KR101179884B1 - Power performance enhancement of wind turbine and method of the same - Google Patents

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Abstract

풍력터빈의 발전량 향상 시스템 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 풍력터빈의 발전량 향상 시스템은 풍력발전단지 주변 위치의 정보를 수집 및 저장하는 풍력발전단지DB(Data Base); 상기 풍력발전단지DB에 저장된 상기 정보를 바탕으로 각각의 풍력터빈 위치에서의 풍속 및 풍향을 예측하여 발전기 회전속도 신호 및 주풍향 신호를 송출하는 예측부; 상기 예측부에서 송출된 상기 발전기 회전속도 신호 및 상기 주풍향 신호에 의하여 블레이드의 피치(pitch) 및 요(yaw)를 제어하는 블레이드 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Disclosed are a power generation improvement system for a wind turbine and a method thereof. Power generation system for improving the wind turbine according to an embodiment of the present invention is a wind power generation database DB (Data Base) for collecting and storing information about the location of the wind farm; A prediction unit for predicting the wind speed and the wind direction at each wind turbine location based on the information stored in the wind farm DB and transmitting a generator rotational speed signal and a main wind direction signal; And a blade controller configured to control a pitch and a yaw of the blade based on the generator rotation speed signal and the main wind direction signal transmitted from the predictor.

Description

풍력터빈의 발전량 향상 시스템 및 그 방법{POWER PERFORMANCE ENHANCEMENT OF WIND TURBINE AND METHOD OF THE SAME}Power generation improvement system and method of wind turbine {{POWER PERFORMANCE ENHANCEMENT OF WIND TURBINE AND METHOD OF THE SAME}

본 발명은 풍력터빈의 발전량 향상 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력터빈 및 풍력발전단지 예측제어를 통한 풍력터빈의 발전량 향상 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for improving the power generation of wind turbines, and more particularly to a system and method for improving the power generation of wind turbines through predictive control of wind turbines and wind farms.

일반적으로 종래 MW급 풍력터빈의 발전량 향상 시스템에서는 발전량이 정격(rated power)에 도달하여 발전기에 과부하가 걸리게 되면 블레이드 피치(pitch)를 조정하여 블레이드의 경사각을 감소시킴으로써 로터의 회전속도를 조절하는 방식을 사용하였다.In general, in the power generation improvement system of the conventional MW-class wind turbine, when the power generation reaches the rated power and the generator is overloaded, the rotation speed of the rotor is controlled by reducing the blade tilt angle by adjusting the blade pitch. Was used.

즉, 종래 풍력터빈의 발전량 향상 시스템에서는 발전기의 회전속도를 기준으로 블레이드 제어를 수행하였는데, 발전기는 상대적으로 큰 관성모멘트를 갖는 블레이드와 연결되어 있어 블레이드 관성모멘트에 따른 시간지연으로 블레이드 제어에 한계가 존재한다는 문제점이 있었다. That is, in the conventional wind turbine power generation system, the blade control is performed based on the rotational speed of the generator. The generator is connected to the blade having a relatively large moment of inertia, so that the blade control is limited due to the time delay according to the blade moment of inertia. There was a problem that existed.

보다 구체적으로, 풍속에 적합한 블레이드 각도를 조절하는데 시간지연이 발생하므로, 블레이드가 최적 각도로 맞춰지기 전까지 이미 풍력터빈이 과도한 하중을 받게되어 블레이드의 수명이 단축되는 문제점이 있었으며, 갑자기 돌풍이 발생하는 경우에는 풍력터빈의 파손을 방지하기 위하여 풍력터빈을 정지시켜야 하므로 전력생산량이 감소하는 문제점이 있었다. More specifically, since there is a time delay in adjusting the blade angle suitable for the wind speed, there is a problem that the wind turbine is already subjected to excessive load until the blade is adjusted to the optimum angle, thereby shortening the life of the blade, and suddenly a gust occurs. In this case, the wind turbine has to be stopped in order to prevent damage to the wind turbine.

