KR20100043286A - 풍력 발전 시스템 및 그 운전 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

역률 조정 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. 연계점 (A) 에 있어서의 소정의 역률 지령값을, 각 풍차에 대하여 각각 설정되어 있는 역률 보정량을 사용하여 보정함으로써, 각 풍차에 대응하는 역률 지령값을 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 연계점 (連系點) 에 있어서의 역률 제어에서는, 예를 들어, 진상 역률 0.95 ∼ 지상 역률 0.95 의 범위를 만족시키는 소정의 역률 지령값이 계통 운용자와의 협의 등에 의해 결정되고, 결정된 소정의 역률 지령을 유지하도록 각 풍차의 발전 시스템이 역률을 제어한다. 또, 이와 같은 제어를 실시하고 있어도 연계점에 있어서의 역률이 상기 범위를 일탈하는 경우에는, 변전소의 콘덴서 뱅크나 리액터의 개폐에 의해 연계점에 있어서의 역률이 조정된다.
또, 특허문헌 1 에는, 연계점에 있어서의 전력 등을 제어하는 중앙 제어 장치에서 각 풍차에 대하여 일정한 무효 전력 지령을 송신하고, 이 무효 전력 지령에 기초하여 각 풍차가 제어를 실시하는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 미국특허 제7166928호 명세서
그런데, 전력 계통의 전압 안정성을 높이기 위해서는, 연계점에 있어서의 역률 조정 정밀도를 향상시킬 필요가 있다. 그러나, 상기 서술한 종래 기술에서는, 각 풍차에 일정한 무효 전력 지령값이 부여되기 때문에, 역률 조정 정밀도의 더 나은 향상을 바랄 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은, 역률 조정 정밀도를 향상시킬 수 있는 풍력 발전 시스템 및 그 운전 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 채용한다.
본 발명의 제 1 양태는, 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 부여하는 중앙 제어 장치를 구비하고, 각 상기 풍차의 출력 전력이 공통의 연계점을 통하여 전력 계통에 공급되는 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법으로서, 상기 연계점에 있어서의 소정의 역률 지령값을, 각 상기 풍차에 대하여 각각 설정되어 있는 역률 보정량을 사용하여 보정함으로써, 각 상기 풍차에 대응하는 역률 지령값을 각각 결정하는 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법이다.
본 발명에 의하면, 연계점에 있어서의 소정의 역률 지령값을 각 풍차에 맞는 역률 보정량을 사용하여 보정하므로, 각 풍차에 대하여 다른 풍차와는 상이한 역률 지령값을 설정할 수 있게 된다. 이로써, 각 풍차에 관한 특성 등이 고려된 적절한 역률 지령값에 기초하여 각 풍차가 역률 제어를 실시하게 되므로, 계통점에 있어서의 역률 제어의 정밀도 향상을 도모할 수 있게 된다.
상기 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법에 있어서, 상기 역률 보정량은, 각 상기 풍차와 상기 연계점 사이에 존재하는 리액턴스 성분에 기초하여 결정되는 것으로 해도 된다.
이와 같이, 풍차와 연계점 사이에 존재하는 리액턴스 성분을 가미한 역률 보정량을 사용하여 각 풍차의 역률 지령값이 결정되므로, 연계점에 있어서의 실제 역률을 효율적으로 소정의 역률 지령값에 일치시킬 수 있게 된다.
예를 들어, 각 풍차와 연계점 사이에 존재하는 리액턴스 성분을 고려하지 않고, 연계점에 있어서의 실제 역률을 역률 지령값에 일치시키는 단순한 피드백 제어를 실시한 경우, 각 풍차가 구비하는 발전 시스템의 출력 단 (端) 에 있어서의 역률을, 각 풍차에 부여된 역률 지령값에 일치시킬 수는 있어도, 연계점에 있어서의 역률을 소정의 역률 지령값에 일치시키는 것은 어렵다. 이것은, 풍차의 출력 단에서 연계점을 연결하는 전력선의 리액턴스 등에 의해 역률이 변동되기 때문이다. 이 점과 관련하여, 본 발명에서는, 각 풍차와 연계점 사이에 존재하는 리액턴스 성분을 가미한 역률 지령값에 기초하여 각 풍차가 제어되므로, 연계점에 있어서의 역률을 효율적으로 또한 고정밀도로 제어할 수 있게 된다.
