KR101158703B1 - 풍력 발전 시스템 및 그 운전 제어 방법 - Google Patents

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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

무효 전력의 조정 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. 연계점 A 에서의 소정의 무효 전력 지령치를 각 풍차에 대하여 각각 설정되어 있는 무효 전력 보정량을 사용하여 보정함으로써, 각 풍차에 대응하는 무효 전력 지령치를 결정한다.

Description

풍력 발전 시스템 및 그 운전 제어 방법{WIND POWER GENERATION SYSTEM AND ITS OPERATION CONTROL METHOD}
본 발명은, 풍력 발전 시스템 및 그 운전 제어 방법에 관한 것이다.
종래, 윈드 팜 (wind farm) 의 연계점에서의 전력 제어에 관해서는, 예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2 에 개시된 바와 같이, 중앙 제어 장치로부터 각 풍차에 대하여 똑같은 무효 전력 지령을 송신하고, 각 풍차가 이 무효 전력 지령에 기초하여 발전기의 제어를 실시하는 것이 제안되어 있다.
미국 특허 제7166928호 명세서 미국 특허 제7224081호 명세서
최근에는 전력 계통의 전압의 안정성을 높이는 것이 요청되어 있고, 그것을 위해서는, 연계점에서의 전압이 보다 더 안정화되는 것을 꾀할 필요가 있다. 그러나, 상기 서술한 종래의 기술에서는, 각 풍차에 똑같은 무효 전력 지령이 주어지기 때문에, 연계점에서의 전압을 효율적으로 안정시킬 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 연계점에서의 전압을 효율적으로 안정시킬 수 있는 풍력 발전 시스템 및 그 운전 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 채용한다.
본 발명의 제 1 양태는, 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 내리는 중앙 제어 장치를 구비하고, 각 상기 풍차의 출력 전력이 공통의 연계점을 통하여 전력 계통에 공급되는 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법으로서, 상기 연계점에서의 소정의 무효 전력 지령치를 각 상기 풍차에 대하여 각각 설정되어 있는 무효 전력 보정량을 사용하여 보정함으로써, 각 상기 풍차에 대응하는 무효 전력 지령치를 각각 결정하는 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법이다.
상기 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법에 의하면, 연계점에서의 소정의 무효 전력 지령치를 각 풍차에 따른 무효 전력 보정량을 사용하여 보정하기 때문에, 각 풍차에 대하여 다른 풍차와는 상이한 무효 전력 지령치를 설정하는 것이 가능해진다. 이로써, 각 풍차에 관한 특성 등이 고려된 적절한 무효 전력 지령치에 기초하여 각 풍차가 전력 제어를 실시하게 되므로, 계통점에서의 전력의 안정성을 높일 수 있게 된다.
상기 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법에 있어서, 상기 무효 전력 보정량은, 각 상기 풍차와 상기 연계점 사이에 존재하는 리액턴스 성분에 기초하여 결정되는 것으로 해도 된다.
이와 같이, 풍차와 연계점 사이에 존재하는 리액턴스 성분을 가미한 무효 전력 보정량을 사용하여 각 풍차의 무효 전력 지령치가 결정되기 때문에, 연계점에서의 무효 전력을 효율적으로 소정의 무효 전력 지령치에 일치시키는 것이 가능해진다.
예를 들어, 각 풍차와 연계점 사이에 존재하는 리액턴스 성분을 고려하지 않고서, 연계점에서의 실(實) 무효 전력을 무효 전력 지령치에 일치시키는 단순한 피드백 제어를 실시한 경우, 각 풍차가 구비하는 발전 시스템의 출력단에서의 무효 전력을 각 풍차에 주어진 무효 전력 지령치에 일치시키는 것은 가능하더라도, 연계점에서의 무효 전력을 소정의 무효 전력 지령치에 일치시키는 것은 어렵다. 이는, 풍차의 출력단에서부터 연계점을 잇는 전력선의 리액턴스 등에 의해, 무효 전력이 변동하기 때문이다. 이 점에서, 본 발명에서는, 각 풍차와 연계점 사이에 존재하는 리액턴스 성분을 가미한 무효 전력 지령치에 기초하여 각 풍차의 제어가 이루어지기 때문에, 연계점에서의 무효 전력의 추가 안정화를 용이하게 실현할 수 있게 된다.
