冷却水滴、又は、水蒸気が風車部の翼等に衝突して凍結が生じることによって、翼等に着氷が生じる。そして、例えば、氷が落下し下段に位置する風車部に影響を及ぼすおそれがある。
本発明の第3態様は、複数の風車部を有する風力発電装置が、複数設けられている風力発電システムであって、複数の前記風力発電装置のうちの少なくとも1つは、上記のいずれかに記載の風力発電装置であって、前記環境判定手段によって、前記寒冷環境にあると判定された場合には、すべての前記風力発電装置において、複数の風車部の水平面への垂直投影像が重ならない位置に、前記複数の風車部を移動する風力発電システムである。
発電機などの機器が収容されているナセル13のカバーは、例えば、FRP(繊維強化プラスチック)により構成されている。なお、風車部20、30、40についても風車部10と同様の構成となっている。
風力発電装置1は、風車部10及び風車部20が上段に、風車部30及び風車部40が下段に配置されている。上段の風車部10は、支持部14を介してYAW旋回部50に接続され、風車部20は、支持部24を介してYAW旋回部50に接続されている。同様に、下段の風車部30は、支持部34を介してYAW旋回部60に接続され、風車部40は、支持部44を介してYAW旋回部60に接続されている。よって、YAW旋回部50を駆動することにより、上段の風車部10及び風車部20を、タワー部2を軸としてYAW旋回させることができる。同様に、YAW旋回部60を駆動することにより、下段の風車部30及び風車部40を、タワー部2を軸としてYAW旋回させることができる。
制御部100は、CPU(中央演算装置)、RAM(Random Access Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。
着氷検知部102は、翼センサ101に出力などに基づき、翼12a〜c、22a〜c、32a〜c、42a〜cの着氷量を検知する。
風向・風速計103は、ロータ11、21、31、41の向きに対する主風向の向き、及び、ロータ11、21、31、41又はナセル13、23、33、43における風速を検出する。
降水計104は、風力発電装置1における降水量を検知する。
温度計105は、風力発電装置1における外気温を検知する。
湿度計106は、風力発電装置1における湿度を検知する。
ピッチ駆動部108は、翼12a〜c、22a〜c、32a〜c、42a〜cのピッチ角を制御するように構成されている。
ブレーキ駆動部109は、ロータ11、21、31、41の回転を停止/固定するためのブレーキ装置を制御するように構成されている。ブレーキ駆動部109により、ロータ11、21、31、41の回転停止時におけるアジマス角度を制御することができる。
まず、風力発電装置1は、当該風力発電装置1の運転環境が着氷の可能性のある寒冷環境にあるか否かを判定する(S101)。詳しくは、所定の寒冷環境条件を満たすか否かを判定する。
寒冷環境条件として、例えば、以下の条件がある。これらの条件を単独で設定するようにしてもよいし、組み合わせて設定するようにしてもよい。
・着氷検知部102によって、風力発電装置1に対する着氷が検知された場合。
・予め、風力発電装置1に対して寒冷地モードが設定されている場合。
・温度計106により所定値(例:5℃)以下の温度が検知された場合。
・湿度計105により所定値(例:60%)以上の湿度が検知された場合。
・降水計104により所定値(例:50mm/日)以上の降水量が検知された場合。
・湿度計105により所定値(例:60%)以上の湿度が検知され、かつ、温度計106により所定値(例:5℃)以下の温度が検知された場合。
・降水計104により所定値(例:50mm/日)以上の降水量が検知され、かつ、温度計106により所定値(例:5℃)以下の温度が検知された場合。
詳しくは、制御部100は、ピッチ駆動部108により、運転を停止する風車部10、20、30、40の翼12a〜c、22a〜c、32a〜c、42a〜cのピッチ角をフェザー側に制御して風力発電装置1を停止させる。ピッチ角をフェザー側に制御することで、ロータ11、21、31、41は、空力制動力が付与されるため、回転数が減速する。そして、ロータ11、21、31、41の回転数が十分に減速した時点で、ブレーキ駆動部109により完全に回転を停止させる。通常モードの運転停止処理においては、YAW駆動部107による制御は行われない。
詳しくは、はじめに、通常モードの運転停止処理と同様に、ピッチ駆動部108により、翼12a〜c、22a〜c、32a〜c、42a〜cのピッチ角をフェザー側に制御して、ロータ11、21、31、41の回転数を減速させ、その後、ブレーキ駆動部109により完全に回転を停止させる。
