KR100943599B1 - 풍력 발전소 운전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 풍력를 구비한 풍력발전소의 운전 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전기 여기식 발전기를 갖는 풍력 발전 설비와, 이 발전소를 제어하기 위한 중앙장치를 갖는 풍력발전소에 관한 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 복수의 풍력 발전 설비를 구비한 풍력발전소, 전기 여기식 발전기를 갖는 풍력 발전 설비, 및 이 발전소를 제어하기 위한 풍력발전소의 운전 방법으로서, 운전 과정의 실행은 네트워크(기준 동력)로부터 끌어오는 제한된 또는 감소된 동력에 의해 이루어지는 운전 방법을 제공하는 것이다.

복수의 풍력 발전 설비를 구비한 풍력발전소의 운전 방법은 각각의 풍력 발전 설비의 운전 과정이 전력이 네트워크로부터 예정된 최대값까지만 취득되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

풍력 발전소 운전 방법{OPERATING METHOD FOR A WIND PARK}

본 발명은 복수의 풍력 발전 설비를 구비한 풍력 발전소의 운전 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전기 여기식 발전기(electrically excited generator)를 갖는 풍력 발전 설비와, 발전소를 제어하기 위한 중앙장치를 갖는 풍력 발전소에 관한 것이다.

본원에서의 용어 '풍력 발전소(wind park)'는 서로 관련된 개별 풍력 발전 설비의 공간 배치에 관계없이, 공통의 네트워크 연결지점에 연결되어 있는 복수의 풍력 발전 설비의 관점에서 사용된다. 즉, 서로 공간적으로 이격되어 있는 그룹들을 갖는 풍력 발전 설비의 복수의 그룹조차도 그들이 예를 들어 공통의 변압기 플랜트를 경유하여 네크워크 연결지점에 연결되어 있다면 풍력발전소라고 간주한다.

풍력발전소는 상당기간 당업계에 공지되어 있었다. 이러한 풍력발전소에서 바람의 운동 에너지는 개별 장치의 경우에 실행가능한 것 이상으로 크게 전기에너지로 변환된다. 그러나, 여기에서 고려해야 할 선행 조건은 충분한 바람이 불어야 한다는 것이다.

그러나, 바람이 중단되지 않고 불 때, 무풍(windless) 시간은 케이블을 푸는 것과 같은 운전 과정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 풍력 발전 설비가 무풍 시간에 전기에너지를 생산하지 않을 때, 풍력 발전 설비는 네크워크로부터 운전 과정을 수행하는 데 필요한 에너지를 취득한다. 주목해야 할 것은, 네크워크로부터 에너지를 끌어오기 위해 네크워크 운전자가 허용한 한계값이 있다는 것이다. 이런 점에서, 허용된 최대 한계를 초과하는 할당분이 네크워크 운전자에 의해 심지어 더 높은 비율로 청구되고 있지만, 네트워크로부터 취득된 에너지는 이미 비교적 고가이다. 이에 따라 풍력발전소 운전자는 네크워크로부터 취득된 에너지의 양에 따라 풍력발전소로부터 반환(returns)을 감소시키는 추가의 비용을 발생시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 복수의 풍력 발전 설비를 구비한 풍력 발전소의 운전 방법과, 전기 여기식 발전기를 갖는 풍력 발전 설비와, 발전소를 제어하기 위한 중앙장치를 갖는 풍력 발전소를 제공하며, 운전 과정들의 실행이 네트워크(기준 동력)로부터 끌어오는 제한된 또는 감소된 동력에 의해 달성되게 하는 데 있다.

본 명세서의 서두에 언급된 종류의 풍력발전소의 경우에, 상기 목적은, 적어도 하나의 풍력 발전 설비가, 전력이 예정된 최대값까지만 네트워크로부터 취득되도록 하는 방법으로 제어된다는 것에 의해 달성된다. 네트워크(기준 동력)로부터 취득된 동력을 적절히 제한하면 기준 동력이 적어도 허용된 최대값을 초과하지 않게 된다. 이러한 방법으로 최대값을 초과하는 동력 때문에 적어도 현저하게 비용이 높아지는 것을 회피할 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 풍력 발전 설비의 운전 과정은 각각의 예정된 시간주기에 의해 이동되는 적어도 두 그룹에서 수행된다. 이 그룹 분할(grouping)은, 매우 많은 풍력 발전 설비가 네트워크로부터 동력을 취득하더라도 취득된 동력이 가능한 작거나 또는 적어도 허용된 최대값을 초과하지 않도록 하는 상황이 항상 있게 한다.