본 발명의 제 2 양태는, 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 부여하는 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 경우, 상기 고정속 풍차 전체로서의 상기 연계점에 있어서의 역률을 산출하고, 산출된 상기 역률과 상기 연계점에 있어서의 소정의 역률 지령값의 차분을 산출하고, 산출된 상기 차분을 사용하여 상기 소정의 역률 지령값을 보정하고, 보정 후의 상기 소정의 역률 지령값에 기초하여, 각 상기 가변속 풍차의 역률 지령값을 결정하는 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법이다.
상기 방법에 의하면, 고정속 풍차에 의한 역률 변동을 고려하여 가변속 풍차의 역률 지령값이 결정되므로, 고정속 풍차에 의한 역률 변동을 가변속 풍차의 역률 제어에 의해 흡수할 수 있게 된다. 이로써, 고정속 풍차와 가변속 풍차가 혼재하는 경우에도, 연계점에 있어서의 역률 제어의 정밀도 향상을 도모할 수 있다.
상기 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법에 있어서, 보정 후의 상기 소정의 역률 지령값을, 각 상기 가변속 풍차에 대하여 각각 설정되어 있는 역률 보정량을 사용하여 보정함으로써, 각 상기 가변속 풍차에 대응하는 역률 지령값을 결정하는 것으로 해도 된다.
이와 같이, 고정속 풍차의 역률 변동을 고려하여 보정된 연계점에 있어서의 소정의 역률 지령값을, 각 가변속 풍차에 대응하여 각각 설정되어 있는 역률 보정량을 사용하여 추가로 보정함으로써, 각 가변속 풍차의 역률 지령값을 결정하므로, 각 가변속 풍차에 대하여 다른 가변속 풍차와는 상이한 역률 지령값을 설정할 수 있게 된다. 이로써, 각 가변속 풍차에 관한 특성 등이 고려된 적절한 역률 지령값에 기초하여 각 가변속 풍차가 역률 제어를 실시하게 되므로, 연계점에 있어서의 역률 제어의 더 나은 정밀도 향상을 도모할 수 있게 된다.
상기 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법에 있어서, 각 상기 가변속 풍차에 맞는 역률 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 역률 지령값이 결정되므로, 연계점에 있어서의 실제 역률을 효율적으로 역률 지령값과 일치시킬 수 있게 된다.
본 발명의 제 3 양태는, 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 부여하는 중앙 제어 장치를 구비하고, 각 상기 풍차의 출력 전력이 공통의 연계점을 통하여 전력 계통에 공급되는 풍력 발전 시스템으로서, 상기 연계점에 있어서의 소정의 역률 지령값을, 각 상기 풍차에 대하여 각각 설정되어 있는 역률 보정량을 사용하여 보정함으로써, 각 상기 풍차에 대응하는 역률 지령값을 각각 결정하는 풍력 발전 시스템이다.
본 발명의 제 4 양태는, 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 부여하는 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 경우, 상기 중앙 제어 장치가, 상기 고정속 풍차 전체로서의 상기 연계점에 있어서의 역률을 산출하고, 산출된 상기 역률과 상기 연계점에 있어서의 소정의 역률 지령값의 차분을 산출하고, 산출된 상기 차분을 사용하여 상기 소정의 역률 지령값을 보정하고, 보정 후의 상기 소정의 역률 지령값에 기초하여, 각 상기 가변속 풍차의 역률 지령값을 결정하는 풍력 발전 시스템이다.
