KR20130081701A - 윈드팜의 제어 장치, 윈드팜, 및 윈드팜의 제어 방법 - Google Patents

윈드팜의 제어 장치, 윈드팜, 및 윈드팜의 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130081701A
KR20130081701A KR1020137007913A KR20137007913A KR20130081701A KR 20130081701 A KR20130081701 A KR 20130081701A KR 1020137007913 A KR1020137007913 A KR 1020137007913A KR 20137007913 A KR20137007913 A KR 20137007913A KR 20130081701 A KR20130081701 A KR 20130081701A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wind
power
generation output
power generation
rotor
Prior art date
Application number
KR1020137007913A
Other languages
English (en)
Inventor
마사유키 하시모토
히사노부 시노다
츠요시 와카사
아키라 야스기
다쿠미 나카시마
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Publication of KR20130081701A publication Critical patent/KR20130081701A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/028—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
    • F03D7/0284—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power in relation to the state of the electric grid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/048—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller controlling wind farms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/107—Purpose of the control system to cope with emergencies
    • F05B2270/1071—Purpose of the control system to cope with emergencies in particular sudden load loss
    • F05B2270/10711—Purpose of the control system to cope with emergencies in particular sudden load loss applying a low voltage ride through method
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/335—Output power or torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/337—Electrical grid status parameters, e.g. voltage, frequency or power demand
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

풍력 발전 장치가 발전 출력을 제한하는 운전을 행하더라도, 풍황의 변화에 의해 풍력 발전 장치가 해열하는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다. 로터의 회전에 의해 발전하는 복수의 풍력 발전 장치(14)는, 윈드팜(10)에 구비되고, 계통 연계됨과 아울러, 전력 계통(20)에 생긴 주파수 또는 전압의 저하에 따라 그 전력 계통에 전력을 더 공급 가능하게 하기 위해, 발전 출력이 미리 제한되어 운전되고 있다. 그리고, 풍력 발전 장치(14)마다, 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력의 증감에 관계되는 물리량인 로터(12)의 회전수가 풍차 제어 장치(22)에 의해 측정되고, 집중 제어 장치(16)에 의해, 풍력 발전 장치(14)마다, 측정된 로터(12)의 회전수에 근거하여, 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력의 제한량이 설정된다.

Description

윈드팜의 제어 장치, 윈드팜, 및 윈드팜의 제어 방법{CONTROL DEVICE OF WIND FARM, WIND FARM, AND CONTROL METHOD OF WIND FARM}
본 발명은, 윈드팜의 제어 장치, 윈드팜, 및 윈드팜의 제어 방법에 관한 것이다.
최근, 계통 연계되어 있는 풍력 발전 장치에 대하여, 전력 계통의 요란 발생으로부터 미리 정해진 시간 내(예컨대 30초 이내)에 전력 계통의 주파수의 변동 억제에 기여하는 것(Primary Frequency Response, 이하 「PFR」이라고 한다)이 요구되고 있다.
PFR에 대응하기 위해, 특허 문헌 1에는, 전력 계통의 주파수가 저하된 경우에, 풍력 발전 장치의 발전 출력을 전력 계통에 더 공급하는 것이 기재되어 있다.
보다 구체적으로는, 풍력 발전 장치에 대한 이하와 같은 운전 및 제어가 있다.
예컨대, 상기 요란 발생시에 전력 계통에 공급하는 풍력 발전 장치의 발전 출력을 확보하기 위해, 통상 운전에 있어서 풍력 발전 장치의 발전 출력을 미리 제한하는 운전(디로드(Deload) 운전)이 생각되고 있다. 그러나, 디로드 운전은, 발전 출력을 제한하여 운전하기 때문에 풍력 발전 장치에 의한 발전량의 저하를 초래한다.
또한, 상기 요란 발생시에 전력 계통에 공급하는 전력으로서, 풍력 발전 장치의 로터에 축적되어 있는 관성 에너지(이너셔라고도 한다)를 이용하는 제어(이너셔(Inertia) 제어)가 생각되고 있다. 그러나, 이너셔 제어를 행하는 것에 의해 로터의 관성 에너지가 사라지기 때문에, 이너셔 제어를 행한 경우, 로터의 회전수가 급격히 저하되고, 풍력 발전 장치의 불필요한 해열(解列)(parallel off)이 발생하는 것 등에 의해, 발전량이 저하될 가능성이 있다.