이 방법의 특히 양호한 실시예에서, 제1 그룹은 하나의 풍력 발전 설비에 의해 형성된다. 이는 특히, 운전 과정이 풍력발전소를 시동한다면, 즉 바람이 다시 불어오는 이후가 유리하다. 방위각 조절, 날개각 조절, 장치 제어 및 발전기 여기를 위해 풍력발전소의 모든 장치들에 필요한 전기에너지를 네트워크로부터 취득하는 대신에, 이는 하나의 그룹에 대해서만 행해지고, 그 그룹은 다만 하나의 풍력 발전 설비를 구비한 것이 바람직하다. 결과적으로 그 필요한 에너지는 또한 하나의 풍력 발전 설비에 대해서만 네트워크로부터 취득된다.

그 하나의 풍력 발전 설비가 자체적으로 전기에너지를 발생하는 즉시, 그 에너지는 다른 장치들을 시동하는 데 사용되고, 다음에 이는 전기에너지를 생성하고, 다음에 다시 다른 장치를 시동하는 데 사용된다. 그러한 시차제(time-staggered) 과정은, 풍력발전소를 시동하기 위해서는 제1 장치를 시동하는 데 필요한 동력만이 네트워크로부터 취득되어야 하며 한편, 그때 풍력발전소의 다른 장치는 이미 발전소에서 생성되고 있는 동력으로 시동될 수 있다는 것을 의미한다. 그러한 방법으로 풍력발전소에서 생성된 동력은 명백하게 네트워크로 공급될 수 없지만, 그 반대로 네트워크로부터 값비싼 동력을 끌어올 필요가 없다.

본 발명에 의한 방법의 바람직한 개발에 따라, 운전 과정에 사용되는 동력은 풍력발전소에서 생성된 동력의 예정된 비율로 제한된다. 이러한 방법으로 한편으로 풍력발전소가 시동될 수 있고, 다른 한편으로 전력이 이용될 수 있으며, 이는 네트워크로 공급될 수 있다. 따라서, 풍력발전소를 시동하기 위해 네트워크로부터 여전히 동력을 취득하는 대신에, 풍력발전소가 시동되고 있는 동안에 약한 네트워크를 또한 지원할 수 있다.

특히 양호한 특징에서 이 방법은, 예정된 운전 과정을 위해 가장 작은 에너 지 필요조건을 갖는 풍력 발전 설비가 양호하게 똑같이 실행되도록 한다. 여기서, 실행해야할 각각의 운전 과정에 따라 구별되어야 한다. 수행되는 운전 과정이 예를 들어 케이블을 푸는 운전이라면, 양호한 실시예에서 그 과정은 먼저 최소량의 꼬임(twisting)이 발생된 풍력 발전 설비에 의해 수행된다. 그러한 장치는 이에 따라 신속하게 그 과정을 수행하고, 다음에 다시 전기에너지를 생성하는 데 이용될 수 있다. 유사하게, 풍향 추적 조절은 양호하게 먼저 가장 작은 요잉각(yaw angle)이 발생된 장치에 대하여 수행된다.

다른 관점들은 풍력 발전 설비를 시동하는 운전 과정에서 고려될 수 있다. 하나의 관점은 예를 들어, 바람이 불어오는 쪽, 즉 바람의 방향에서 가장 멀리 있는 각각의 장치가 다른 장치에 의해 방해되지 않는 한 먼저 시동되고, 따라서 바람으로부터 가장 큰 양의 에너지를 취득할 수 있다는 것이다. 다른 관점은, 예정된 풍속에서 산출되는 최대 동력에 관한 것이다. 여기서 따라서 최대로 실행가능한 양의 전력이 이용 가능한 바람의 공급에 의해 발생 될 수 있도록 풍력 발전 설비의 동력 특성을 고려할 수 있다. 그러한 특징들의 조합도 또한 가능하며, 예를 들어 가장 작은 요잉각과 가장 높은 레벨의 전력을 고려한다는 것을 이해할 것이다.