본 발명에 의하면, 역률 조정 정밀도를 향상시킬 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 풍력 발전 시스템의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 역률 보정량에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법의 순서를 나타낸 플로우 차트이다.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법에 대해 설명하기 위한 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에, 본 발명에 관련된 풍력 발전 시스템 및 그 운전 제어 방법의 각 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
〔제 1 실시형태〕
도 1 은 본 실시형태에 관련된 풍력 발전 시스템의 전체 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1 에 도시되는 바와 같이, 풍력 발전 시스템 (1) 은, 복수의 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) (이하, 모든 풍차를 나타낼 때에는 간단히 부호「WTG」를 부여하고, 각 풍차를 나타낼 때에는 부호「WTG1」,「WTG2」등을 부여한다) 와, 각 풍차 (WTG) 에 대하여 제어 지령을 부여하는 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 지령값을 부여하는 풍차 제어 장치를 주된 구성으로서 구비하고 있다.
각 풍차가 구비하는 발전 시스템 (20) 으로부터 출력되는 전력은, 각 전력선 (30) 에 의해 공통의 연계점 (A) 을 경유하여 전력 계통 (utility grid) 에 공급된다.
중앙 제어 장치 (10) 는, 계통 전력을 관리하는 전력 관리실 (예를 들어, 전력 회사 등) 로부터 통지되는 연계점 (A) 에 있어서의 요구 역률 지령에 기초하여, 연계점 (A) 에 있어서의 역률 지령값을 설정한다. 그리고, 이 역률 지령값을 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 에 대응하여 각각 설정되어 있는 역률 보정량을 사용하여 보정하고, 보정 후의 역률 지령값을 각 풍차에 대하여 각각 송신한다. 여기서, 각 풍차에 대응하여 설정되어 있는 역률 보정량의 상세한 내용에 대해서는 후술한다.
각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 가 구비하는 발전 시스템 (20) 은, 중앙 제어 장치 (10) 로부터 부여된 역률 지령값을 만족시키는 유효 전력의 지령값과 무효 전력의 지령값을 설정한다. 구체적으로는, 발전 시스템 (20) 의 풍차 제어 장치는, 발전기의 회전수를 모니터하고, 그 회전수에 따른 유효 전력의 지령값을 설정한다. 또, 이 유효 전력의 지령값과 이하의 (1) 식에 나타낸 관계식으로부터 그 역률 지령값을 만족시키는 무효 전력의 지령값을 구한다. 또한, 이 때, 풍차 제어 장치는 열적 제약, 전압 제한으로 결정되는 동작 범위 내에서 무효 전력의 지령값을 설정한다. 또, 역률 지령을 우선하는 경우에는, 유효 전력을 줄이고 필요한 무효 전력을 공급하도록 설정하는 것으로 해도 된다.
Figure pct00001
상기 (1) 식에 있어서, P 는 유효 전력, Q 는 무효 전력이다.
풍차 제어 장치는, 설정된 유효 전력의 지령값과 무효 전력의 지령값을 가변 주파수 컨버터 여자 시스템에 부여한다. 가변 주파수 컨버터 여자 시스템은, 풍차 제어 장치로부터 부여되는 유효 전력의 지령값 및 무효 전력의 지령값에 기초하여 발전기를 제어한다.
상기 역률 제어가 실시됨으로써, 각 풍차 (WTG) 로부터 각 풍차에 부여된 역률 지령값을 만족시키는 유효 전력과 무효 전력이 출력되고, 전력선 (30) 을 통하여 공통의 연계점 (A) 에 공급되게 된다.
다음으로, 상기 서술한 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 에 대응하여 각각 설정되는 역률 보정량에 대해 상세하게 설명한다.
상기 역률 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) 을 연결하는 전력선 (30) 의 길이가 매우 상이하게 된다. 이 때문에, 풍차로부터 출력된 전력은, 연계점 (A) 에 도달할 때까지 각각의 전력선 (30) 의 거리에 따른 리액턴스의 영향을 받게 된다.