또, 이너셔 제어는, 디로드 운전에 있어서의 발전 출력의 제한량(이하, 「디로딩(deloading)량」이라고 한다)을 삭감시킬 수 있다. 한편, 디로드 운전은, 디로딩량을 많게 하는 것에 의해, 이너셔 제어에 의해 사라지는 관성 에너지의 양(이하, 「이너셔 사용량」이라고 한다)을 삭감시킬 수 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 미국 특허 제 7528496호 명세서
여기서, 복수의 풍력 발전 장치가 윈드팜을 구성하는 경우, 디로드 운전에 있어서의 발전 출력의 제한량(이하, 「디로딩(deloading)량」이라고 한다) 및 이너셔 제어에 의해 사라지는 관성 에너지의 양(이하, 「이너셔 사용량」이라고 한다)은, 개개의 풍력 발전 장치에 일률적인 지령치(윈드팜 전체에서의 지령치 또는 그 지령치를 풍력 발전 장치의 수로 나눈 평균치)를 부여하는 방법을 생각할 수 있다.
그러나, 복수의 풍력 발전 장치에 대한 풍황(風況)은 각각 동일하지 않다. 그 때문에, 예컨대, 윈드팜에서 강한 바람을 받아 운전되고 있는 풍력 발전 장치와, 약한 바람을 받아 운전되고 있는 풍력 발전 장치의 발전 출력에 대하여 같은 비율의 디로딩량이 요구된 경우, 약한 바람을 받아 운전되고 있는 풍력 발전 장치는, 바람이 더 약해지면, 즉 풍속이 느려져 바람의 에너지가 감소되면, 추출하고자 한 에너지가 바람의 에너지를 상회하고, 그 결과 로터의 회전수가 내려가고, 로터의 회전을 유지할 수 없을 가능성이 있다. 또한, 약한 바람을 받아 운전되고 있는 풍력 발전 장치는, 이너셔 제어가 행해지는 것에 의해, 관성 에너지가 사라지고, 도 9에 나타내는 바와 같이, 로터의 회전을 유지할 수 없을 가능성이 있다.
그 결과, 풍력 발전 장치는 해열하고, 이것에 의해, 윈드팜의 유효 전력 및 무효 전력의 조정 능력(용량)이 저하된다. 또한, 풍력 발전 장치는, 해열하면, 재기동까지 시간(수 분에서 수십 분)을 요하기 때문에, 급한 부하 요구가 발생한 경우에 윈드팜이 대응할 수 없게 될 가능성도 있다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 디로딩량이나 이너셔 사용량을 설정하는 것에 의해, 풍력 발전 장치가 발전 출력을 제한하는 운전을 행하더라도, 풍황의 변화에 의해 풍력 발전 장치가 해열하는 것을 방지할 수 있는 윈드팜의 제어 장치, 윈드팜, 및 윈드팜의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 윈드팜의 제어 장치, 윈드팜, 및 윈드팜의 제어 방법은 이하의 수단을 채용한다.
즉, 본 발명의 제 1 형태에 따른 윈드팜의 제어 장치는, 로터의 회전에 의해 발전하는 복수의 풍력 발전 장치를 갖고, 그 풍력 발전 장치가 계통 연계됨과 아울러, 전력 계통에 생긴 주파수 또는 전압의 저하에 따라 그 전력 계통에 전력을 더 공급 가능하게 하기 위해, 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력을 미리 제한하여 운전하고 있는 윈드팜의 제어 장치로서, 상기 풍력 발전 장치마다, 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력의 증감에 관계되는 물리량을 측정하는 측정부와, 상기 풍력 발전 장치마다, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 물리량에 근거하여, 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력의 제한량을 설정하는 설정부를 구비한다.