본 발명의 제 2 양태는, 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 내리는 중앙 제어 장치를 구비하고, 각 풍차의 출력이 공통의 연계점을 통하여 전력 계통에 공급되는 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법으로서, 복수의 상기 풍차로서, 가변속 (可變速) 풍차와 고정속 (固定速) 풍차의 양방을 구비하는 경우에, 상기 고정속 풍차의 전체적인 상기 연계점에서의 무효 전력을 산출하고, 산출한 상기 무효 전력과 상기 연계점에서의 소정의 무효 전력 지령치와의 차분을 산출하여, 산출한 상기 차분을 사용해서 상기 소정의 무효 전력 지령치를 보정하고, 보정 후의 상기 소정의 무효 전력 지령치에 기초하여 각 상기 가변속 풍차의 무효 전력 지령치를 결정하는 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 고정속 풍차에 의한 무효 전력의 변동을 고려하여 가변속 풍차의 무효 전력 지령치가 결정되기 때문에, 고정속 풍차에 의한 무효 전력의 변동분을 가변속 풍차의 무효 전력 제어에 의해서 흡수하는 것이 가능해진다. 이로써, 고정속 풍차와 가변속 풍차가 혼재하는 경우에서도, 연계점에서의 무효 전력의 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법에 있어서, 보정 후의 상기 소정의 무효 전력 지령치를 각 상기 가변속 풍차에 대하여 각각 설정되어 있는 무효 전력 보정량을 사용하여 보정함으로써, 각 상기 가변속 풍차에 대응하는 무효 전력 지령치를 결정하는 것으로 해도 된다.
이와 같이, 고정속 풍차의 무효 전력의 변동을 고려하여 보정된 연계점에서의 소정의 무효 전력 지령치를 각 가변속 풍차에 대응하여 각각 설정되어 있는 무효 전력 보정량을 사용하여 추가로 보정함으로써, 각 가변속 풍차의 무효 전력 지령치를 결정하기 때문에, 각 가변속 풍차에 대하여 다른 가변속 풍차와는 상이한 무효 전력 지령치를 설정하는 것이 가능해진다. 이로써, 각 가변속 풍차에 관한 특성 등이 고려된 적절한 무효 전력 지령치에 기초하여 각 가변속 풍차가 무효 전력 제어를 하게 되기 때문에, 연계점에서의 무효 전력의 안정도를 더욱 높일 수 있게 된다.
상기 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법에 있어서, 각 상기 가변속 풍차에 따른 무효 전력 보정량은, 각 상기 가변속 풍차와 상기 연계점 사이에 존재하는 리액턴스 성분에 기초하여 결정되는 것으로 해도 된다.
이와 같이, 풍차와 연계점 사이에 존재하는 리액턴스 성분을 가미하여 각 가변속 풍차의 무효 전력 지령치가 결정되기 때문에, 연계점에서의 무효 전력을 효율적으로 무효 전력 지령치와 일치시킬 수 있게 된다.
본 발명의 제 3 양태는, 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 내리는 중앙 제어 장치를 구비하고, 각 상기 풍차의 출력 전력이 공통의 연계점을 통하여 전력 계통에 공급되는 풍력 발전 시스템으로서, 상기 연계점에서의 소정의 무효 전력 지령치를 각 상기 풍차에 대하여 각각 설정되어 있는 무효 전력 보정량을 사용하여 보정함으로써, 각 상기 풍차에 대응하는 무효 전력 지령치를 각각 결정하는 풍력 발전 시스템이다.
본 발명의 제 4 양태는, 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 내리는 중앙 제어 장치를 구비하고, 각 풍차의 출력이 공통의 연계점을 통하여 전력 계통에 공급되는 풍력 발전 시스템으로서, 복수의 상기 풍차로서 가변속 풍차와 고정속 풍차의 양방을 구비하는 경우에, 상기 중앙 제어 장치가, 상기 고정속 풍차의 전체적인 상기 연계점에서의 무효 전력을 산출하고, 산출한 상기 무효 전력과 상기 연계점에서의 소정의 무효 전력 지령치와의 차분을 산출하여, 산출한 상기 차분을 사용해서 상기 소정의 무효 전력 지령치를 보정하고, 보정 후의 상기 소정의 무효 전력 지령치에 기초하여 각 상기 가변속 풍차의 무효 전력 지령치를 결정하는 풍력 발전 시스템이다.