이로써, 예를 들어, 각 풍차에 대하여 일정한 역률 지령값을 부여한 경우에는, 연계점 (A) 에 있어서의 무효 전력에 편차가 발생하여, 역률 정밀도가 저하될 가능성이 있다. 이 점과 관련하여, 본 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같은 전력선 (30) 의 리액턴스 성분에 의한 전력 변동을 고려하여, 각 풍차에 부여하는 역률 지령값을 각 풍차, 보다 상세하게는, 각 풍차와 연계점 (A) 을 연결하는 전력선 (30) 의 리액턴스 성분에 따른 역률 보정량을 사용하여 보정하는 것으로 하고 있다.
먼저, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGi, …, WTGn) 의 출력 단에 있어서의 전력을 각각 P1 ＋ jQ1, P2 ＋ jQ2, …, Pi ＋ jQi, …, Pn ＋ jQn 으로 한다. 또, 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 와 연계점 (A) 사이의 전력선의 리액턴스를 각각 jx1, jx2, …, jxi, …, jxn 으로 하고, 또 연계점 (A) 에 있어서의 각 풍차의 전력을 P1' ＋ jQ1', P2' ＋ jQ2', …, Pi' ＋ jQi', …, Pn' ＋ jQn' 로 정의한다.
다음으로, 각 풍차에 있어서 조류 (潮流) 계산을 실시한다. 여기서는, i 번째의 풍차를 예로 들어 설명한다. 편의상, 연계점 전압 (Vgrid) ＝ 1 pu, 위상각 (δgrid) ＝ 0 으로 한다. 또, 유효 전력 (P), 무효 전력 (Q) 모두 각 풍차에서 연계점 (A) 으로 향하는 방향을 정 (正) 의 부호로 한다. 또, 역률의 부호도 이에 맞추며, 예를 들어 P ＞ 0, Q ＞ 0 이면 역률 (pf) ＞ 0 이고, P ＞ 0, Q ＜ 0 이면, 역률 (pf) ＜ 0 이 된다.
이와 같은 조건에 있어서, 풍차 (GTWi) 의 출력 단에 있어서의 유효 전력 (Pi), 무효 전력 (Qi), 그리고 연계점 (A) 에 있어서의 유효 전력 (Pi'), 무효 전력 (Qi') 은 각각 이하와 같이 나타낸다.
Figure pct00002
이 조류 계산에서는, 전력선 (30) 의 리액턴스 성분만 고려하고 있기 때문에, 유효 전력은 Pi ＝ Pi' 에서 동일한 값이 된다. 여기서, Pi, Qi 를 이미 알고 있는 것으로 하면, 상기 (2) 로부터 Pi', Qi' 를 풀 수 있다.
Pi, Qi 는, 예를 들어 풍차의 출력 단에 있어서의 유효 전력 (Pi), 무효 전력 (Qi) 을 과거 소정 기간 (예를 들어, 1 개월, 또는 3 개월, 또는 1 년 등) 에 있어서 취득하고, 취득된 이들 데이터를 해석함으로써, 적절한 값 (예를 들어, 평균값 등) 을 설정한다.
풍차의 출력 단의 역률 (pfi) 은 이하의 (3) 식에 의해, 연계점 (A) 에 있어서의 역률 (pfi') 은 이하의 (4) 식에 의해 나타낸다.
Figure pct00003
그 결과, i 번째 풍차의 역률 보정량 (Δpfi) 은, 이하의 (5) 식으로 구할 수 있다.
Δpfi ＝ pfgrid － pfi' (5)
상기 (5) 식에 있어서, pfgrid 는 연계점 (A) 에 있어서의 역률 지령값이다.