상기 형태에 의하면, 로터의 회전에 의해 발전하는 복수의 풍력 발전 장치는, 윈드팜에 구비되고, 계통 연계됨과 아울러, 전력 계통에 생긴 주파수 또는 전압의 저하에 따라 그 전력 계통에 전력을 더 공급 가능하게 하기 위해, 발전 출력이 미리 제한되어 운전되고 있다.
그리고, 측정부에 의해, 풍력 발전 장치마다, 풍력 발전 장치의 발전 출력의 증감에 관계되는 물리량이 측정된다. 이 물리량이란, 예컨대, 로터의 회전수나 풍력 발전 장치 근방의 풍속 등이고, 물리량이 증가하면 풍력 발전 장치의 발전 출력도 증가하고, 물리량이 감소하면 풍력 발전 장치의 발전 출력도 감소한다.
또한, 설정부에 의해, 풍력 발전 장치마다, 측정부에서 측정된 물리량에 근거하여, 풍력 발전 장치의 발전 출력의 제한량이 설정된다. 즉, 발전 출력의 제한량은, 윈드팜에 구비되는 복수의 풍력 발전 장치에 대하여 일률적으로 설정되는 것은 아니고, 풍력 발전 장치마다의 로터의 회전수나 풍속 등의 물리량의 증감에 의해, 풍력 발전 장치마다 설정된다.
이상으로부터, 상기 형태는, 풍력 발전 장치가 발전 출력을 제한하는 운전을 행하더라도, 풍황의 변화에 의해 풍력 발전 장치가 해열하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 형태의 윈드팜의 제어 장치는, 상기 설정부가, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 물리량이 클수록 상기 발전 출력의 제한량이 커지고, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 물리량이 작을수록 상기 발전 출력의 제한량이 작아지도록, 상기 풍력 발전 장치마다의 발전 출력의 제한량을 설정하더라도 좋다.
풍력 발전 장치의 발전 출력의 증감에 관계되는 물리량이 작기 때문에 발전 출력이 작은 풍력 발전 장치는, 그 발전 출력에 대하여 상대적으로 큰 제한량이 설정된 경우, 풍속이 더 느려져 바람의 에너지가 감소하는 것에 의해, 추출하고자 한 에너지가 바람의 에너지를 상회하고, 그 결과 로터의 회전수가 너무 작아지고, 풍력 발전 장치의 해열을 초래할 가능성이 있다.
상기 형태에 의하면, 풍력 발전 장치마다, 풍력 발전 장치의 발전 출력의 증감에 관계되는 물리량이 작을수록, 발전 출력의 제한량이 작게 설정되므로, 그 제한량이 설정되는 것에 의해 로터의 회전수가 너무 작아지고, 풍력 발전 장치가 해열하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 상기 물리량이 클수록, 발전 출력의 제한량이 크게 설정되므로, 전력 계통에 생긴 주파수 또는 전압의 저하에 따른 전력 계통으로의 전력의 공급량을 보다 많게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 형태의 윈드팜의 제어 장치는, 상기 풍력 발전 장치가, 상기 전력 계통에 주파수 또는 전압의 저하가 생긴 경우에, 상기 로터의 관성 에너지를 이용하는 것에 의해 상기 전력 계통에 전력을 더 공급하도록 제어되고, 상기 설정부가, 상기 풍력 발전 장치마다, 상기 로터의 관성 에너지에 의해 얻어지는 발전 출력에 따라, 상기 발전 출력의 제한량이 상기 로터의 관성 에너지를 이용하지 않는 경우에 비하여 작아지도록 설정하더라도 좋다.
상기 형태에 의하면, 전력 계통에 주파수 또는 전압의 저하가 생긴 경우에, 로터의 관성 에너지를 이용하는 것에 의해 전력 계통에 전력을 더 공급하도록 제어되는 풍력 발전 장치마다, 로터의 관성 에너지에 의해 얻어지는 발전 출력에 따라, 발전 출력의 제한량이 로터의 관성 에너지를 이용하지 않는 경우에 비하여 작아지도록 설정된다.
