KR101651414B1 - 풍력터빈의 성능 향상 시스템 및 그 방법 - Google Patents

풍력터빈의 성능 향상 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍력터빈의 성능 향상 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 풍력터빈의 운영 데이터를 모니터링하는 모니터링부, 실시간 또는 기 설정된 일정 기간동안 모니터링된 측정 출력(power)을 기 설정된 기준 출력과 비교하여, 상기 측정 출력이 기준 출력 미만인 경우, 새로운 최적 피치각(fine pitch angle)을 계산하여 해당 풍력터빈에 적용하는 제어부를 포함하는 풍력터빈의 성능 향상 시스템이 제공된다.

Description

풍력터빈의 성능 향상 시스템 및 그 방법{METHOD AND METHOD FOR PERFORMANCE ENHANCEMENT OF WIND TURBINE}
본 발명은 풍력터빈의 성능 향상 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력터빈의 운영 데이터를 모니터링하여, 실시간 또는 기 설정된 일정 기간동안의 측정 출력(power)을 기 설정된 기준 출력과 비교하고, 그 비교결과를 근거로 최적 피치각(fine pitch angle)을 가변하여, 풍력터빈의 성능을 유지할 수 있도록 하는 풍력터빈의 성능 향상 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 풍력터빈은 기계적 에너지로 변환하여 발전기를 구동시켜 전력을 얻는 것으로 친환경적인 가운데 구조가 단순하고 설치가 용이하여 최근 사용이 증가하고 있다.
풍력터빈은 소정 높이를 갖는 타워, 타워의 상단에 회전 가능하게 설치되고 내부에 발전기 등이 마련되는 나셀, 나셀의 선단에 위치하는 허브 및 허브로부터 반경방향으로 연장된 다수의 블레이드를 구비한다.
도 1은 종래 기술에 따른 풍력터빈에 있어 풍속에 대한 최적 피치각과 파워커브를 표시한 그래프로서, 좌측에 도시된 바와 같이 평상시 블레이드는 최적 피치각(Fine pitch angle)을 가지고 회전하며, 그에 따른 파워커브는 우측에 도시된 바와 같이, 풍속이 일정 한도 이하일 경우로부터 시작해도 일정 한도 이상 되기까지 출력이 선형적으로 증가하게 되고, 출력이 어느 정도 증가된 상태에서 풍속의 증가에 관계없이 일정한 출력을 얻을 수 있게 된다.
도 2는 종래 기술에 따른 풍력터빈에 있어 노후화에 따른 풍속에 대한 최적 피치각과 파워커브를 도시한 그래프로서, 좌측에 도시된 바와 같이 최적 피치각이 일정하게 유지되는 가운데 풍력터빈을 장기간 사용할 경우, 노후화 및 브레이드의 표면에 더스트(dust) 등이 고착됨으로써, 우측에 도시된 바와 같이, 풍속에 따라 출력이 낮아지는 문제점이 있었다.
선행기술1: 공개특허공보 제10-2007-0002938호(2007.01.04)
본 발명의 목적은 풍력터빈의 노후화 및 블레이드의 표면에 먼지(dust) 등이 고착되더라도 최적 피치각의 변화를 통해 출력(power)이 낮아지는 것을 방지하여 항상 일정 한도 이상의 출력을 얻을 수 있도록 하는 풍력터빈의 성능 향상 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력터빈의 운영 데이터를 모니터링하는 모니터링부, 실시간 또는 기 설정된 일정 기간동안 모니터링된 측정 출력(power)을 기 설정된 기준 출력과 비교하여, 상기 측정 출력이 기준 출력 미만인 경우, 새로운 최적 피치각(fine pitch angle)을 계산하여 해당 풍력터빈에 적용하는 제어부를 포함하는 풍력터빈의 성능 향상 시스템이 제공된다.