따라서, 풍력터빈의 발전량 향상 시스템에 있어 풍속에 적합한 블레이드 각도(피치 및 요) 제어를 향상시키기 위한 방안이 모색된다.Therefore, a method for improving blade angle (pitch and yaw) control suitable for wind speed in a wind turbine power generation improvement system is sought.

본 발명의 실시예들은 풍력발전단지 주변 위치의 정보를 데이터 베이스로 구축하고, 이를 기반으로 풍력발전단지 및 각 풍력터빈 설치 위치에서의 풍속 및 풍향을 예측하여 블레이드의 피치 및 요를 제어함으로써 풍력터빈의 발전량을 향상시키는 풍력터빈의 발전량 향상 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention to build a database of information on the location of the wind farm surrounding the wind turbine by controlling the pitch and yaw of the blade by predicting the wind speed and wind direction at the wind farm and the installation location of each wind turbine based on this The present invention aims to provide a system and method for improving the power generation of wind turbines.

본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력터빈의 발전량 향상 시스템에 있어서, 풍력발전단지 주변 위치의 정보를 수집 및 저장하는 풍력발전단지DB(Data Base); 상기 풍력발전단지DB에 저장된 상기 정보를 바탕으로 각각의 풍력터빈 위치에서의 풍속 및 풍향을 예측하여 발전기 회전속도 신호 및 주풍향 신호를 송출하는 예측부; 상기 예측부에서 송출된 상기 발전기 회전속도 신호 및 상기 주풍향 신호에 의하여 블레이드의 피치(pitch) 및 요(yaw)를 제어하는 블레이드 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 발전량 향상 시스템이 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, a wind turbine power generation system, wind power generation database DB (Data Base) for collecting and storing information about the wind power plant surrounding position; A prediction unit for predicting the wind speed and the wind direction at each wind turbine location based on the information stored in the wind farm DB and transmitting a generator rotational speed signal and a main wind direction signal; The power generation amount improvement system of the wind turbine may include a blade control unit for controlling the pitch (pitch) and yaw (yaw) of the blade by the generator rotation speed signal and the main wind direction signal sent from the predictor. have.

또한, 상기 블레이드 제어부는, 상기 예측부에서 송출된 상기 발전기 회전속도 신호에 의하여 블레이드 피치를 제어하는 피치 제어부; 및 상기 예측부에서 송출된 상기 주풍향 신호에 의하여 블레이드 요를 제어하는 요 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The blade controller may include: a pitch controller configured to control a blade pitch based on the generator rotation speed signal transmitted from the predictor; And a yaw control unit controlling a blade yaw by the main wind direction signal transmitted from the predicting unit.

또한, 상기 풍력발전단지DB는, 풍력발전단지 주변 위치의 지형, 풍속, 풍향, 공기 밀도, 기압 또는 온도 중 적어도 하나를 측정하는 측정부; 및 상기 측정부에서 측정된 상기 정보를 바탕으로 바람지도(Wind Map)를 생성 및 저장하는 지도생성부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the wind farm DB is a measurement unit for measuring at least one of the topography, wind speed, wind direction, air density, barometric pressure or temperature of the location surrounding the wind farm; And a map generation unit for generating and storing a wind map based on the information measured by the measurement unit.

또한, 상기 예측부는 각각의 풍력터빈 위치에서의 풍속을 예측하는 풍속예측부; 상기 예측된 풍속을 발전기 회전속도로 환산하는 속도환산부; 및 상기 풍력터빈 위치에서의 풍향을 예측하는 풍향예측부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The predictor may include a wind speed predictor that predicts wind speed at each wind turbine location; A speed conversion unit converting the predicted wind speed into a generator rotation speed; And a wind direction prediction unit for predicting the wind direction at the wind turbine position.