이것에 의해, 상기 형태는, 로터의 관성 에너지를 이용하는 것에 의해 전력 계통에 전력을 더 공급하는 풍력 발전 장치의 발전 출력의 제한량이 작아지므로, 전력 계통에 요란이 발생하고 있지 않은 경우에 있어서의 풍력 발전 장치의 발전 출력을 보다 많게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 형태의 윈드팜의 제어 장치는, 상기 설정부가, 상기 풍력 발전 장치마다, 상기 측정부에 의해 측정된 물리량이 작을수록, 상기 전력 계통에 주파수 또는 전압의 저하가 생긴 경우에 이용하는 상기 관성 에너지가 작아짐과 아울러 상기 발전 출력의 제한량이 커지고, 상기 측정부에 의해 측정된 물리량이 클수록 상기 전력 계통에 주파수 또는 전압의 저하가 생긴 경우에 이용하는 상기 관성 에너지가 커짐과 아울러 상기 발전 출력의 제한량이 작아지도록 설정하더라도 좋다.
풍력 발전 장치는, 로터의 관성 에너지를 이용하는 것에 의해 전력 계통에 전력을 더 공급하는 제어를 행하면, 로터의 관성 에너지가 사라지기 때문에, 로터의 회전수가 저하된다. 그 때문에, 로터의 회전수가 작은 경우에는, 그 제어가 행해지는 것에 의해, 로터의 회전수가 너무 작아지고, 풍력 발전 장치가 해열할 가능성이 있다.
그래서, 상기 형태에 의하면, 풍력 발전 장치마다, 풍력 발전 장치의 발전 출력의 증감에 관계되는 물리량이 작을수록, 전력 계통에 주파수 또는 전압의 저하가 생긴 경우에 이용하는 관성 에너지가 작아짐과 아울러 발전 출력의 제한량이 커지고, 그 물리량이 클수록 그 관성 에너지가 커짐과 아울러 발전 출력의 제한량이 작아지도록 설정된다.
이것에 의해, 상기 형태는, 상기 제어가 행해지는 것에 의해, 로터의 회전수가 너무 저하되고, 풍력 발전 장치가 해열하는 것을 막음과 아울러, 전력 계통에 주파수 또는 전압의 저하가 생긴 경우에 전력 계통에 공급 가능한 전력을, 상기 물리량의 크기에 관계없이 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 형태의 윈드팜의 제어 장치는, 상기 설정부가, 상기 전력 계통에 주파수 또는 전압의 저하가 생기더라도, 상기 관성 에너지를 이용하는 것에 의해 상기 전력 계통에 전력을 더 공급하는 제어를 행하지 않는 상기 로터의 회전수를 미리 설정하더라도 좋다.
상기 형태에 의하면, 로터의 관성 에너지를 이용하는 것에 의해 전력 계통에 전력을 더 공급하는 제어를 행하는 것에 의해, 로터의 회전수가 저하되고, 풍력 발전 장치가 해열할 가능성이 있다고 상정되는 로터의 회전수가 미리 설정된다. 그리고, 풍력 발전 장치의 로터의 회전수가 그 설정된 회전수 이하인 경우는, 상기 제어가 행해지지 않는다.
이 때문에, 상기 형태는, 풍력 발전 장치의 해열을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 형태의 윈드팜의 제어 장치는, 상기 설정부가, 복수의 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력의 제한량의 총량을, 풍력 발전 장치에 대한 풍속에 관계없이 일정하게 유지되도록 설정하더라도 좋다.
상기 형태에 의하면, 복수의 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력의 제한량의 총량이, 풍력 발전 장치에 대한 풍속에 관계없이 일정하게 유지되도록 설정하므로, 전력 계통에 생긴 주파수 또는 전압의 저하를 보다 확실히 회복시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 형태의 윈드팜은, 복수의 풍력 발전 장치와, 상기 기재의 제어 장치를 구비한다.