상기 풍력터빈의 성능 향상 시스템은 풍력터빈의 기준 운영 데이터 또는 상기 모니터링된 운영 데이터가 저장된 데이터베이스를 더 포함할 수 있다.
상기 모니터링된 운영데이터는 피치각, 출력(power), 토크(toque), 회전수 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 기준 운영 데이터는 기준 출력, 기준 최적 피치각, 기준 토크, 기준 회전수, 기준 최적 모드 게인 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 일정 기간동안 모니터링된 측정 출력을 상기 기준 출력과 비교하거나, 실시간으로 모니터링된 측정 출력을 상기 기준 출력과 비교하는 출력비교모듈, 상기 비교결과, 상기 측정 출력이 기준 출력 미만인 경우, 상기 측정 출력과 기준 출력의 출력차를 계산하는 출력차 계산모듈, 상기 기준 출력과 상기 출력차의 비율에 의한 최적 피치각 보정값을 구하고, 기 설정된 기준 최적 피치각에 상기 최적 피치각 보정값을 연산하여 새로운 최적 피치각을 계산하는 최적 피치각 계산모듈, 상기 새로운 최적 피치각을 해당 풍력터빈에 적용하는 적용모듈을 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 기준 출력과 상기 출력차의 비율에 의한 최적 모드 게인 보정값을 구하고, 기 설정된 기준 최적 모드 게인에 상기 최적 모드 게인 보정값을 연산하여 새로운 최적 모드 게인을 계산하는 최적 모드 게인 계산모듈을 더 포함하고, 상기 적용모듈은 상기 새로운 최적 피치각 또는 상기 새로운 최적 모드 게인을 해당 풍력터빈에 적용할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 풍력터빈의 운영 데이터를 모니터링하여, 실시간 또는 기 설정된 일정 기간동안의 출력(power)을 측정하는 단계, (b) 상기 측정된 측정 출력을 기 설정된 기준 출력과 비교하는 단계, (c) 상기 비교결과, 상기 측정 출력이 상기 기준 출력 미만인 경우, 새로운 최적 피치각(fine pitch angle) 또는 새로운 최적 모드 게인을 계산하여 상기 풍력터빈에 적용하는 단계를 포함하는 풍력터빈의 성능 향상 방법이 제공된다.
상기 측정 출력이 상기 기준 출력 미만이 아닌 경우, 기 설정된 최적 피치각을 유지할 수 있다.
상기 풍력터빈의 운영데이터는 피치각, 출력(power), 토크(toque), 회전수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는, 상기 측정 출력이 기준 출력 미만인 경우, 상기 측정 출력과 기준 출력의 출력차를 계산하는 단계, 상기 기준 출력과 상기 출력차의 비율에 의한 최적 피치각 보정값을 구하고, 기 설정된 기준 최적 피치각에 상기 최적 피치각 보정값을 연산하여 새로운 최적 피치각을 계산하는 단계, 상기 기준 출력과 상기 출력차의 비율에 의한 최적 모드 게인 보정값을 구하고, 기 설정된 기준 최적 모드 게인에 상기 최적 모드 게인 보정값을 연산하여 새로운 최적 모드 게인을 계산하는 단계, 상기 새로운 최적 피치각 또는 상기 새로운 최적 모드 게인을 상기 풍력터빈에 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 풍력터빈을 장기간 사용하는 과정에서 블레이드가 노후되거나, 블레이드 표면에 더스트 등의 이물질이 고착되어 성능이 낮아지게 될 경우, 데이타베이스에 저장된 운영 데이타를 이용하여 블레이드가 최적 피치각을 갖도록 함으로써, 노후화 및 풍속의 변화에 의하여 출력(power)이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이를 통해 안정된 출력을 얻을 수 있는 효과를 더 얻을 수 있다.
그리고 이를 통해 풍력터빈의 운영에 필요한 수리, 점검 등의 횟수를 줄이는 가운데 비용이 더 절감될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도1은 종래 기술에 따른 풍력터빈에 있어 풍속에 따른 최적 피치각과 파워커브를 표시한 그래프.