또한, 상기 피치 제어부는 상기 속도환산부에서 환산된 상기 발전기 회전속도와 실제 발전기 회전속도 및 정격출력 하에서의 발전기 회전속도를 비교하여 블레이드의 피치를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. The pitch control unit may control the pitch of the blade by comparing the generator rotational speed converted by the speed conversion unit with the actual generator rotational speed and the generator rotational speed under the rated output.

또한, 상기 요 제어부는 상기 예측부에서 송출된 상기 주풍향 신호와 실제 측정된 풍향을 비교하여 블레이드의 요를 제어시키는 것을 특징으로 할 수 있다. The yaw control unit may control the yaw of the blade by comparing the main wind direction signal transmitted from the predictor with the actually measured wind direction.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 풍력터빈의 발전량 향상 방법에 있어서, 풍력발전단지 주변 위치의 정보를 수집 및 저장하는 단계; 상기 저장된 정보를 바탕으로 각각의 풍력터빈 위치에서의 풍속 및 풍향을 예측하는 단계; 상기 예측된 풍속 및 풍향을 바탕으로 발전기 회전속도 및 주풍향을 산출하는 단계; 상기 발전기 회전속도와 실제 발전기 회전속도 및 정격출력 하에서의 발전기 회전속도를 비교하여 블레이드 피치를 제어하는 단계; 및 상기 주풍향과 실제 측정된 풍향을 비교하여 블레이드 요를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 발전량 향상 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method for improving the amount of power generation of a wind turbine, the method comprising the steps of: collecting and storing information about the location around the wind farm; Predicting wind speed and wind direction at each wind turbine location based on the stored information; Calculating a generator rotation speed and a main wind direction based on the predicted wind speed and wind direction; Controlling a blade pitch by comparing the generator rotation speed with an actual generator rotation speed and a generator rotation speed under a rated output; And by comparing the main wind direction and the actually measured wind direction can be provided a method for improving the power generation amount of the wind turbine comprising a step of controlling the blade yaw.

또한, 상기 풍력발전단지 주변 위치의 정보는 풍력발전단지 주변 위치의 풍속, 풍향, 온도, 기압, 지형의 거칠기 또는 고도 중 적어도 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the information of the location around the wind farm may be characterized in that at least one of the wind speed, wind direction, temperature, air pressure, roughness or altitude of the location around the wind farm.

본 발명의 실시예들은 예측된 풍속신호를 피치 제어부에 반영함으로써, 종단 속도이상의 풍속에서도 블레이드 피치의 우선제어를 통하여 풍력터빈의 발전량을 향상시키는 효과가 있다. Embodiments of the present invention, by reflecting the predicted wind speed signal to the pitch control unit, there is an effect of improving the amount of power generation of the wind turbine through priority control of the blade pitch even at wind speeds above the terminal speed.

또한, 예측된 풍향신호를 요 제어부에 반영함으로써, 블레이드를 주풍향 방향으로 신속하게 변경하여 풍력터빈의 발전량을 향상시키는 효과가 있다.In addition, by reflecting the predicted wind direction signal to the yaw control unit, there is an effect of rapidly changing the blade in the direction of the main wind direction to improve the power generation of the wind turbine.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력터빈의 발전량 향상 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력터빈의 발전량 향상 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of a power generation improvement system of a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart of a method for improving the amount of power generation of a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력터빈의 발전량 향상 시스템의 구성도이다. 1 is a block diagram of a power generation improvement system of a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 풍력터빈의 발전량 향상 시스템은 풍력발전단지DB(Data Base)(100), 예측부(200) 및 블레이드 제어부(300)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a power generation improvement system of a wind turbine includes a wind farm DB (Data Base) 100, a predictor 200, and a blade controller 300.