상기 형태에 의하면, 복수의 풍력 발전 장치를 구비한 윈드팜은, 상기 기재의 제어 장치에 의해 풍력 발전 장치마다의 발전 출력의 제한량이 설정되므로, 풍력 발전 장치가 발전 출력을 제한하는 운전을 행하더라도, 풍황의 변화에 의해 풍력 발전 장치가 해열하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 형태에 따른 윈드팜의 제어 방법은, 로터의 회전에 의해 발전하는 복수의 풍력 발전 장치를 갖고, 그 풍력 발전 장치가 계통 연계됨과 아울러, 전력 계통에 생긴 주파수 또는 전압의 저하에 따라 그 전력 계통에 전력을 더 공급 가능하게 하기 위해, 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력을 미리 제한하여 운전하고 있는 윈드팜의 제어 방법으로서, 상기 풍력 발전 장치마다, 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력의 증감에 관계되는 물리량을 측정하는 제 1 공정과, 상기 풍력 발전 장치마다, 상기 제 1 공정에 의해 측정된 상기 물리량에 근거하여, 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력의 제한량을 설정하는 제 2 공정을 포함한다.
상기 형태에 의하면, 발전 출력의 제한량은, 윈드팜에 구비되는 복수의 풍력 발전 장치에 대하여 일률적으로 설정되는 것은 아니고, 풍력 발전 장치마다의 로터의 회전수나 풍속 등의 물리량의 증감에 의해, 풍력 발전 장치마다 발전 출력의 제한량이 설정된다.
이것에 의해, 상기 형태는, 풍력 발전 장치가 발전 출력을 제한하는 운전을 행하더라도, 풍황의 변화에 의해 풍력 발전 장치가 해열하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 풍력 발전 장치가 발전 출력을 제한하는 운전을 행하더라도, 풍황의 변화에 의해 풍력 발전 장치가 해열하는 것을 방지할 수 있다고 하는 우수한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 윈드팜의 전체 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 로터의 회전수와 디로딩량의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 디로딩량을 설정하기 위해 이용하는 테이블 데이터를 나타내는 모식도이고, 로터의 회전수에 따른 디로딩량을 나타낸다.
도 3b는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 디로딩량을 설정하기 위해 이용하는 테이블 데이터를 나타내는 모식도이고, 풍속에 따른 디로딩량을 나타낸다.
도 3c는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 디로딩량을 설정하기 위해 이용하는 테이블 데이터를 나타내는 모식도이고, 로터의 회전수 및 발전 출력에 따른 디로딩량을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 로터의 회전수와 디로딩량 및 이너셔 사용량의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 로터의 회전수와 디로딩량 및 이너셔 사용량의 관계의 변형예를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 로터의 회전수와 디로딩량 및 이너셔 사용량의 관계의 변형예를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 윈드팜의 전체 구성을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 윈드팜의 전체 구성을 나타낸 개략도이다.
도 9는 종래의 문제점의 설명에 요하는 도면이다.
이하에, 본 발명에 따른 윈드팜의 제어 장치, 윈드팜, 및 윈드팜의 제어 방법의 한 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
[제 1 실시형태]
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 윈드팜(10)의 전체 구성을 나타낸 도면이다. 윈드팜(10)은, 복수의 블레이드(11)를 구비한 로터(12)의 회전에 의해 발전하는 복수의 풍력 발전 장치(14)와, 윈드팜(10) 전체의 제어를 담당하는 집중 제어 장치(16)(예컨대, SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition))를 구비하고 있다. 또한, 본 제 1 실시형태에 있어서 윈드팜(10)은, 도 1에 나타내는 바와 같이 3대의 풍력 발전 장치(14)를 구비하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 대수는 특별히 한정되지 않는다.
본 제 1 실시형태에 따른 풍력 발전 장치(14)는, 변압기(18)를 통해 계통 연계됨과 아울러, 전력 계통(20)에 생긴 주파수의 저하에 따라 전력 계통(20)에 전력을 더 공급 가능하게 되어 있고, 전력 계통(20)의 요란 발생으로부터 미리 정해진 시간 내(예컨대 30초 이내)에 전력 계통(20)의 주파수의 변동 억제에 기여하는 것(PFR)이 가능하게 되어 있다.
또한, 풍력 발전 장치(14)에는, 풍차 제어 장치(22)가 각각 마련되어 있다.
풍차 제어 장치(22)는, 대응하는 풍력 발전 장치(14)의 운전 상태를 제어함과 아울러, 집중 제어 장치(16)와의 사이에서 다양한 데이터의 송수신이 가능하게 되어 있다. 또한, 풍차 제어 장치(22)는, 전력 계통(20)의 전력 및 주파수의 변동의 검지, 풍력 발전 장치(14)가 갖는 로터(12)의 회전수(이하, 「로터 회전수」라고 한다)의 측정도 가능하게 되어 있다.