상기 서술한 방법에 의해 구해진 각 풍차의 역률 보정량 (Δpfi) 은, 각 풍차와 대응지어져 중앙 제어 장치 (10) 가 구비하는 메모리에 저장되고, 풍차의 운전시에 있어서의 역률 지령값의 보정에 사용된다.
또한, 메모리에 저장되는 상기 역률 보정량은, 예를 들어, 소정의 시간 간격 (예를 들어, 1 년 또는 3 개월 등) 으로 갱신되는 것으로 해도 된다. 갱신시에는, 풍차의 유효 전력 (Pi) 및 무효 전력 (Qi) 을 적절한 값으로 설정하고 (예를 들어, 상기 서술한 바와 같이 과거 소정 기간에 있어서의 데이터 해석 결과 등을 사용하여 설정하고), 이 값을 상기 식에 대입함으로써 각 풍차의 역률 보정량을 갱신하면 된다.
다음으로, 상기 구성을 구비하는 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법에 대해 설명한다.
먼저, 중앙 제어 장치 (10) 는 연계점의 역률 지령값 (pfgrid) 을 취득하면 (도 3 의 단계 SA1), 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 에 대응하는 역률 보정량 (Δpfi) 을 메모리로부터 판독 출력하고, 이 역률 보정량 (Δpfi) 을 사용하여 역률 보정값 (pfgrid) 을 보정한다 (단계 SA2). 그리고, 보정 후의 역률 지령값 (pfi) (＝ pfgrid ＋ Δpfi) 을 각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 에 각각 송신한다 (단계 SA3).
각 풍차 (WTG1, WTG2, …, WTGn) 의 풍차 제어 장치는, 중앙 제어 장치 (10) 로부터 수신된 각 역률 지령값 (Δpf1, Δpf2, …, Δpfi, …, Δpfn) 을 만족시키는 유효 전력 지령값과 무효 전력 지령값을 설정하고, 설정된 유효 전력 지령값과 무효 전력 지령값을 가변 주파수 컨버터 여자 시스템에 부여한다. 가변 주파수 컨버터 여자 시스템은, 부여된 유효 전력 지령값 및 무효 전력 지령값에 기초하여 발전기를 제어한다. 이로써, 각 풍차에 대응하는 역률 지령값을 만족시키는 유효 전력과 무효 전력이 각 풍차로부터 출력되고, 전력선 (30) 을 통하여 공통의 연계점 (A) 에 공급되게 된다.
중앙 제어 장치 (10) 는, 연계점 (A) 에 있어서의 무효 전력 및 유효 전력을 검출하고, 이들 검출값으로부터 실제의 역률 (pfgrid') 을 산출한다. 그리고, 산출된 실제의 역률 (pfgrid') 과 역률 지령값 (pfgrid) 의 차분을 산출하고, 이 차분을 해소하는 역률 지령값을 새롭게 산출하여, 이것을 다음의 역률 지령값으로서 각 풍차에 부여한다 (단계 SA4).
새로운 역률 지령값은, 이하에 나타내는 (6) 식과 같이, 실제의 역률 (pfgrid') 과 역률 지령값 (pfgrid) 의 차분, 및 역률 보정량 (Δpfi) 을 역률 지령값 (pfgrid) 에 추가로 가산함으로써 구해진다.
pfi ＝ pfgrid ＋Δpfi ＋ (pfgrid － pfgrid') (6)
그리고, 이후에 있어서는, 소정의 시간 간격으로 연계점 (A) 에 있어서의 실제 역률을 검출하고, 이 검출 결과로부터 구해지는 역률 차분 (Δpfgrid ＝ pfgrid － pfgrid') 과 역률 보정값 (Δpfi) 을 상기 (6) 식에 대입함으로써, 각 풍차에 대응하는 역률 지령값을 산출하면 된다.