풍력발전단지DB(100)는 풍력발전단지 주변 위치의 정보를 수집 및 저장하는 역할을 수행한다. 한편, 풍력발전단지DB(100)는 풍력발전단지 주변 위치의 정보를 측정하는 측정부(120) 및 측정부(120)에서 측정된 상기 정보를 바탕으로 바람지도(Wind Map)를 생성 및 저장하는 지도생성부(140)를 포함할 수 있다. The wind farm DB 100 performs a role of collecting and storing information of a location around the wind farm. On the other hand, the wind farm DB 100 generates and stores a wind map based on the information measured by the measuring unit 120 and the measuring unit 120 for measuring the information of the location around the wind farm. It may include a map generation unit 140.

측정부(120)에서 측정하는 상기 풍력발전단지 주변 위치의 정보는 풍력발전단지 주변 위치의 풍속, 풍향, 온도, 기압 등의 데이터와 지형의 거칠기, 고도등의 발전단지에 관한 정보일 수 있다. The information about the location of the wind farm measured by the measuring unit 120 may be data about wind speed, wind direction, temperature, air pressure, etc. of the location of the wind farm, and information about a power generation complex such as roughness and altitude of the terrain.

상기 풍력발전단지 주변 위치의 정보를 측정하는 방안은 예를 들면, 풍속감지센서, 풍향감지센서, 온도감지센서, 기압감지센서등을 이용할 수 있다. 풍력발전단지 지형의 거칠기 및 고도등은 개별적으로 측정하거나 알려진 정보를 이용하는 것이 가능하다. For example, a wind speed sensor, a wind direction sensor, a temperature sensor, a barometric pressure sensor, or the like may be used as a measure for measuring information around the wind farm. The roughness and altitude of the wind farm topography can be measured individually or using known information.

지도생성부(140)에서 생성하는 상기 바람지도는 상기 풍력발전단지 주변 위치의 정보를 지도상에 표시하여 작업자가 한눈에 알아볼 수 있도록 만든 지도를 의미한다. 상기 바람지도의 생성형태는 상기 풍력발전단지 주변 위치 정보를 지도상에 표시한 형태이면 되고, 특별한 형태에 한정되지 않는다. The wind map generated by the map generation unit 140 refers to a map made so that the worker can recognize at a glance by displaying the information of the location around the wind farm on the map. The generation form of the wind map may be a form in which location information around the wind farm is displayed on a map, and is not limited to a particular form.

예측부(200)는 풍력발전단지DB(100)에 저장된 상기 풍력발전단지 주변 위치의 정보를 바탕으로 각각의 풍력터빈 위치에서의 풍속 및 풍향을 예측하는 역할을 수행한다. The prediction unit 200 performs a role of predicting the wind speed and the wind direction at each wind turbine location based on the information of the location around the wind farm DB stored in the wind farm DB 100.

예측부(200)는 각각의 풍력터빈 위치에서의 풍속을 예측하는 풍속예측부(220)와 풍속예측부(220)에서 예측된 풍속을 발전기 회전속도로 환산하는 속도환산부(222) 및 상기 풍력터빈 위치에서의 풍향을 예측하는 풍향예측부(240)를 포함할 수 있다. Prediction unit 200 is the wind speed prediction unit 220 for predicting the wind speed at each wind turbine position and the speed conversion unit 222 and the wind speed conversion unit for converting the wind speed predicted by the wind speed prediction unit 220 It may include a wind direction prediction unit 240 for predicting the wind direction at the turbine position.

상기 풍속 및 풍향을 예측하는 방법은 풍력발전단지DB(100)에 저장된 정보를 바탕으로 측정 장비가 설치된 위치, 각각의 풍력터빈이 설치된 위치 사이의 거리, 풍속에 영향을 주는 장애물 또는 지표면 거칠기등을 산출함으로써 수행될 수 있다. 한편, 상기 예측된 풍속 및 풍향은 다시 풍력발전단지DB(100)에 저장할 수 있다.The method of predicting the wind speed and the wind direction is based on the information stored in the wind farm DB 100, the location where the measurement equipment is installed, the distance between the location of each wind turbine installed, obstacles or surface roughness affecting the wind speed, etc. By calculating. Meanwhile, the predicted wind speed and wind direction may be stored in the wind farm DB 100 again.