도2는 종래 기술에 따른 풍력터빈에 있어 노후화에 따른 풍속에 대한 최적 피치각과 파워커브를 도시한 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력터빈의 성능 향상 시스템을 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 도시된 제어부의 기능 블록을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 출력차를 설명하기 위한 파워커브를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 출력차 계산 방법을 설명하기 위한 그래프.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 최적 피치각과 새로운 최적 피치각을 설명하기 위한 그래프,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 최적 피치각 가변제어에 따른 출력을 설명하기 위한 그래프.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 풍력터빈의 성능 향상 방법을 나타낸 흐름도.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '풍력터빈의 성능 향상 시스템 및 그 방법'을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다. 또한, 각 구성부는 순전히 하드웨어 또는 소프트웨어의 구성만으로 구현될 수도 있지만, 동일 기능을 수행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 둘 이상의 구성부들이 함께 구현될 수도 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력터빈의 성능 향상 시스템을 나타낸 도면, 도 4는 도 3에 도시된 제어부의 기능 블록을 나타낸 도면, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 출력차를 설명하기 위한 파워커브를 나타낸 그래프, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 출력차 계산 방법을 설명하기 위한 그래프, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 최적 피치각과 새로운 최적 피치각을 설명하기 위한 그래프, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 최적 피치각 가변제어에 따른 출력을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 풍력터빈의 성능 향상 시스템(100)은 풍력터빈의 운영 데이터를 모니터링하는 모니터링부(110), 모니터링된 운영 데이터를 저장하는 데이터베이스(120), 제어부(130)를 포함한다.
모니터링부(110)는 풍력터빈의 풍속(wind speed), 피치각(pitch angle), 출력(power), 토크(toque), 공기 밀도(air density), 회전수 등을 포함하는 운영 데이터를 모니터링하고, 모니터링된 운영 데이터를 데이터베이스(120)에 저장한다.
데이터베이스(120)에는 모니터링된 운영 데이터뿐만 아니라, 각 풍력터빈의 기준 운영 데이터가 저장되어 있다. 여기서, 기준 운영 데이터는 초기 설정치 즉, 최적의 운전상태를 갖는 초기 블레이드의 운영 데이터로, 기준 최적 피치각, 기준 출력, 기준 최적 피치각, 기준 토크, 기준 회전수, 기준 최적 모드 게인 등을 포함한다.
제어부(130)는 실시간 또는 기 설정된 일정 기간동안 모니터링된 측정 출력(power)을 기 설정된 기준 출력과 비교하여, 측정 출력이 기준 출력 미만인 경우, 새로운 최적 피치각(fine pitch angle)을 계산하여 해당 풍력터빈의 운전에 실시간 또는 일정 기간단위로 적용한다. 이때, 제어부(130)는 실시간으로 모니터링된 출력, 기 설정된 일정 기간동안에 모니터링된 출력들의 평균, 풍속에 따른 출력이 표시된 파워커브(power curve) 등을 초기 설정된 기준 출력 또는 기준 파워커브와 비교한다. 여기서, 파워커브는 풍력터빈의 성능을 나타내는 가장 중요한 지표로서, 출력곡선, 성능곡선 등으로 불리기도 한다. 그런 후, 제어부(130)는 측정 출력이 기준 출력 미만인 경우, 측정 출력과 기준출력과의 출력차이만큼 기준 최적 피치각을 가변하여 풍속터빈의 운전에 실시간 또는 일정 기간단위로 적용한다. 여기서, 최적 피치각은 정격 풍속에서 풍력터빈이 가장 효율적으로 운전되는 피치각으로, 풍력터빈에 따라 다를 수 있고, 블레이드 피치의 가변제어를 위한 일정 기간은 실시간, 6개월, 12개월 등과 같이 임의로 설정될 수 있다.