さらに、寒冷地モードでは、YAW駆動部107により、YAW旋回部50、60を制御し、図4に示すように、上段の風車部10、20と下段の風車部30、40の水平面への垂直投影像が重ならない位置に、風車部10、20、30、40を移動させる。ここでは、一例として、上段のYAW旋回部50と下段のYAW旋回部60のYAW角がα°ずれた位置となるように設定されている。なお、上段と下段のYAW角のずれ量α°は、段の風車部10、20と下段の風車部30、40の水平面への垂直投影像が重ならない範囲において任意に設定することができる。
このような位置に風車部10、20、30、40を移動させることにより、上段の風車部10、20から落下した氷が下段の風車部30、40に衝突する可能性を低減することができる。
運転開始時にこのような位置に風車部10、20、30、40を移動させることにより、運転開始後に、上段の風車部10、20から落下した氷が下段の風車部30、40に衝突する可能性を低減することができる。
2:タワー部
10、20、30、40:風車部
11、21、31、41:ロータ
12a〜c、22a〜c、32a〜c、42a〜c:翼
13、23、33、43:ナセル
14、24、34、44:支持部材
50、60:YAW旋回部
100:制御部
101:翼センサ
102:着氷検知部
103:風向・風速計
104:降水計
105:温度計
106:湿度計
107:YAW駆動部
108:ピッチ駆動部
109:ブレーキ駆動部
Claims (7)
- タワー部と、
ロータと、前記ロータに設けられた翼と、前記ロータの回転力によって発電する発電機とをそれぞれ有する複数の風車部と、
前記タワー部と接続され、前記複数の風車部を支持する支持部材と、を備え、
前記複数の風車部は、少なくとも1つの風車部が他の風車部と配置高さが異なる風力発電装置であって、
運転を停止する時に、運転環境が着氷の可能性がある寒冷環境にあるか否かを判定する環境判定手段を備え、
前記環境判定手段によって、前記寒冷環境にあると判定された場合、前記複数の風車部の水平面への垂直投影像が重ならない位置に、前記複数の風車部を移動する風力発電装置。 - 前記複数の風車部は、少なくとも2つの配置高さが同じ風車部を有し、
前記配置高さが同じ風車部同士を、同時に、前記タワー部を軸としてYAW旋回するYAW旋回部を備え、
前記環境判定手段により、前記寒冷環境にあると判定された場合、前記YAW旋回部を駆動することにより前記複数の風車部を移動する請求項1に記載の風力発電装置。 - 前記環境判定手段は、温度検知手段、湿度検知手段、降水検知手段、着氷検知手段の少なくとも何れかの検知結果に基づき、前記寒冷環境にあるか否かを判定する請求項1又は請求項2に記載の風力発電装置。
- 前記環境判定手段は、運転を開始する時に、当該風力発電装置の前記運転環境が、前記寒冷環境にあるか否かを判定する請求項1から3のいずれか1項に記載の風力発電装置。
- 前記ロータに設けられた翼は、前記ロータの回転軸線周りに放射状に配置された3枚の翼で構成され、
前記環境判定手段によって、前記寒冷環境にあると判定された場合、前記3枚の翼のうちの1つが最下部に位置する状態で停止する請求項1から3のいずれか1項に記載の風力発電装置。 - タワー部と、ロータと、前記ロータに設けられた翼と、前記ロータの回転力によって発電する発電機とをそれぞれ有する複数の風車部と、前記タワー部と接続され、前記複数の風車部を支持する支持部材と、を備え、前記複数の風車部は、少なくとも1つの風車部が他の風車部と配置高さが異なる風力発電装置の制御方法であって、
運転を停止する時に、運転環境が着氷の可能性がある寒冷環境にあるか否かを判定する環境判定工程と、
前記環境判定工程によって、前記寒冷環境にあると判定された場合、前記複数の風車部の水平面への垂直投影像が重ならない位置に、前記複数の風車部を移動する移動工程と、
を有する風力発電装置の制御方法。 - 複数の風車部を有する風力発電装置が、複数設けられている風力発電システムであって、
複数の前記風力発電装置のうちの少なくとも1つは、請求項1から請求項5のいずれかに記載の風力発電装置であって、
前記環境判定手段によって、前記寒冷環境にあると判定された場合には、すべての前記風力発電装置において、複数の風車部の水平面への垂直投影像が重ならない位置に、前記複数の風車部を移動する風力発電システム。
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