예측부(200)는 풍속예측부(220)에서 예측된 상기 풍속을 속도환산부(222)에서 발전기 회전속도로 환산하고, 상기 발전기 회전속도 정보에 관한 신호를 블레이드 제어부(300)에 송출한다. 또한, 풍향예측부(240)에서 예측된 상기 풍향을 바탕으로 주풍향을 지정하여, 상기 주풍향에 관한 신호를 블레이드 제어부(300)에 송출한다. The predictor 200 converts the wind speed predicted by the wind speed predictor 220 into a generator rotation speed in the speed converter 222, and transmits a signal about the generator rotation speed information to the blade controller 300. In addition, the main wind direction is specified based on the wind direction predicted by the wind direction predicting unit 240, and transmits a signal regarding the main wind direction to the blade controller 300.

블레이드 제어부(300)는 예측부(200)에서 송출된 상기 발전기 회전속도 신호 및 상기 주풍향 신호에 의하여 블레이드의 피치(pitch) 및 요(yaw)를 제어하는 역할을 수행한다. The blade controller 300 controls the pitch and yaw of the blade by the generator rotation speed signal and the main wind direction signal transmitted from the predictor 200.

블레이드 제어부(300)는 예측부(200)에서 송출된 상기 발전기 회전속도 신호에 의하여 블레이드 피치를 제어하는 피치 제어부(320)와 예측부(200)에서 송출된 상기 주풍향 신호에 의하여 블레이드 요를 제어하는 요 제어부(340)를 포함할 수 있다. The blade controller 300 controls the blade yaw by the pitch control unit 320 for controlling the blade pitch according to the generator rotation speed signal transmitted from the predictor 200 and the main wind direction signal transmitted from the predictor 200. Yaw control unit 340 may include.

피치 제어부(320)는 예측부(200)의 속도환산부(222)에서 환산된 상기 발전기 회전속도와 실제 발전기 회전속도 및 정격출력 하에서의 발전기 회전속도를 비교하여 블레이드 피치를 제어할 수 있다. The pitch control unit 320 may control the blade pitch by comparing the generator rotation speed converted by the speed conversion unit 222 of the predictor 200 with the actual generator rotation speed and the generator rotation speed under the rated output.

보다 구체적으로, 상기 환산된 발전기 회전속도가 실제 발전기 회전속도 및 정격출력 하에서의 발전기 회전속도보다 큰 경우에는, 풍속이 앞으로 커짐을 의미하므로 블레이드를 접어 터빈 하중을 경감시킴으로써 고풍속 하에서도 풍력터빈이 작동할 수 있도록 한다. More specifically, when the converted generator rotational speed is greater than the actual generator rotational speed and the generator rotational speed under the rated output, the wind speed is increased in the future, so the wind turbine operates under high wind speed by reducing the turbine load by folding the blades. Do it.

또한, 상기 환산된 발전기 회전속도가 실제 발전기 회전속도보다는 크지만, 정격출력 하에서의 발전기 회전속도보다는 작은 경우에는, 실제 발전기 회전속도를 기준으로 하여 발전기 회전속도가 최대 출력을 내도록 한다. In addition, when the converted generator rotation speed is larger than the actual generator rotation speed, but smaller than the generator rotation speed under the rated output, the generator rotation speed to the maximum output based on the actual generator rotation speed.

또한, 상기 환산된 발전기 회전속도가 실제 발전기 회전속도보다 작지만, 정격출력 하에서의 발전기 회전속도보다 클 경우에는, 풍력터빈이 큰 하중을 계속 받고 있음을 의미하므로 실제 발전기 회전속도를 기준으로 하여 블레이드 제어를 수행한다. In addition, when the converted generator rotation speed is smaller than the actual generator rotation speed, but larger than the generator rotation speed under the rated output, it means that the wind turbine continues to receive a large load, so the blade control is performed based on the actual generator rotation speed. Perform.