예를 들어, 실시간 가변제어가 설정된 경우, 제어부(130)는 실시간으로 풍속에 따른 출력을 측정하고, 그 측정 출력을 상기 풍속에 대응하는 기준 출력과 비교하며, 측정 출력과 기준출력과의 출력차이만큼 기준 최적 피치각을 가변하여 풍속터빈의 운전에 실시간으로 적용한다.
또한, 6개월 단위로 가변제어가 설정된 경우, 제어부(130)는 6개월 단위로 측정된 파워커브를 기준 파워커브와 비교한다. 그 비교결과, 도 5와 같이 측정출력과 기준출력의 출력차(
Figure 112015002442372-pat00001
)가 존재하면, 제어부(130)는 그 출력차이만큼 기준 최적 피치각을 가변하여 풍속터빈의 운전에 적용한다.
이때, 제어부(130)는 새로운 최적 모드 게인을 계산하여 해당 풍력터빈의 운전에 적용할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 실시간 또는 기 설정된 일정 기간동안 모니터링된 측정 출력(power)을 기 설정된 기준 출력과 비교한 결과, 측정 출력이 기준 출력 미만이 아니면, 기존에 맞추어진 최적 피치각을 계속 유지하여 풍력터빈을 운전한다.
이러한 제어부(130)에 대해 도 4를 참조하면, 제어부(130)는 출력비교모듈(131), 출력차 계산모듈(132), 최적 피치각 계산모듈(133), 최적 모드 게인 계산모듈(134), 적용모듈(135)을 포함한다.
출력비교모듈(131)은 기 설정된 일정 기간동안 모니터링된 측정 출력을 기준 출력과 비교하거나, 실시간으로 모니터링된 측정 출력을 기준 출력과 비교한다. 이때, 출력비교모듈(131)은 기 설정된 일정 기간동안 모니터링된 출력에 의한 파워커브(power curve)를 설치 초기에 설정된 기준 파워커브와 비교할 수 있다. 또한, 출력비교모듈(131)은 기 설정된 일정 기간동안 모니터링된 출력들의 평균을 측정 출력으로 구하고, 그 측정 출력을 기준 출력과 비교할 수도 있다. 또한, 출력비교모듈(131)은 실시간으로 모니터링된 측정 출력을 기준 출력과 비교할 수도 있다.
출력차 계산모듈(132)은 출력비교모듈(131)의 비교결과, 측정 출력이 기준 출력 미만인 경우, 측정 출력과 기준 출력의 출력차를 계산한다. 도 6에 도시된 파워커브를 보면, 풍력터빈이 구동되는 초기의 파워커브는 풍속에 따른 출력이 비례하여 증가하고, 중기 이후의 파워커브는 풍속에 따른 출력이 일정하게 유지될 수 있게 된다. 즉, 정격출력이 생성되는 정격 풍속(rated wind speed(Vr)) 이상에서는 일정한 출력이 측정되므로, 풍력터빈의 노후화(aging)에 따른 출력 감소를 평가할 수 없다. 따라서, 출력차 계산모듈(132)은 도 6에 도시된 출력계수(Cp, power coefficient) 곡선에서 출력계수가 최대일 것으로 기대되는 정격풍속의 1/2지점(1/2 Vr)의 출력을 측정 출력으로 하여, 출력차를 계산한다. 출력계수(Cp)는 출력에 직접적인 영향을 주는 함수로, 출력계수가 최대값이 될 때 운전하는 것이 출력 효율을 최대로 할 수 있다.
즉, 출력차 계산모듈(132)은 수학식 1과 같이 1/2Vr 지점에서 설치 초기에 설정된 기준출력(
Figure 112015002442372-pat00002
)과 노후화(aging)에 따른 측정출력(
Figure 112015002442372-pat00003
)의 차이를 계산하여 얻는다. 이때, 계산된 출력차(
Figure 112015002442372-pat00004
)는 기준 출력이 측정 출력보다 크므로, 음수값을 가질 수 있다.