또한, 자체적인 시동(self-contained start)을 할 수 있는 풍력발전소를 만들기 위해, 풍력발전소는 모터없는 풍향 추적 조절부(motor-less wind direction tracking adjustment)를 갖는 연속 여기식(permanently excited) 풍력 발전 설비를 포함할 수 있다. 자체적인 시동의 능력은 여기서 예를 들어 네트워크 파손의 결과로서 네트워크로부터 에너지를 취득할 수 없을지라도 풍력발전소를 시동할 수 있는 능력을 말한다. 따라서, 연속 여기식 풍력 발전 설비에 의하여, 먼저 본 발명의 방법에 따라 전기에너지를 생성하는 적어도 하나의 풍력 발전 설비를 시동할 수 있으며, 그 에너지는 그때 다른 풍력 발전 설비를 시동하는 데 사용된다. 이러한 관점에서 전기에너지는, 피치각과 방위각 위치가 풍력 발전 설비 또는 장치들을 시동하기에 적절하고 또 발전기의 잔류자기가 여기(excitation)에 충분하다고 하더라도, 풍력 발전 설비의 제어 시스템 또는 시동되어야 할 장치들을 공급하기 위해 어떤 경우에도 필요하게 된다.

본 발명의 양호한 개선사항들은 종속항에 설명되어 있다.

본 발명의 실시예는 도면을 참고하여 이하에 상세히 설명되어 있다.

본 발명에 의하면, 복수의 풍력 발전 설비를 구비한 풍력 발전소의 운전 방법과, 전기 여기식 발전기를 갖는 풍력 발전 설비와, 발전소를 제어하기 위한 중앙장치를 갖는 풍력 발전소를 제공하여, 운전 과정들의 실행이 네트워크(기준 동력)로부터 끌어오는 제한된 또는 감소된 동력에 의해 달성되게 된다.

도시된 도 1을 보면, 복수의 풍력 발전 설비를 구비한 풍력발전소(10)가 도시되어 있다. 이들 풍력 발전 설비 중, 몇 개는 참고부호 21 내지 35로 지정되어 있다. 덧붙여 풍향(15)이 도 1에서 화살표로 표시된다. 본 발명에 따라 풍력발전소를 시동하는 운전을 설명하기 위해 이 도면을 참조로 한다.

바람부는 쪽 즉, 바람의 방향에서 가장 먼 풍력 발전 설비가 장치(21)이다. 따라서, 이 장치는 바람으로부터 최대량의 에너지를 확실하게 취득할 수 있다. 따라서, 초기에만 풍력 발전 설비(21)는 방위각 조절, 회전자 날개 조절, 발전기 여기, 장치제어 등을 하기 위해 네트워크로부터 취득된 동력을 사용하여 시동된다. 이런 점에서 동력 인출은 약 5 kW를 취할 수 있으며, 이런 점에서 그 값은 장치의 형식에 의존한다는 것을 이해할 수 있다.

고려해야 할 기본으로서 약 6 m/s의 풍속을 취한다면, 그때 예로서 80 kW의 동력이 적용될 것으로 가정할 수 있다. 그 동력은 풍력 발전 설비에 의해 공급되는 동력이므로, 그 자신의 소비량으로서 이미 고려되고 있다. 따라서, 하나의 풍력 발전 설비에 의해 공급되는 동력은 다른 16개의 풍력 발전 설비 등을 시동하는 데 사용될 수 있다. 시차제 시동과정에도 불구하고, 전체 풍력발전소는 매우 신속하게 작동하게 된다는 것이 명백하게 나타날 것이다. 따라서, 복수의 풍력 발전 설비의 "지연된" 시동으로 인하여 비교적 작은 손실이 있는 것에 비하여, 지불되지 않는 기준 동력의 관점에서 큰 절약이 된다.