마지막으로, 상기 환산된 발전기 회전속도가 실제 발전기 회전속도 및 정격출력 하에서의 발전기 회전속도보다 작은 경우에는, 실제 발전기 회전속도를 기준으로 하여 발전기 회전속도가 최대 출력을 내도록 한다.Lastly, when the converted generator rotation speed is smaller than the actual generator rotation speed and the generator rotation speed under the rated output, the generator rotation speed makes the maximum output based on the actual generator rotation speed.

요 제어부(340)는 예측부(200)의 풍향예측부(240)에서 예측된 풍향을 주풍향으로 지정하고, 실제 측정된 풍향을 비교하여 블레이드의 요를 제어할 수 있다. The yaw control unit 340 may control the yaw of the blade by designating the wind direction predicted by the wind direction predictor 240 of the predictor 200 as the main wind direction and comparing the actually measured wind direction.

보다 구체적으로, 요 제어부(340)는 상기 예측된 풍향과 실제 측정된 풍향과의 차이를 산출하고, 상기 차이를 신호처리 기법을 이용하여 가공함으로써 얻어낸 풍향에 대응하여 블레이드의 요를 제어한다. More specifically, the yaw control unit 340 calculates the difference between the predicted wind direction and the actually measured wind direction, and controls the yaw of the blade in response to the wind direction obtained by processing the difference using a signal processing technique.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 풍력터빈의 발전량 향상 방법에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a description will be given of a method for improving the amount of power generation of a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력터빈의 발전량 향상 방법의 순서도이다. 2 is a flow chart of a method for improving the amount of power generation of a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 풍력터빈의 발전량 향상 방법은 풍력발전단지 주변 위치의 정보를 수집 및 저장하는 단계(S100); 상기 저장된 정보를 바탕으로 각각의 풍력터빈 위치에서의 풍속 및 풍향을 예측하는 단계(S200); 상기 예측된 풍속 및 풍향을 바탕으로 발전기 회전속도 및 주풍향을 산출하는 단계(S300, S320); 상기 발전기 회전속도와 실제 발전기 회전속도 및 정격출력 하에서의 발전기 회전속도를 비교하여 블레이드 피치를 제어하는 단계(S400); 및 상기 주풍향과 실제 측정된 풍향을 비교하여 블레이드 요를 제어하는 단계(S420)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the method of improving the amount of power generated by the wind turbine includes collecting and storing information on a location around the wind farm (S100); Predicting wind speed and wind direction at each wind turbine location based on the stored information (S200); Calculating generator rotation speed and main wind direction based on the predicted wind speed and wind direction (S300, S320); Controlling the blade pitch by comparing the generator rotation speed with an actual generator rotation speed and a generator rotation speed under a rated output (S400); And controlling the blade yaw by comparing the main wind direction and the actually measured wind direction (S420).

상기 풍력발전단지 주변 위치의 정보는 풍력발전단지 주변 위치의 풍속, 풍향, 온도, 기압, 지형의 거칠기 또는 고도 중 적어도 하나일 수 있다. The information about the location around the wind farm may be at least one of wind speed, wind direction, temperature, air pressure, roughness or altitude of the location around the wind farm.