Figure 112015002442372-pat00005
여기서,
Figure 112015002442372-pat00006
는 측정(aging) 출력이고,
Figure 112015002442372-pat00007
는 기준 출력일 수 있다.
여기에서는 정격풍속의 1/2지점(1/2 Vr)의 출력을 측정 출력으로 하여, 출력차를 계산하였으나, 출력차 계산모듈(132)은 기 설정된 일정 기간동안 모니터링된 출력들의 평균을 측정 출력으로 하여 출력차를 계산하는 등 다양한 방법을 이용하여 출력차를 계산할 수 있다.
최적 피치각 계산모듈(133)은 기준 출력(
Figure 112015002442372-pat00008
)과 출력차 계산모듈(132)에서 계산된 출력차(
Figure 112015002442372-pat00009
)의 비에 의한 최적 피치각 보정값(
Figure 112015002442372-pat00010
)을 구하고, 기 설정된 기준 최적 피치각에 최적 피치각 보정값을 연산하여 새로운 최적 피치각을 계산한다.
즉, 최적 피치각 계산모듈(133)은 수학식 2를 이용하여 최적 피치각 보정값을 구한다.
Figure 112015002442372-pat00011
여기서, f1은 최적 피치각 보정값을 구하기 위한 가중 상수일 수 있다.
최적 피치각 보정값이 구해지면, 최적 피치각 계산모듈(133)은 수학식 3과 같이 기준 최적 피치각(
Figure 112015002442372-pat00012
)에 최적 피치각 보정값(
Figure 112015002442372-pat00013
)을 더하여 새로운 최적 피치각을 계산한다. 여기서, 기준 최적 피치각은 설치시 초기에 설정된 최적 피치각일 수 있다.
Figure 112015002442372-pat00014
최적 피치각 계산모듈(133)에서 계산된 새로운 최적 피치각은 도 7에 도시된 바와 같이 기존 최적 피치각보다 작은 값일 수 있다. 즉, 출력차 계산모듈(132)에서 계산된 출력차가 음수 값을 가지므로, 최적 피치각 보정값도 음수 값으로 계산된다. 그러므로, 최적 피치각 계산모듈(133)은 기준 최적 피치각에서 최적 피치각 보정값을 빼서 새로운 최적 피치각을 구하므로, 새로운 최적 피치각은 기준 최적 피치각보다 작은 값일 수 있다.
최적 모드 게인 계산모듈(134)은 기준 출력과 출력차 계산모듈에서 구해진 출력차의 비에 의한 최적 모드 게인 보정값을 구하고, 기 설정된 기준 최적 모드 게인에 상기 최적 모드 게인 보정값을 연산하여 새로운 최적 모드 게인을 계산한다. 여기서 최적 모드 게인은 정격 풍속에서 가장 최대로 획득된 게인일 수 있다.
최적 모드 게인 계산모듈(134)은 수학식 4를 이용하여 최적 모드 게인 보정값을 구한다.
Figure 112015002442372-pat00015
여기서, f2은 최적 모드 게인 보정값을 구하기 위한 가중 상수일 수 있다.
최적 모드 게인 보정값이 구해지면, 최적 모드 게인 계산모듈(134)은 수학식 5를 이용하여 새로운 최적 모드 게인 보정값을 계산한다.
Figure 112015002442372-pat00016
여기서, 기준 최적 모드 게인은 수학식 6을 이용하여 계산된 값일 수 있다.
Figure 112015002442372-pat00017
여기서,
Figure 112015002442372-pat00018
은 공기 밀도이며,
Figure 112015002442372-pat00019
은 로터 지름이며,
Figure 112015002442372-pat00020
는 출력계수,
Figure 112015002442372-pat00021
(TSR, Tip Speed Ratio),
Figure 112015002442372-pat00022
는 기어박스 비율(gearbox ratio)일 수 있다.