본 발명에 의하면, 무효 전력의 조정 정밀도를 향상시킬 수 있다는 효과를 나타낸다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 무효 전력 보정량에 관해서 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법의 순서를 나타낸 플로우차트이다.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법에 관해서 설명하기 위한 도면이다.
이하에, 본 발명에 관련된 풍력 발전 시스템 및 그 운전 제어 방법의 각 실시형태에 관해서, 도면을 참조하여 설명한다.
〔제 1 실시형태〕
도 1 은, 본 실시형태에 관련된 풍력 발전 시스템의 전체 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 풍력 발전 시스템 (1) 은, 복수의 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) ) (이하, 모든 풍차를 나타낼 때에는 단순히 부호 「WTG」를 붙이고, 각 풍차를 나타낼 때에는 부호 「WTG1」, 「WTG2」등을 붙인다.) 와, 각 풍차 (WTG) 에 대하여 제어 지령을 내리는 중앙 제어 장치 (10) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 모든 풍력 발전 장치 (WTG) 는 가변속 풍차이다.
각 풍차 (WTG) 는, 발전 시스템 (20) 을 구비하고 있다. 발전 시스템 (20) 은, 예를 들어, 발전기와, 발전기의 유효 전력 및 무효 전력을 제어할 수 있는 가변 주파수 컨버터 여자 시스템과, 그 가변 주파수 컨버터 여자 시스템에 전력 지령치를 제공하는 풍차 제어 장치를 주된 구성으로서 구비하고 있다.
각 풍차가 구비하는 발전 시스템 (20) 으로부터 출력되는 전력은, 각 전력선 (30) 에 의해 공통의 연계점 A 를 경유하여 전력 계통 (utility grid) 에 공급된다.
중앙 제어 장치 (10) 는, 계통 전력을 관리하는 전력 관리실 (예를 들어, 전력회사 등) 로부터 통지되는 연계점 A 에서의 요구 무효 전력 지령에 기초하여, 연계점 A 에서의 무효 전력 지령치를 설정한다. 그리고, 이 무효 전력 지령치를 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 에 대응하여 각각 설정되어 있는 무효 전력 보정량을 사용하여 보정하고, 보정 후의 무효 전력 지령치를 각 풍차에 대하여 각각 송신한다. 여기서, 각 풍차에 대응하여 설정되어 있는 무효 전력 보정량의 상세한 내용에 관해서는 후술한다.
각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 가 구비하는 발전 시스템 (20) 은, 중앙 제어 장치 (10) 로부터 무효 전력 지령치를 수신하면, 이 무효 전력 지령치와, 발전기의 회전수에 따라서 설정되는 유효 전력 지령치에 기초하여 발전기 제어를 실시한다. 이 때, 무효 전력 지령치 및 유효 전력 지령치는, 열적 제약, 전압 제한에 의해 결정되는 동작 범위 내가 되도록 설정된다.
구체적으로는, 발전 시스템 (20) 에 있어서, 무효 전력 지령치 및 유효 전력 지령치는 가변 주파수 컨버터 여자 시스템에 주어진다. 가변 주파수 컨버터 여자 시스템은, 무효 전력 지령치 및 유효 전력 지령치에 기초하여 d-q 축의 로터 전류 지령을 생성하고, 이 로터 전류 지령에 기초하여 발전기의 가변속 컨버터를 제어한다. 이로써, 원하는 유효 전력 및 무효 전력이 출력된다.
상기 로터 전류 제어가 행해짐으로써, 각 풍차에 주어진 무효 전력 지령치를 만족하는 무효 전력 등이 각 풍차 (WTG) 로부터 출력되고, 전력선 (30) 을 통해서 공통의 연계점 A 에 공급되게 된다.
다음으로, 상기 서술한 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 에 대응하여 각각 설정되는 무효 전력 보정량에 관해서 상세히 설명한다.
상기 무효 전력 보정량은, 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 와 연계점 A 사이에 존재하는 리액턴스 성분에 기초하여 결정된다.