이와 같이 하여 피드백 제어가 실시됨으로써, 연계점 (A) 에 있어서의 역률을 안정시킬 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 풍력 발전 시스템 (1) 및 그 운전 제어 방법에 의하면, 연계점 (A) 에 있어서의 역률 지령값을, 각 풍차와 연계점 (A) 사이에 존재하는 리액턴스에 따른 역률 보정량을 사용하여 보정함으로써, 각 풍차에 적합한 역률 지령값을 구하므로, 전력선 (30) 에 관련된 리액턴스를 고려한 역률 제어를 각 풍차에서 실시하게 할 수 있게 된다. 이로써, 연계점 (A) 에 있어서의 역률 제어의 정밀도 향상을 도모할 수 있게 된다.
〔제 2 실시형태〕
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 도 4 를 사용하여 설명한다.
상기 서술한 제 1 실시형태에 있어서는, 모든 풍차가 가변속 풍차인 경우에 대해 서술하였지만, 본 실시형태에서는, 일부의 풍차가 고정속 풍차인 경우에 대해 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 번째에서 i 번째까지의 풍차를 가변속 풍차, i ＋ 1 번째에서 n 번째까지의 풍차를 고정속 풍차로 한다. 이 경우, 먼저 상기 서술한 제 1 실시형태와 동일한 순서에 기초한 조류 계산에 의해, 연계점 (A) 에 있어서의 유효 전력 (Pi') 및 무효 전력 (Qi') 을 구한다.
계속해서, 연계점 (A) 에 있어서의 고정속 풍차만의 유효 전력 및 무효 전력의 합계를 이하의 (7) 식, (8) 식에 나타내는 바와 같이 구한다.
Figure pct00004
계속해서, 상기 유효 전력 및 무효 전력의 합계를 사용하여, 고정속 풍차 전체로서의 역률 (pffix') 을 산출한다.
Figure pct00005
다음으로, 연계점 (A) 에 있어서의 역률 지령값과 상기 고정속 풍차 전체로서의 역률 (pffix') 의 차분을 산출한다.
Δpf ＝ pfgrid － pffix' (9)
그리고, 이 차이를 가변속 풍차로 흡수하기 위해, 이 Δpf 를 지령값 보정량으로서 설정하고, 상기 역률 지령값 (pfgrid) 에 지령값 보정량 (Δpf) 을 가산한 값을 새로운 역률 지령값으로 한다. 그리고, 이 역률 지령값에 기초하여, 상기 서술한 제 1 실시형태와 동일하게, 각 가변속 풍차 (WTG1, WTG2, … WTGi) 에 대응하는 역률 보정량 (Δpf1, Δpf2, … Δpfi) 을 사용하여, 풍차마다의 역률 지령값을 구하고, 보정 후의 역률 지령값을 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 역률의 변동분을 고려하여 가변속 풍차의 역률 지령값이 결정되므로, 고정속 풍차에 의한 역률 변동을 가변속 풍차에 의해 흡수할 수 있게 된다. 이로써, 고정속 풍차가 포함되는 경우에 있어서도 역률 제어의 정밀도 향상을 도모할 수 있게 된다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 고정속 풍차 전체의 역률을 구하고, 이 역률을 사용하여 연계점 (A) 에 있어서의 역률 지령값을 보정하고, 또한 보정 후의 역률 지령값을 각 가변속 풍차에 대응하여 각각 설정되는 역률 보정량 (Δpfi) 을 사용하여 보정하는 것으로 하였지만, 이것 대신에, 예를 들어 고정속 풍차 전체의 역률을 사용하여 보정된 역률 지령값을, 각 가변속 풍차의 역률 지령값으로서 부여하는 것으로 해도 된다. 이 경우, 각 가변속 풍차와 연계점 (A) 사이에 존재하는 리액터에 의한 역률 변동에 대해서는 해소되지 않지만, 고정속 풍차에 의한 역률 변동을 해소할 수 있게 되는 점에서, 상당한 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세히 서술해 왔지만, 구체적인 구성은 이 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다.