적용모듈(135)은 최적 피치각 계산모듈(133)에서 계산된 새로운 최적 피치각 또는 최적 모드 게인 계산모듈(134)에서 계산된 새로운 최적 모드 게인을 해당 풍력터빈에 기 설정된 일정 기간단위로 적용한다.
적용모듈(135)이 노후화된 풍력터빈에 새로운 최적 피치각, 새로운 최적 모드 게인 등을 적용하면, 도 8과 같이 기준출력과 동일한 측정출력을 얻을 수 있다. 이처럼, 노후화된 풍력터빈에 최적 피치각, 최적 모드 게인 등을 조정하면, 풍력터빈의 노후화 및 풍력단지 내에서의 wake 영향에 대응하여 풍력터빈의 성능을 유지할 수 있다. 즉, 풍력터빈을 장기간 사용하는 과정에서 블레이드가 노후되거나, 블레이드 표면에 먼지 등의 이물질이 고착되어 성능이 낮아지게 될 경우, 풍력 터빈의 성능향상 시스템은 데이타베이스(120)에 저장된 운영 데이타를 이용하여 블레이드가 최적 피치각을 갖도록 함으로써, 노후화 및 풍속의 변화에 의하여 출력이 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
이러한 성능 향상 시스템(100)은 각 풍력터빈 또는 풍력단지에 설치된 풍력터빈들을 관리하는 중앙서버에 설치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 풍력터빈의 성능 향상 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 풍력터빈의 성능 향상 시스템(이하 '시스템'이라 칭함)은 풍력터빈의 운영 데이터를 모니터링하여(S902), 실시간 또는 기 설정된 일정 기간동안의 출력(power)을 측정한다(S904).
그런 후, 시스템은 측정된 측정 출력을 기 설정된 기준 출력과 비교하여, 측정 출력이 기준 출력 이상인지 판단한다(S906).
S906의 판단결과 측정 출력이 기준 출력 이상 아닌 경우, 시스템은 기존에 맞추어진 최적 피치각을 계속 유지하여 풍력터빈을 운전한다(S908).
만약, S906의 판단결과 측정 출력이 기준 출력 이상이 아니면, 시스템은 새로운 최적 피치각(fine pitch angle) 또는 새로운 최적 모드 게인을 계산하여 풍력터빈 운전에 적용한다(S910). 즉, 측정 출력이 기준 출력 미만인 경우, 시스템은 측정 출력과 기준 출력의 출력차를 계산한다. 그런 후, 시스템은 기준 출력과 출력차의 비에 의한 최적 피치각 보정값을 구하고, 기 설정된 기준 최적 피치각에 최적 피치각 보정값을 연산하여 새로운 최적 피치각을 계산한다. 또한, 시스템은 기준 출력과 상기 출력차의 비에 의한 최적 모드 게인 보정값을 구하고, 기 설정된 기준 최적 모드 게인에 상기 최적 모드 게인 보정값을 연산하여 새로운 최적 모드 게인을 계산한다. 그런 후, 시스템은 새로운 최적 피치각 또는 새로운 최적 모드 게인을 풍력터빈의 운전에 적용하여, 풍력터빈의 성능을 유지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 성능향상 시스템 110 : 모니터링부
120 : 데이터베이스 130 : 제어부
131 : 출력비교모듈 132 : 출력차 계산모듈
133 : 최적 피치각 계산모듈 134 : 최적 모드 게인 계산모듈
135 : 적용모듈

Claims (9)

  1. 풍력터빈의 운영 데이터를 모니터링하는 모니터링부; 및
    실시간 또는 기 설정된 일정 기간동안 모니터링된 측정 출력(power)을 기 설정된 기준 출력과 비교하여, 상기 측정 출력이 기준 출력 미만인 경우, 새로운 최적 피치각(fine pitch angle) 또는 새로운 최적 모드 게인을 계산하여 해당 풍력터빈에 적용하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 측정 출력과 기준 출력의 출력차와 기준 출력과의 비율에 의한 최적 피치각 보정값 또는 최적 모드 게인 보정값을 구하고, 기 설정된 기준 최적 피치각에 상기 최적 피치각 보정값을 연산하여 새로운 최적 피치각을 계산하며, 기 설정된 기준 최적 모드 게인에 상기 최적 모드 게인 보정값을 연산하여 새로운 최적 모드 게인을 계산하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 성능 향상 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    