또한 도 2는 복수의 풍력 발전 설비(28 내지 40)를 갖는 풍력발전소(10)를 도시하고 있다. 이 풍력발전소(10)내에서 모터없는 풍향 추적 조절부(50)를 갖는 연속 여기식 풍력 발전 설비가 배치되어 있다. 모터없는 풍향 추적 조절부는 이런 점에서 풍향계(51)로서 예시되어 있다. 따라서, 바람이 불기 시작할 때, 그 풍력 발전 설비(50)는 자동적으로 풍향계(51)에 의해 바람의 방향으로 향해지고, 발전기가 연속적으로 여기됨에 따라 전기에너지를 생성하기 시작하고, 따라서 어떤 여기 전류를 필요로 하지 않는다.

그러한 연속 여기식 풍력 발전 설비는 명확히 종래기술에 공지되어 있으므로 그러한 장치는 여기서 상세히 설명되지 않을 것이다. 이 실시예에서는 ENERCON E-12 방식의 풍력 발전 설비를 채용하고 있으며, 이는 30 kW의 동력을 생성할 수 있고, 풍속이 약 6 m/s 이상에서는 약 6 kW를 생성하며, 이는 풍력발전소에서 적어도 하나의 다른 풍력 발전 설비를 시동하는 데 충분한 동력이다. 이런 점에서, 일반적으로 공지된 적절한 비상 전원장치가 최소한으로 필요로 하는 장치 제어시스템의 전원장치에 이용될 수 있다.

따라서 상기 실예에 따라, 약 5 kW의 풍력 발전 설비를 시동하기 위해 동력 인출이 되면 풍력 발전 설비(21)가 시동될 수 있다. 다음에, 80 kW에서는, 풍력 발전 설비(21)가 풍력발전소의 다른 16개의 풍력 발전 설비를 시동하는 데 충분한 동력을 공급한다. 이러한 방법으로, 풍력발전소(10)의 17 내지 20개의 풍력 발전 설비가 단시간에 작동하게 된다. 그러나, 이러한 상황에서 네트워크로부터 전기에너지가 사용되지 않고, 그 결과 이런 점에서 어떤 비용도 발생되지 않았고, 또는 풍력발전소가 네트워크 파손에도 불구하고 시동될 수 있으며, 이제 네트워크로 동력을 공급할 수 있다.

네트워크 파손 소위, 네트워크의 정전의 경우에, 먼저 주파수 및 전압이 다시 설정되어야 하고, 주 기계가 당연히 필수적으로 예를 들어 자동정류식 인버터(self-commutated inverter)에 의해 그 기능을 받게 된다. (기타) 풍력 발전 설비들이 그때 네트워크와 동기화(synchronised)될 수 있고 동력을 공급하기 시작할 수 있다. 포함된 각각의 필요조건에 따라, 네트워크에 공급되는 그 동력은 반응 동 력 및/또는 활성 동력이 될 수 있다.

주어진 풍력발전소가 네트워크로부터 최소한의 가능한 에너지 공급에 의해 시동될 수 있는 방법이 이 앞에서 설명되었는데, 이에 해당하는 개념이 단일 풍력 발전 설비에도 설명될 수 있다.

풍력 발전 설비가 바람의 부족 때문에 정지되거나, 예를 들어 수리 작업을 위해 정지되면, 적어도 장치 제어시스템에 전기에너지를 공급하거나 및/또는 회전자 날개들을 최적의 영각(optimum angle of attack)(피치)을 세팅하거나 및/또는 회전자가 최적 형태로 바람에 의해 구동될 수 있도록 풍력 발전 설비의 기계하우징을 바람을 향해 세팅하기 위해, 풍력 발전 설비를 시동하는 데 전기에너지가 필요하게 된다.

상기 풍력 발전 설비의 경우에 전술한 바와 같이, 풍력 발전 설비를 시동하는 데 필요한 에너지는 보통 네트워크로부터 취득된다. 그러나, 그 에너지는 상당한 고가로 네트워크 운전자로부터 취득되고, 풍력 발전 설비의 운전자는, 네트워크로 해당하는 에너지 공급에 대해 네트워크의 운전자로부터 비용을 받기보다는, 기준 동력에 대해 현저히 높은 비용을 지불해야 한다.

따라서, 상기 설명에 부가하여, 본 발명의 목적은 또한 단일 풍력 발전 설비를 시동하기 위해 네트워크로부터 전기에너지에 대한 필요성을 제한하고 이에 의해 풍력 발전 설비를 운전하는 비용을 전체적으로 감소시키는데 있다.