그리고, 풍차 제어 장치(22)는, 풍력 발전 장치(14)의 제어 상태를 나타내는 데이터, 풍력 발전 장치(14)의 로터 회전수, 도시하지 않는 풍속계로 측정된 풍력 발전 장치(14) 근방의 풍속, 및 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력 등을 집중 제어 장치(16)에 송신한다. 한편, 집중 제어 장치(16)는, 풍력 발전 장치(14)를 제어함에 있어서 필요한 파라미터 등의 데이터를 풍차 제어 장치(22)에 송신한다. 또, 로터 회전수 및 풍속은, 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력의 증감에 관계되는 물리량이고, 로터 회전수 및 풍속이 증가하면 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력도 증가하고, 로터 회전수 및 풍속이 감소하면 풍력 발전 장치의 발전 출력도 감소한다.
다음으로, 풍차 제어 장치(22)에 의한 풍력 발전 장치(14)의 제어에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 제 1 실시형태에 따른 풍차 제어 장치(22)는, 풍력 발전 장치(14)의 PFR로의 대응, 즉 전력 계통(20)의 요란 발생시에 전력 계통(20)에 공급하는 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력의 상승 여력의 확보를 목적으로 하여, 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력을 미리 제한하여 운전하는 디로드(Deload) 운전을 행하도록 풍력 발전 장치(14)를 제어하고 있다. 또, 발전 출력을 제한하는 방법으로서는, 예컨대, 로터(12)의 블레이드(11)의 피치각을 조정하고, 로터(12)의 회전수를 저하시키는 방법이 이용된다.
여기서, 윈드팜(10)에 구비되어 있는 복수의 풍력 발전 장치(14)의 풍황은 똑같지는 않다. 그 때문에, 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력의 제한량(디로딩량)이, 복수의 풍력 발전 장치(14)의 어느 것에 대해서도 같은 경우, 풍속이 느리고, 로터 회전수가 작은 풍력 발전 장치(14)는, 풍속이 더 느려지고 바람의 에너지가 감소하는 것에 의해, 추출하고자 한 에너지가 바람의 에너지를 상회하고, 그 결과 로터 회전수가 계통 연계를 유지하기 위한 회전수(이하, 「최소 회전수」라고 한다)에 달할 수 없고, 해열할 가능성이 있다.
그래서, 본 제 1 실시형태에 따른 집중 제어 장치(16)는, 각 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력에 따라 디로딩량을 설정한다.
도 2는, 로터 회전수와 디로딩량의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2에 있어서, 가로축이 로터 회전수(디로드 운전되고 있지 않은 경우의 로터 회전수)를 나타내고, 세로축이 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력을 나타내고 있다. 또한, 실선이 디로드 운전이 행해지고 있지 않은 운전(이하, 「통상 운전」이라고 한다)이 행해지고 있는 경우의 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력을 나타내고, 파선이 디로드 운전이 행해지고 있는 경우의 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력을 나타내고 있다. 즉, 도 4에 있어서, 실선과 파선의 차가, 디로딩량이 된다. 이 때문에, 풍력 발전 장치(14)는, PFR시에, 디로드 운전으로부터 통상 운전으로 이행하는 것에 의해, 디로딩량에 상당하는 발전 출력(전력)을 전력 계통(20)에 더 공급하게 된다.
그리고, 본 제 1 실시형태에 따른 집중 제어 장치(16)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 풍력 발전 장치(14)마다, 로터 회전수가 클수록 디로딩량이 커지고, 로터 회전수가 작을수록 디로딩량이 작아지도록 설정한다. 이것에 의해, 로터 회전수가 작기 때문에 발전 출력이 작은 풍력 발전 장치(14)에, 그 발전 출력에 대하여 상대적으로 큰 디로딩량이 설정된 경우, 풍속이 더 느려지고 바람의 에너지가 감소하는 것에 의해, 추출하고자 한 에너지가 바람의 에너지를 상회하고, 그 결과 로터의 회전수가 너무 작아지고, 그 풍력 발전 장치(14)가 해열하는 것을 방지할 수 있다.