풍력터빈의 기준 운영 데이터 또는 상기 모니터링된 운영 데이터가 저장된 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 성능 향상 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모니터링된 운영데이터는 피치각, 출력(power), 토크(toque), 회전수 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 기준 운영 데이터는 기준 출력, 기준 최적 피치각, 기준 토크, 기준 회전수, 기준 최적 모드 게인 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 성능 향상 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 일정 기간동안 모니터링된 측정 출력을 상기 기준 출력과 비교하거나, 실시간으로 모니터링된 측정 출력을 상기 기준 출력과 비교하는 출력비교모듈;
    상기 비교결과, 상기 측정 출력이 기준 출력 미만인 경우, 상기 측정 출력과 기준 출력의 출력차를 계산하는 출력차 계산모듈;
    상기 기준 출력과 상기 출력차의 비율에 의한 최적 피치각 보정값을 구하고, 기 설정된 기준 최적 피치각에 상기 최적 피치각 보정값을 연산하여 새로운 최적 피치각을 계산하는 최적 피치각 계산모듈; 및
    상기 새로운 최적 피치각을 해당 풍력터빈에 적용하는 적용모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 성능 향상 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기준 출력과 상기 출력차의 비율에 의한 최적 모드 게인 보정값을 구하고, 기 설정된 기준 최적 모드 게인에 상기 최적 모드 게인 보정값을 연산하여 새로운 최적 모드 게인을 계산하는 최적 모드 게인 계산모듈을 더 포함하고,
    상기 적용모듈은 상기 새로운 최적 피치각 또는 상기 새로운 최적 모드 게인을 해당 풍력터빈에 적용하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 성능 향상 시스템.
  6. (a) 풍력터빈의 운영 데이터를 모니터링하여, 실시간 또는 기 설정된 일정 기간동안의 출력(power)을 측정하는 단계;
    (b) 상기 측정된 측정 출력을 기 설정된 기준 출력과 비교하는 단계; 및
    (c) 상기 비교결과, 상기 측정 출력이 상기 기준 출력 미만인 경우, 새로운 최적 피치각(fine pitch angle) 또는 새로운 최적 모드 게인을 계산하여 상기 풍력터빈에 적용하는 단계;를 포함하되,
    상기 (c) 단계는,
    상기 측정 출력이 기준 출력 미만인 경우, 상기 측정 출력과 기준 출력의 출력차를 계산하는 단계;
    상기 기준 출력과 상기 출력차의 비율에 의한 최적 피치각 보정값을 구하고, 기 설정된 기준 최적 피치각에 상기 최적 피치각 보정값을 연산하여 새로운 최적 피치각을 계산하는 단계;
    상기 기준 출력과 상기 출력차의 비율에 의한 최적 모드 게인 보정값을 구하고, 기 설정된 기준 최적 모드 게인에 상기 최적 모드 게인 보정값을 연산하여 새로운 최적 모드 게인을 계산하는 단계; 및
    상기 새로운 최적 피치각 또는 상기 새로운 최적 모드 게인을 상기 풍력터빈에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 성능 향상 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측정 출력이 상기 기준 출력 미만이 아닌 경우, 기 설정된 최적 피치각을 유지하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 성능 향상 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 풍력터빈의 운영데이터는 피치각, 출력(power), 토크(toque), 회전수 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 성능 향상 방법.
  9. 삭제
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