이런 목적을 위해, 전기에너지를 축적하는 에너지 축적수단을 갖는 풍력 발전 설비에서는, 기계 캐리어(machine carrier)를 정확한 방위각 위치로 이동하거나 및/또는 발전기에 필요한 여기동력을 공급하거나 및/또는 회전자 날개들을 필요한 세팅각도로 이동시키며, 특히 장치 제어시스템을 작동시키며 그 목적을 위해 제어시스템에 전기에너지를 공급하도록 풍력 발전 설비를 시동하기 위하여 에너지 축적수단으로부터 나오는 전기에너지를 먼저 사용할 것을 제안하고 있다.

사용되는 에너지 축적수단은, 예를 들어 풍력 발전 설비의 비상정지를 위해 풍력 발전 설비에 어떤 경우에도 항상 제공되어 있는 전기에너지 축적수단이거나, 비상정지시에 회전자 날개를 고정하기 위해 에너지를 공급하는 전기에너지 축적수단이 될 수 있다. 이런 점에서 비상정지를 위해 충분한 양의 에너지가 에너지 축적수단에 유지되어 있다는 것을 보장할 필요가 있다.

양호하게도, 기계하우징을 조절하기 위해 풍력 발전 설비를 시동할 때, 회전자 날개가 회전자를 구동하는 날개들의 세팅각도에 대하여 조절되고, 다음에 풍력 발전 설비가 발전기에 의해 전기에너지를 생성할 수 있도록 발전기에 여기 에너지가 공급된다.

또한, 기계 캐리어를 필요한 방위각 위치로 이동하기 위해, 발전기에 의해 생성된 전기에너지가 단독으로 사용되거나 또는, 비상정지 비축을 위해 전기에너지 축적수단에 여전히 존재하는 에너지와 함께 사용될 수 있다.

기계 캐리어를 이동할 때, 그 상황에서 회전자가 회전하고 그리고 회전자 날개를 회전자의 회전운동을 전혀 또는 거의 억제하지 않는 위치로 이동시킨다면 바람직하다.

풍력 발전 설비의 포드(Pod)와 파일론(Pylon) 사이의 전이부에 있는 케이블 이 때때로 풀려야 할 때(포드가 동일한 방향에서 여러 번 그 회전축에 대해 회전하기 때문에), 그리고 장치가 고정되어 있을 때 푸는 작업이 정기적으로 수행될 때, 그 상황에서 푸는 작업을 수행하기 위해서, 케이블을 풀기 위해 소위 방위각을 360 e도 이상 회전하는 데 필요한 에너지가 다음에 네트워크로부터 나온 에너지로서 취득되어야 할 때, 또한 풍속이 시동속도보다 크지만 양호하게는 공칭속도보다 작을 때 푸는 작업을 수행할 것을 제안한다. 그러한 상태하에서 케이블을 푸는 데 필요한 에너지는 그때 개별 풍력 발전 설비를 구비한 풍력발전소에 정확하게 제공될 수 있다. 그때 개별 풍력 발전 설비들은 푸는 작동을 위해 네트워크로부터 에너지가 전혀 취득되지 않도록 케이블 풀기를 실행해야 하는 그 장치에 직접 그들의 동력을 공급한다.

예로서 풍속이 약 5 m/s이면, 에너지 생산은 어떤 경우에 그렇게 많지 않지만 보통 기계 하우징을 회전시키는 데 필요한 에너지를 공급하기에는 충분하다.

에너콘(Enercon)에서 나오는 풍력 발전 설비 예로서 E-40 또는 E-66 방식의 풍력 발전 설비에서는, 전기 충전장치들이 비상정지 과정을 위해 각각의 회전자 날개에 제공되며, 이들은 울트라캡(Ultracap) 방식(Epcos사에서 생산)에 속하고, 이것에 의해 비교적 큰 양의 에너지가 축적될 수 있고, 이는 보통 일회용 비상정지 및 따라서 회전자 날개의 펼친 위치(feathered position)로의 이동을 초래하는 데 충분할 뿐만 아니라. 그런 방법으로 예로서 장치 제어시스템, 방위각 조절수단 등과 같은 다른 장치 구성부품을 위한 에너지를 제공하기 위해 충분히 많은 에너지를 공급할 수 있다.