상기 풍속 및 풍향을 예측하는 방법, 상기 발전기 회전속도 및 주풍향을 산출하는 방법, 상기 발전기 회전속도와 실제 발전기 회전속도 및 정격출력 하에서의 발전기 회전속도를 비교하는 방법, 상기 주풍향과 실제 측정된 풍향을 비교하는 방법에 대하여는 전술한 실시예에서 기재한 것과 동일 또는 유사하므로 여기에서는 상세한 설명을 생략하기로 한다. A method of predicting the wind speed and wind direction, a method of calculating the generator rotation speed and the main wind direction, a method of comparing the generator rotation speed with the actual generator rotation speed and the generator rotation speed under the rated output, and comparing the main wind direction and the actually measured wind direction Since the method is the same as or similar to that described in the above embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 블레이드 피치를 제어하는 단계(S400) 및 블레이드 요를 제어하는 단계(S420)는 순서가 한정되지 않으며, 동시에 수행되는 것도 가능하다. On the other hand, the step of controlling the blade pitch (S400) and the step of controlling the blade yaw (S420) is not limited in order, it may be performed at the same time.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 예측된 풍속신호를 피치 제어부에 반영함으로써, 종단 속도이상의 풍속에서도 블레이드 피치의 우선제어를 통하여 풍력터빈의 발전량을 향상시키는 효과가 있다. As described above, the embodiments of the present invention reflect the predicted wind speed signal in the pitch control unit, thereby improving the power generation amount of the wind turbine through priority control of the blade pitch even at the wind speed above the terminal speed.

또한, 예측된 풍향신호를 요 제어부에 반영함으로써, 블레이드를 주풍향 방향으로 신속하게 변경하여 풍력터빈의 발전량을 향상시키는 효과가 있다.In addition, by reflecting the predicted wind direction signal to the yaw control unit, there is an effect of rapidly changing the blade in the direction of the main wind direction to improve the power generation of the wind turbine.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, many modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

100 풍력발전단지DB 120 측정부
140 지도생성부 200 예측부
220 풍속예측부 222 속도환산부
240 풍향예측부 300 블레이드 제어부
320 피치 제어부 340 요 제어부100 Wind Farm DB 120 Measuring Unit
140 Map Generation 200 Prediction
220 Wind speed prediction unit 222 Speed conversion unit
240 Wind direction control unit 300 blade control unit
320 pitch control 340 yaw control

Claims (8)