예를 들어, 많은 풍차를 갖는 윈드 팜 등에서는 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 와 연계점 A 를 연결하는 전력선 (30) 의 길이가 상당히 다르게 되기 때문에, 풍차로부터 출력된 무효 전력은, 연계점 A 에 도달할 때까지 각각의 전력선 (30) 의 거리에 따른 리액턴스의 영향을 받게 된다. 이 때문에, 예를 들어 각 풍차에 대하여 똑같은 무효 전력 지령치가 주어진 경우에는, 연계점 A 에서의 무효 전력에 편차가 생겨, 전압 조정 정밀도가 저하될 가능성이 있다.
본 실시형태에서는, 전술한 바와 같은 전력선 (30) 의 리액턴스 성분에 의한 전력 변동을 고려하여, 각 풍차에 주어지는 무효 전력 지령치를 상기 전력선의 리액턴스 성분에 따라서 보정하는 것으로 하고 있다.
먼저, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGi, …, WTGn) 의 출력단에서의 전력을 각각 P1＋jQ1, P2＋jQ2, …, Pi＋jQi, …, Pn＋jQn 으로 한다. 또한, 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGi, …, WTGn) 와 연계점 A 사이의 전력선의 리액턴스를 각각 jx1, jx2, …jxi, …jxn 으로 하고, 또한, 연계점 A 에서의 각 풍차의 전력을 P1'＋jQ1', P2'＋jQ2', …, Pi'＋jQi', …, Pn'＋jQn' 로 정의한다.
다음으로, 각 풍차에 있어서 조류 (潮流) 를 계산한다. 여기서는, i 번째 풍차를 예로 들어 설명한다. 편의상, 연계점 전압 Vgrid = 1 pu, 연계점 전압 위상각 δgrid = 0 으로 한다. 또한, 유효 전력 P, 무효 전력 Q 모두, 각 풍차로부터 연계점 A 를 향하는 방향을 정 (正) 의 부호로 한다.
이러한 조건에 있어서, 풍차 (WTGi) 의 출력단에서의 유효 전력 Pi, 무효 전력 Qi, 그리고 연계점 A 에서의 유효 전력 Pi',무효 전력 Qi' 는 각각 이하의 (1) ～ (4) 식과 같이 표시된다.
Figure 112010014290337-pct00001
상기 무효 전력에 관한 (3) 식 및 (4) 식을 사용하여, 이하의 (5) 식이 도출된다.
Figure 112010014290337-pct00002
상기 (5) 식에 있어서의 Qi 로부터의 변화율을 wi 로 하면, 이하의 (6) 식이 얻어진다.
Figure 112010014290337-pct00003
상기 (1) ～ (4) 식에 있어서, Pi, Qi 를 이미 알고 있는 것으로 하면, Pi', Qi', Vi, δi 를 풀 수 있다.
예를 들어, 과거 소정 기간 (예를 들어, 1 개월, 또는 3 개월, 또는 1 년 등) 에 있어서 무효 전력 Qi 및 유효 전력 Pi 의 데이터를 취득하고, 이들 데이터를 해석함으로써 (예를 들어, 평균하거나 함으로써), 적절한 무효 전력 Qi 및 유효 전력 Pi 를 설정한다.
상기 (6) 식에 나타내는 변화율 wi 는, 무효 전력 보정량으로서 설정된다.
각 풍차에 대하여 구해진 변화율 wi 는, 각 풍차와 대응되어 중앙 제어 장치 (10) 가 구비하는 메모리 내에 저장되어, 풍차의 운전시에 있어서의 무효 전력 지령치의 보정에 사용된다.
또, 메모리에 저장되는 상기 무효 전력 보정량은, 예를 들어, 소정의 시간 간격 (예를 들어, 1 년 또는 3 개월 등) 으로 갱신되는 것으로 해도 된다. 갱신시에는, 풍차의 출력단에서의 무효 전력 Qi 및 유효 전력 Pi 를 적절한 값으로 설정하고, 예를 들면 전술한 바와 같이 과거 소정 기간에 있어서의 데이터의 해석 결과 등을 사용하여 설정하고, 이 값을 상기 (6) 식에 대입함으로써 각 풍차의 무효 전력 보정량을 갱신하면 된다.
다음으로, 상기 서술한 구성을 구비하는 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법에 관해서 설명한다.