풍력 발전 설비 또는 풍력발전소가 예로서 배터리와 같은 별개의 에너지 축적수단을 구비한다면, 그 배터리로부터의 에너지도 역시 장치를 시동하거나 또는 초기에 거기에 필요한 에너지를 공급하는 데 사용될 수 있다.

또한, 단일 풍력 발전 설비에 작은 풍차 또는 임펠러(impeller)를 설치할 수 있으며, 이 풍차는 전기에너지가 다른 에너지 축적수단에 의해 충분하게 이용할 수 있게 만들어질 수 있는 한, 풍력 발전 설비의 시동시에 필요한 에너지를 전체적으로 또는 일부 제공할 수 있다.

장치 고유의 에너지 비축이 시동과정에서 충분하지 않으면, 그때에만 전기에너지가 네트워크로부터 취득되도록 초기에 사용되고, 따라서 네트워크로부터 취득된 에너지가 전체적으로 최소화된다.

끝으로, 풍력 발전 설비의 정상적인 작동중에, 에너지 축적수단으로부터 인출된 에너지가 풍력 발전 설비 자체로부터 생성되는 에너지원으로부터 다시 공급될 수 있다.

본원에서 에너지 축적수단을 또한 참고로 하는 한에 있어서, 이는 풍력발전소내에서 규정된 발전기가 될 수 있는 데, 예로서 디젤 발전기, 즉 개별 풍력 발전 설비 또는 복수의 풍력 발전 설비를 시동시키기 위해 네트워크로부터 취득하지 않아야 하는 전기에너지를 공급할 수 있는 발전기가 될 수 있다.

풍력 발전 설비가 작은 풍차 또는 터빈, 예로서 약 250 와트 내지 3 kW 의 동력을 제공하는 그러한 풍차(그 풍차는 사실상 풍력 발전 설비상에 어디에나 예로서 파일론, 포드 등에 장착될 수 있다)를 구비한다면, 또한 가장 널리 변하는 원인 때문에 더 이상 네트워크 자체로부터 에너지를 인출할 수 없을 때, 풍력 발전 설비에 용이하게 전기에너지를 공급할 수 있게 한다. 그러나, 예를 들어 위험표시등(발화등)을 작동시키거나 및/또는 정규 및 제어 과정에 포함된 장치 구성부품을 작동시키기 위해, 풍력 발전 설비가 자주 또한 전기에너지를 인출하는 데 의존한다면, 그 필요한 에너지(또한 설치된 에너지 축적수단을 충전하기 위해)가 역시 작은 풍차에 의해 생성될 수 있다. 덧붙여 설명된 바와 같이 그 작은 풍차가 풍력 발전 설비를 시동하기 위한 전기에너지를 완전히 또는 부분적으로 공급하는 데 사용될 수도 있다. 또한, 이것은, 회전자 날개를 조정할 때, 전체의 회전자 날개가 동시에 조정되지 않고 먼저 하나의 회전자 날개만이 조정되는 한 발생할 수 있고, 따라서 충분한 바람이 부는 경우, 설비 자체가 그때 이미 회전하기 시작하고, 그에 따라 풍력 발전 설비 자체에 의해 발생되는 에너지는, 다른 회전자 날개를 소망의 설정 각(setting angle)으로 조정하기에 충분하다.

본 발명에 의한 다른 관점은, 예를 들어 정확한 방위각도가 채용될 수 있도록 에너지를 공급하기 위해, 다른 풍력 발전 설비 또는 복수의 풍력 발전 설비를 작동상태로 설정하는 데 개별 풍력 발전 설비에 의해 생성되는 바로 그 에너지가 사용되지 않고, 다만, 0까지 떨어질 수 있는 작은 풍속을 포함하여 무풍 주기가 시작되고 또 풍력발전소의 풍력 발전 설비가 점차로 정지되면, 이는 또한 풍력발전소의 풍력 발전 설비가 그때 다른 방향으로 향하게 되도록 본 발명에 따라 실행된다. 이는 한편으로, 결정적인 정지 직전에 장치가 예정된 또는 예정가능한 방향으로 회전하게 하는 제어 시스템이 장치에 설치되어 있다는 사실에 의해 달성되거나, 또는 여전히 회전하면서 작은 양의 전기에너지를 생성하는 그 장치가 전기에너지를 다른 장치의 방위각 구동시스템을 구동하는 데 사용하며, 따라서 그 장치들은 서로 다른 방위를 수행한다는 사실에 의해 달성될 수 있다.