풍력터빈의 발전량 향상 시스템에 있어서,
풍력발전단지 주변 위치의 정보를 수집 및 저장하는 풍력발전단지DB(Data Base)(100);
상기 풍력발전단지DB(100)에 저장된 상기 정보를 바탕으로 각각의 풍력터빈 위치에서의 풍속을 예측하고 예측된 풍속을 발전기 회전속도로 환산한 발전기 회전속도 신호와, 각각의 풍력터빈 위치에서의 풍향을 예측하고 예측된 풍향을 주풍향으로 지정한 주풍향 신호를 송출하는 예측부(200); 및
상기 예측부(200)에서 송출된 상기 발전기 회전속도 신호와 실제 발전기 회전속도, 그리고 정격출력 하에서의 발전기 회전속도를 상호 비교하여 블레이드 피치(pitch)를 제어하거나 발전기 회전 속도의 출력을 제어하고, 상기 주풍향 신호를 실제 측정된 풍향과 비교하여 블레이드의 요(yaw)를 제어하는 블레이드 제어부(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 발전량 향상 시스템.
In the power generation improvement system of the wind turbine,
A wind farm DB (Data Base) 100 for collecting and storing information of a location around the wind farm;
Based on the information stored in the wind farm DB (100), the wind speed at each wind turbine location is predicted and the generator wind speed signal converted to the predicted wind speed in the generator rotation speed, and the wind direction at each wind turbine location A prediction unit 200 for predicting the signal and transmitting a main wind direction signal in which the predicted wind direction is the main wind direction; And
By comparing the generator rotational speed signal sent from the predictor 200 with the actual generator rotational speed and the generator rotational speed under the rated output, the blade pitch is controlled or the output of the generator rotational speed is controlled. And a blade controller (300) for controlling the yaw of the blade by comparing the signal with the wind direction actually measured.
제 1 항에 있어서,
상기 블레이드 제어부(300)는,
상기 예측부(200)에서 송출된 상기 발전기 회전속도 신호에 의하여 블레이드 피치(pitch)를 제어하는 피치 제어부(320); 및
상기 예측부(200)에서 송출된 상기 주풍향 신호에 의하여 블레이드 요(yaw)를 제어하는 요 제어부(340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 발전량 향상 시스템.
The method of claim 1,
The blade control unit 300,
A pitch control unit 320 for controlling a blade pitch according to the generator rotation speed signal transmitted from the predictor 200; And
And a yaw control unit (340) for controlling a blade yaw by the main wind direction signal transmitted from the predicting unit (200).
제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
상기 풍력발전단지DB(100)는,
풍력발전단지 주변 위치의 지형, 풍속, 풍향, 공기 밀도, 기압 또는 온도 중 적어도 하나를 측정하는 측정부(120); 및
상기 측정부(120)에서 측정된 상기 정보를 바탕으로 바람지도(Wind Map)를 생성 및 저장하는 지도생성부(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 발전량 향상 시스템.
The method according to claim 1 or 2,
The wind farm DB (100),
A measurement unit 120 for measuring at least one of a terrain, a wind speed, a wind direction, an air density, an air pressure, or a temperature of a location around a wind farm; And
Generating amount improvement system of the wind turbine, characterized in that it comprises a map generation unit 140 for generating and storing a wind map (based on the information measured by the measuring unit 120).
제 2항에 있어서,
상기 예측부(200)는 각각의 풍력터빈 위치에서의 풍속을 예측하는 풍속예측부(220);
상기 예측된 풍속을 발전기 회전속도로 환산하는 속도환산부(222); 및
상기 풍력터빈 위치에서의 풍향을 예측하는 풍향예측부(240)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 발전량 향상 시스템.
The method of claim 2,
The predictor 200 includes a wind speed predictor 220 for predicting wind speed at each wind turbine position;
A speed conversion unit 222 converting the predicted wind speed into a generator rotation speed; And
Generating amount improvement system of the wind turbine, characterized in that it comprises a wind direction prediction unit 240 for predicting the wind direction at the wind turbine position.
삭제delete 삭제delete 풍력터빈의 발전량 향상 방법에 있어서,
풍력발전단지 주변 위치의 정보를 수집 및 저장하는 단계(S100);
상기 저장된 정보를 바탕으로 각각의 풍력터빈 위치에서의 풍속 및 풍향을 예측하는 단계(S200);
상기 예측된 풍속 및 풍향을 바탕으로 발전기 회전속도 및 주풍향을 산출하는 단계(S300,S320);
상기 발전기 회전속도와 실제 발전기 회전속도 및 정격출력 하에서의 발전기 회전속도를 상호 비교하여 블레이드 피치를 제어하거나 발전기 회전속도의 출력을 제어하는 단계(S400); 및
상기 주풍향과 실제 측정된 풍향을 비교하여 블레이드 요를 제어하는 단계(S420)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 발전량 향상 방법.
In the method of improving the power generation of the wind turbine,
Collecting and storing information on a location around the wind farm (S100);
Predicting wind speed and wind direction at each wind turbine location based on the stored information (S200);
Calculating a generator rotation speed and a main wind direction based on the predicted wind speed and wind direction (S300, S320);
Controlling the blade pitch or controlling the output of the generator rotational speed by comparing the generator rotational speed with the actual generator rotational speed and the generator rotational speed under the rated output (S400); And
Comparing the main wind direction and the actually measured wind direction and controlling the blade yaw (S420) comprising the step of improving the power generation of the wind turbine.
제 7 항에 있어서,
상기 풍력발전단지 주변 위치의 정보는 풍력발전단지 주변 위치의 풍속, 풍향, 온도, 기압, 지형의 거칠기 또는 고도 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 발전량 향상 방법.
The method of claim 7, wherein
The information about the location of the wind farm is at least one of the wind speed, wind direction, temperature, air pressure, roughness of the terrain or altitude of the wind power plant surroundings.
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