먼저, 중앙 제어 장치 (10) 는, 연계점의 무효 전력 지령치 Qgrid 를 취득하면 (도 3 의 단계 SA1), 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 에 대응하는 무효 전력 보정량 wi 를 메모리로부터 판독하여, 이 무효 전력 보정량 wi 와 이하의 (7) 식을 사용해서 무효 전력 지령치 Qgrid 를 보정하고, 각 풍차에 대응하는 무효 전력 지령치 Qi 를 각각 산출한다 (단계 SA2).
Figure 112010014290337-pct00004
(7) 식에 있어서 N 은 풍차의 대수 (台數) 이다.
중앙 제어 장치 (10) 는, 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 에 대응하는 무효 전력 지령치 (Q1, Q2, …, Qn) 를 산출하면, 이들을 각 풍차에 각각 송신한다 (단계 SA3).
각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 의 발전 시스템은, 중앙 제어 장치 (10) 로부터 수신한 무효 전력 지령치 (Q1, Q2, …, Qn) 와 발전기의 회전수로부터 설정되는 유효 전력 지령치에 기초하여 발전기를 제어한다. 이로써, 각 풍차에 주어진 무효 전력 지령치에 일치하는 무효 전력이 각 풍차의 출력단으로부터 출력되어, 전력선 (30) 을 통해서 공통의 연계점 A 에 공급된다.
중앙 제어 장치 (10) 는, 연계점 A 에서의 실제의 무효 전력 Qgrid' 를 검출하고, 이 실무효 전력 Qgrid' 와 무효 전력 지령치 Qgrid 와의 차분 ΔQgrid 를 산출하여, 이 차분 ΔQgrid 를 해소시키는 무효 전력 지령치를 새롭게 산출하고, 이것을 다음번 무효 전력 지령치로서 각 풍차에 제공한다 (단계 SA4).
새로운 무효 전력 지령치는, 이하에 나타내는 (8) 식과 같이, 차분 ΔQgrid 와 무효 전력 보정량 wi 를, 단계 SA1 에서 취득한 연계점 A 에서의 무효 전력 지령치 Qgrid 에 가산함으로써 구해진다.
Figure 112010014290337-pct00005
그리고, 이후에서는, 소정의 시간 간격으로 연계점 A 에서의 실무효 전력을 검출하고, 이 검출 결과로부터 구해지는 무효 전력 차분 ΔQgrid = Qgrid－Qgrid' 와 무효 전력 보정치 wi 를 상기 (8) 식에 대입함으로써, 각 풍차에 대응하는 무효 전력 지령치를 산출하면 된다.
이렇게 해서 피드백 제어가 실시됨으로써, 연계점 A 에서의 무효 전력을 안정시키는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 풍력 발전 시스템 (1) 및 그 운전 제어 방법에 의하면, 연계점 A 에서의 무효 전력 지령치를 각 풍차와 연계점 A 사이에 존재하는 리액턴스에 따른 무효 전력 보정량 wi 를 사용하여 보정함으로써, 각 풍차에 적합한 무효 전력 지령치를 구하기 때문에, 전력선 (30) 에 관한 리액턴스를 고려한 무효 전력 제어를 각 풍차에 있어서 실행시킬 수 있게 된다. 이로써, 연계점 A 에서의 무효 전력의 추가 안정화를 실현하는 것이 가능해진다.
〔제 2 실시형태〕
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관해서 도 4 를 사용하여 설명한다.
상기 서술한 제 1 실시형태에 있어서는 모든 풍차가 가변속 풍차인 경우에 대해서 서술하였지만, 본 실시형태에서는, 일부의 풍차가 고정속 풍차인 경우에 대해서 설명한다.
본 실시형태에 관련된 풍력 발전 시스템은, 적어도 1 대의 고정속 풍차와 적어도 1 대의 가변속 풍차를 구비하고 있다. 예를 들어, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 1 번째부터 i 번째까지의 풍차를 가변속 풍차, i＋1 번째부터 n 번째까지의 풍차를 고정속 풍차로 한다. 이 경우, 먼저, 상기 서술한 제 1 실시형태와 동일한 순서에 근거한 조류 계산에 의해, 풍차의 출력단에서의 무효 전력 Qi, 및 연계점 A 에서의 무효 전력 Qi' 를 구한다.