무풍 주기가 계속되고 바람이 멈추거나 또는 풍속이 어떤 전기에너지를 조금도 더 이상 생성하지 않을 정도로 작게 되면, 그때 여러 가지 장치들 또는 장치들의 여러 그룹은 바람에 대하여 다른 방위를 가진다.

이제 강한 바람이 다시 일어나서 스위치온(switch-on) 속도를 초과하는 속도 로 불게 되면, 그때 몇 개의 장치들은 벌써 바람에 대하여 실질적으로 정확한 방향을 향하게 되고 그러한 장치를 위한 방위각 조절을 전혀 요구하지 않고 바로 발전(發電)을 시작할 수 있다. 이제 이 장치들은 바람의 방향에서 다른 장치들의 방위각을 먼저 정확하게 조절하는 데 사용되는 에너지를 양호하게 생산할 수 있다.

바로 그 각각의 개별 장치가 다른 방향을 취하는 것이 아니라, 다만, 이는 또한 무풍의 경우에 풍속이 스위치온 속도 미만으로 떨어지면 몇 개의 주어진 장치들이 거의 동일한 방향을 향하게 되도록 그룹을 짓는 방법으로 실행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

어떤 경우에도 무풍 일 때 여러 가지 장치에 대하여 다른 풍향의 방위를 갖는 상술한 실시예가 바람직한데, 왜냐하면 이는, 바람이 다시 불기 시작할 때, 풍력발전소의 적어도 하나의 풍력 발전 설비가 중대한 방위각 조절을 요구하지 않고 작동될 수 있다는 것을 보장하기 때문이다.

상술한 실시예의 변경으로서, 무풍 일 때, 먼저 정지되는 그 풍력 발전 설비 들이 우세한 풍향에 대하여 가능한 직경(diametral)과 같이 방위각의 방위(azimuthal orientation)를 취하게 하여서, 무풍이 계속되면 마지막에 정지되는 풍력 발전 설비가 마지막으로 바람이 불어온 방향으로 유지하게 한다.

다른 변경으로서, 무풍 일 때 장치가 지향할 수 있는 양호한 방향이 주어져 있다. 그 양호한 방향은 예를 들어 주요한 풍향이 될 수 있어서, 그때 바람이 다시 불기 시작할 때 즉, 무풍 주기가 끝나게 될 때, 바람이 주요한 풍향으로부터 오게 될 가능성이 비교적 크고 따라서 대복수의 풍력 발전 설비가 그들의 방위각에 대하여 더 이상 완전히 새롭게 조절되지 않아도 된다.

풍력발전소 관리 시스템 또는 적절한 컴퓨터는 무풍 일 때 풍력 발전 설비의 달라지는 방위각 방위에 대하여 책임을 지고 있다. 풍력발전소 관리 시스템 또는 컴퓨터는, 가변 장치들이 각각의 우세한 풍향에 의존하여 달라지는 방위각 방위를 취하게 하는 적절한 프로그램을 포함한다. 이는 설정되어 있는 어떤 방위각 방위가 아니라, 예를 들어 4개의 주요 나침반 지점인 북, 동, 남 서와 같은 규정된 양호한 방향이 되도록 하는 방법으로 실행될 수 있다. 따라서, 예를 들어 풍력발전소의 서쪽에 있는 장치는 서쪽을 향할 수 있고, 풍력발전소의 북쪽에 있는 장치는 북쪽을 향할 수 있고, 풍력발전소의 동쪽에 있는 장치는 동쪽을 향할 수 있고, 풍력발전소의 남쪽에 있는 장치는 남쪽을 향할 수 있다. 또한, 북서, 남서 등과 같이 풍향의 방위들 사이에 있는 중간 위치들도 실행할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

이에 따라 스위치온 속도를 초과하는 풍속으로 바람이 다시 불기 시작할 때, 어떤 설비들은 직접 바람에 노출되고 다른 설비의 바람 그늘(wind shadow)에 있지 않게 될 가능성이 거의 100%가 된다. 이러한 방법으로 모든 다른 장치들의 복구가 또한 가속화된다.