예를 들어, 상기 서술한 각 실시형태에 있어서는, 중앙 제어 장치 (10) 에서 역률 지령값의 보정을 실시하였지만, 이 양태 대신에, 예를 들어 각 풍차에서 역률 지령값의 보정을 실시하는 것으로 해도 된다. 이 경우에는, 중앙 제어 장치 (10) 에서 각 풍차에 대하여 일정한 역률 지령값이 송신되고, 각 풍차에 있어서, 각 풍차가 보유하는 개개의 역률 보정량을 사용하여, 중앙 제어 장치 (10) 로부터 수신된 역률 지령값의 보정이 실시된다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 중앙 제어 장치 (10) 로부터 통신에 의해 보정 후의 역률 지령값 등이 송신되는 것으로 하였지만, 예를 들어, 오퍼레이터가 수동으로 각 풍차에 대하여 역률 지령값을 입력 설정하는 구성으로 해도 된다.
1 : 풍력 발전 시스템
10 : 중앙 제어 장치
20 : 발전 시스템
30 : 전력선
WTG1, WTG1, WTGn : 풍차

Claims (7)

  1. 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 부여하는 중앙 제어 장치를 구비하고, 각 상기 풍차의 출력 전력이 공통의 연계점을 통하여 전력 계통에 공급되는 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법으로서,
    상기 연계점에 있어서의 소정의 역률 지령값을, 각 상기 풍차에 대하여 각각 설정되어 있는 역률 보정량을 사용하여 보정함으로써, 각 상기 풍차에 대응하는 역률 지령값을 각각 결정하는, 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 역률 보정량은, 각 상기 풍차와 상기 연계점 사이에 존재하는 리액턴스 성분에 기초하여 결정되는, 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법.
  3. 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 부여하는 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 경우, 상기 고정속 풍차 전체로서의 상기 연계점에 있어서의 역률을 산출하고,
    산출된 상기 역률과 상기 연계점에 있어서의 소정의 역률 지령값의 차분을 산출하고,
    산출된 상기 차분을 사용하여 상기 소정의 역률 지령값을 보정하고,
    보정 후의 상기 소정의 역률 지령값에 기초하여, 각 상기 가변속 풍차의 역률 지령값을 결정하는, 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    보정 후의 상기 소정의 역률 지령값을, 각 상기 가변속 풍차에 대하여 각각 설정되어 있는 역률 보정량을 사용하여 보정함으로써, 각 상기 가변속 풍차에 대응하는 역률 지령값을 결정하는, 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    각 상기 가변속 풍차에 맞는 역률 보정량은, 각 상기 가변속 풍차와 상기 연계점 사이에 존재하는 리액턴스 성분에 기초하여 결정되는, 풍력 발전 시스템의 운전 제어 방법.
  6. 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 부여하는 중앙 제어 장치를 구비하고, 각 상기 풍차의 출력 전력이 공통의 연계점을 통하여 전력 계통에 공급되는 풍력 발전 시스템으로서,
    상기 연계점에 있어서의 소정의 역률 지령값을, 각 상기 풍차에 대하여 각각 설정되어 있는 역률 보정량을 사용하여 보정함으로써, 각 상기 풍차에 대응하는 역률 지령값을 각각 결정하는, 풍력 발전 시스템.
  7. 복수의 풍차와, 각 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 부여하는 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 경우,
    상기 중앙 제어 장치가,
    상기 고정속 풍차 전체로서의 상기 연계점에 있어서의 역률을 산출하고,
    산출된 상기 역률과 상기 연계점에 있어서의 소정의 역률 지령값의 차분을 산출하고,
    산출된 상기 차분을 사용하여 상기 소정의 역률 지령값을 보정하고,
    보정 후의 상기 소정의 역률 지령값에 기초하여, 각 상기 가변속 풍차의 역률 지령값을 결정하는, 풍력 발전 시스템.
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