계속해서, 고정속 풍차만의 무효 전력의 합계를 이하의 (9) 식 ～ (10) 식에 나타내는 바와 같이 구한다.
Figure 112010014290337-pct00006
다음으로, 고정속 풍차 전체에 있어서의 풍차 출력단의 무효 전력의 합계와, 연계점 A 에서의 무효 전력의 합계와의 차분 ΔQfix 를 이하의 (11) 식에 의해 구한다.
ΔQfix = Qfix－Qfix' (11)
이 차분 ΔQfix 를 가변속 풍차에 의해서 흡수할 필요가 있다.
여기서, 연계점 A 에서의 무효 전력 지령에 대한 고정속 풍차의 무효 전력 공급분의 기여율은 이하의 (12) 식으로 나타낼 수 있고, 이 나머지인 (1－α)Qgrid 가 가변속 풍차에 의해서 공급되면 된다.
α = Qfix'/Qgrid (12)
따라서, 가변속 풍차 전체에서 공급하지 않으면 안되는 무효 전력 지령 Qgrid_var 은, 상기 고정속 풍차에 있어서의 무효 전력의 변동분을 고려하여 이하의 (13) 식으로 표시된다.
Figure 112010014290337-pct00007
그리고, 이렇게 해서 가변속 풍차 전체에서 공급하지 않으면 안되는 무효 전력 지령이 구해지면, 이 무효 전력 지령을 가변속 풍차의 대수로 나눔으로써, 각 풍차에서 똑같이 분담하는 무효 전력 지령을 구하고, 또한 이 무효 전력 지령을 각 풍차에 대응하는 무효 전력 보정량 wi 로 보정한다. 이로써, 최종적으로 각 풍차에 주어지는 무효 전력 지령치는 이하의 (14) 식으로 표시되게 된다. (14) 식에 있어서 M 은, 가변속 풍차의 대수이다.
Figure 112010014290337-pct00008
그리고, 상기 (14) 식을 사용하여 구한 보정 후의 무효 전력 지령치를 각 풍차에 대하여 송신한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 풍력 발전 시스템 및 그 운전 제어 방법에 의하면, 고정속 풍차와 가변속 풍차가 혼재하는 경우에는, 고정속 풍차에 있어서의 무효 전력의 변동분을 고려하여 가변속 풍차 전체에 대한 무효 전력 지령치가 결정되기 때문에, 고정속 풍차에 의한 무효 전력 변동을 가변속 풍차에 의해서 흡수할 수 있게 된다. 이로써, 고정속 풍차가 포함되는 경우에 있어서도 무효 전력 제어의 정밀도 향상을 도모할 수 있게 된다.
또, 상기 서술한 본 실시형태를 대신하여, 예를 들어, 상기 (13) 식으로 나타내는 가변속 풍차 전체에 대한 무효 전력 지령 Qgrid_var 을 가변속 풍차의 대수 M 으로 나눈 지령치를, 무효 전력 지령치로서 각 가변속 풍차에 제공하는 것으로 해도 된다. 이 경우, 각 가변속 풍차와 연계점 A 사이에 존재하는 리액터에 의한 무효 전력 변동에 대해서는 해소되지 않지만, 고정속 풍차에 의한 무효 전력 변동을 해소할 수 있게 되는 점에서, 상당한 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 참조하여 상세히 설명해 왔는데, 구체적인 구성은 이 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다.
예를 들어, 상기 서술한 각 실시형태에서는, 중앙 제어 장치 (10) 가 무효 전력 지령치의 보정을 행하고 있었지만, 이 양태를 대신하여, 예를 들어, 각 풍차에 있어서 무효 전력 지령치의 보정을 행하는 것으로 해도 된다. 이 경우에는, 중앙 제어 장치 (10) 로부터 각 풍차에 대하여 똑같은 무효 전력 지령치가 송신되고, 각 풍차에 있어서, 각 풍차가 보유하는 개개의 무효 전력 보정량을 사용하여 중앙 제어 장치 (10) 로부터 수신한 똑같은 무효 전력 지령치의 보정이 행해진다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 중앙 제어 장치 (10) 로부터 통신에 의해서 보정 후의 무효 전력 지령치 등이 송신되는 것으로 하였지만, 예를 들어, 오퍼레이터가 수동에 의해 각 풍차에 대하여 무효 전력 지령치를 입력하는 구성으로 해도 된다.