방위 구동 수단이 방위 조정에 사용될 필요가 없고, 그 방위 조정은, 설비의 개개의 회전자 날개가 다른 회전자 날개와 비동기식으로 조정되는 것에 의해 실행될 수 있다. 예를 들어, 3개의 회전자 날개 중 2개가 페더 위치(feathered position)에 있고 하나의 회전자 날개가 바람과 최대 한도로 교차하는 방향을 향하는 경우, 예를 들어 9시 위치 또는 3시 위치에 각각 배치되는 장소에 정확하게 의존하여, 방위는 회전자 날개의 숙련된 조정에 의해 조절될 수 있고, 이것은 그 목적을 위해 방위 구동장치의 작동을 필요로 하지 않거나 또는 조정 과정에 최대의 전기에너지가 필요하지 않도록 적절한 방위 조정을 지원하지도 않는다.

도 1은 본 발명에 의한 방법을 설명하기 위한 풍력발전소를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 의한 풍력발전소를 도시한 도면이다.

Claims (10)

1. 회전자 날개를 갖는 회전자를 포함하는 풍력 발전 설비로서, 상기 풍력 발전 설비에 연결된 전기 에너지 저장 수단에 전력이 저장되고, 상기 전기 에너지 저장 수단에 저장된 전력이 정지 후 풍력 발전 설비를 시동시키기 위해 소비되는, 풍력 발전 설비에 있어서,

   상기 풍력 발전 설비를 시동시키는 것은,

   a) 상기 풍력 발전 설비의 개개의 회전자 날개에 의한 기계 하우징의 방위 조정(azimuthal adjustment)이 비동기식으로 조정되고, 하나의 회전자 날개가 바람과 최대한 교차하는 방향을 향하는 것; 및

   b) 전체의 회전자 날개가 최적의 피치 각도로 동시에 조정되지 않아서, 회전자가 회전하기 시작하는 것

   중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 설비.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 전기 에너지 저장 수단은 배터리, 축전지(accumulator) 및 커패시터(capacitor) 중 하나이고,

   풍력 발전 설비의 비상 정지에 필요한 전기 에너지도 상기 전기 에너지 저장 수단에 저장되며, 풍력 발전 설비의 정상 작동 중에, 전기 에너지 저장 수단으로부터 인출된 에너지가 풍력 발전 설비 자체로부터 다시 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 설비.
3. 청구항 2에 있어서,

   충분한 비상 정지 비축분이 전기 에너지 저장 수단에 항상 유지되도록, 비상 정지 절차를 위해 전기 에너지 저장 수단으로부터의 에너지의 소비를 제어하는 설비 제어 시스템이 설치되는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 설비.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 풍력 발전 설비는 50kW 이상의 공칭 전력값을 가지며,

   상기 풍력 발전 설비는, 250W 내지 3kW의 전력을 공급할 수 있는 소형 풍차를 구비하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 설비.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 소형 풍차에 의해서 생성되는 전기 에너지는,

   - 상기 풍력 발전 설비의 정지시에 풍력 발전 설비의 부품들에 공급하기 위한 것과,

   - 에너지 저장 수단을 충전시키기 위한 것 중 적어도 하나에 사용되는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 설비.
6. 청구항 4에 있어서,

   상기 소형 풍차는 적어도 하나의 풍력 발전 설비의 파일론(pylon)이나 포드(pod) 중 하나에 장착되는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 설비.
7. 청구항 4에 있어서,

   전력이 저장되는 전기 에너지 저장부를 더 포함하고,

   상기 소형 풍차가 풍력 발전 설비를 시동시키기 위해 필요한 에너지를 부분적으로만 공급할 수 있는 경우, 전기 에너지 저장 수단에 저장된 전력이 정지 후 풍력 발전 설비를 시동시키는데 이용가능하게 되는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 설비.
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