그리고, 상기 각 실시형태에 있어서는, 연계점의 무효 전력 지령치에 기초하여 각 풍차에 주어지는 무효 전력 지령치를 결정했지만, 이것을 대신하여, 예를 들면, 중앙 제어 장치 (10) 가 연계점에서의 전압 지령치를 입력 정보로서 취득하고, 이 연계점에서의 전압 지령치와 연계점에서의 실제 전압치가 일치하는 무효 전력 지령치를 생성하는 양태로 해도 된다.
또한, 상기 서술한 각 실시형태에서는, 중앙 제어 장치 (10) 로부터 각 풍차에 무효 전력 지령치를 제공하고, 이 무효 전력 지령치와 발전기의 회전수에 기초하여 결정되는 유효 전력 지령치에 기초하여 각 풍차의 발전기 출력을 제어하고 있었다. 그러나, 유효 전력과 무효 전력의 제곱합의 평방근, 즉, 피상 전력이 정격 용량을 초과한 경우에는 원하는 유효 전력, 무효 전력을 출력할 수 없다. 이 경우에는, 유효 전력을 줄이고 무효 전력을 우선으로 하거나, 또는, 무효 전력을 줄이고 유효 전력을 우선으로 하거나 하는 2 가지 중 어느 하나를 선택할 필요가 생긴다.
이러한 경우에 대비하여 미리 어느 쪽을 우선시킬지를 설정해 두고, 전술한 바와 같은 사상 (事象) 이 발생한 경우에는, 그 설정 내용에 기초하여 제어를 실시하는 것으로 해도 된다. 또, 상기 사상이 발생한 경우에는 그 내용을 오퍼레이터에게 통지하는 것으로 하여, 그 때마다 오퍼레이터가 어느 쪽을 우선시키는지를 입력하는 것으로 해도 된다.
1 풍력 발전 시스템
10 중앙 제어 장치
20 발전 시스템
30 전력선
WTG1, WTG2, WTGn 풍차

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 내리는 중앙 제어 장치를 구비하고, 각 풍차의 출력이 공통의 연계점을 통하여 전력 계통에 공급되는 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법으로서,
    복수의 상기 풍차로서, 가변속 풍차와 고정속 풍차의 양방을 구비하는 경우에, 상기 고정속 풍차 전체로서의 상기 연계점에서의 무효 전력을 산출하는 단계;
    산출한 상기 무효 전력과 상기 연계점에서의 소정의 무효 전력 지령치와의 차분을 산출하는 단계;
    산출한 상기 차분을 사용해서 상기 소정의 무효 전력 지령치를 보정하는 단계; 및
    보정 후의 상기 소정의 무효 전력 지령치에 기초하여, 각 상기 가변속 풍차의 무효 전력 지령치를 결정하는 단계를 포함하는, 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    보정 후의 상기 소정의 무효 전력 지령치를 각 상기 가변속 풍차에 대하여 각각 설정되어 있는 무효 전력 보정량을 사용하여 보정함으로써, 각 상기 가변속 풍차에 대응하는 무효 전력 지령치를 결정하는, 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    각 상기 가변속 풍차에 따른 무효 전력 보정량은, 각 상기 가변속 풍차와 상기 연계점 사이에 존재하는 리액턴스 성분에 기초하여 결정되는, 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법.
  6. 삭제
  7. 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 내리는 중앙 제어 장치를 구비하고, 각 풍차의 출력이 공통의 연계점을 통하여 전력 계통에 공급되는 풍력 발전 시스템으로서,
    복수의 상기 풍차로서, 가변속 풍차와 고정속 풍차의 양방을 구비하며,
    상기 중앙 제어 장치가,
    상기 고정속 풍차 전체로서의 상기 연계점에서의 무효 전력을 산출하고,
    산출한 상기 무효 전력과 상기 연계점에서의 소정의 무효 전력 지령치와의 차분을 산출하여,
    산출한 상기 차분을 사용해서 상기 소정의 무효 전력 지령치를 보정하고,
    보정 후의 상기 소정의 무효 전력 지령치에 기초하여, 각 상기 가변속 풍차의 무효 전력 지령치를 결정하는, 풍력 발전 시스템.
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