또, 집중 제어 장치(16)는, 도 3a의 모식도에 나타내는 바와 같이, 로터 회전수에 따른 디로딩량을 나타낸 테이블 데이터를 미리 기억하고 있다. 그리고, 집중 제어 장치(16)는, 각 풍력 발전 장치(14)에 대응하는 풍차 제어 장치(22)로부터 송신된 로터 회전수에 따라, 테이블 데이터로부터 디로딩량을 판독하고, 판독한 디로딩량을 나타낸 디로딩량의 지령치를 각 풍차 제어 장치(22)에 송신한다.
디로딩량의 지령치를 수신한 풍차 제어 장치(22)는, 그 지령치에 의해 나타내어지는 디로딩량으로 디로드 운전을 행하도록 풍력 발전 장치(14)를 제어한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 제 1 실시형태에 따른 집중 제어 장치(16)는, 풍력 발전 장치(14)마다, 풍차 제어 장치(22)에서 측정된 로터 회전수에 근거하여, 풍력 발전 장치(14)의 디로딩량을 설정한다. 즉, 디로딩량은, 윈드팜(10)에 구비되는 복수의 풍력 발전 장치(14)에 대하여 일률적으로 설정되는 것은 아니고, 풍력 발전 장치(14)마다의 로터 회전수의 증감에 의해, 풍력 발전 장치(14)마다 설정된다. 이것에 의해, 집중 제어 장치(16)는, 풍력 발전 장치(14)가 발전 출력을 제한하는 운전을 행하더라도, 풍황의 변화에 의해 풍력 발전 장치(14)가 해열하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 집중 제어 장치(16)는, 풍력 발전 장치(14)마다, 로터 회전수가 작을수록 디로딩량을 작게 설정하므로, 디로드 운전되는 것에 의해 로터 회전수가 너무 작아지고, 풍력 발전 장치(14)가 해열하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 집중 제어 장치(16)는, 로터 회전수가 클수록 디로딩량을 크게 설정하므로, PFT 대응시에 있어서의 전력 계통(20)으로의 전력의 공급량을 보다 많게 할 수 있다.
또, 본 제 1 실시형태에서는, 집중 제어 장치(16)는, 각 풍력 발전 장치(14)의 로터 회전수에 따라 디로딩량을 설정하는 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한하지 않고, 풍력 발전 장치의 발전 출력의 증감에 관계되는 물리량을 이용하여 디로딩량을 설정하더라도 좋다. 예컨대, 집중 제어 장치(16)는, 도 3b의 테이블 데이터의 모식도에 나타내는 바와 같이, 각 풍력 발전 장치(14)에 대한 풍속에 따라 디로딩량을 설정하더라도 좋고, 도 3c의 테이블 데이터의 모식도에 나타내는 바와 같이, 각 풍력 발전 장치(14)의 로터 회전수 및 발전 출력에 따라 디로딩량을 설정하더라도 좋다.
또한, 집중 제어 장치(16)는, 테이블 데이터를 이용하는 일 없이, 로터 회전수 등에 따른 디로딩량을 산출하기 위한 함수를 기억하고, 그 함수를 이용하여 각 풍력 발전 장치(14)의 디로딩량을 설정하더라도 좋다.
[제 2 실시형태]
이하, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다.
또, 본 제 2 실시형태에 따른 윈드팜(10)의 구성은, 도 1에 나타내어지는 제 1 실시형태에 따른 윈드팜(10)의 구성과 같으므로 설명을 생략한다.
본 제 2 실시형태에 따른 풍력 발전 장치(14)는, 전력 계통(20)의 요란이 발생한 경우, 요란 발생시에 전력 계통(20)에 공급하는 전력으로서, 풍력 발전 장치(14)의 로터(12)에 축적되어 있는 관성 에너지(이너셔)를 이용하는 제어(이너셔 제어)가, 풍차 제어 장치(22)로부터의 지령에 근거하여 행해진다.
이너셔 제어는, 로터(12)에 축적되어 있는 관성 에너지를 이용하여 발전하기 때문에, 풍력 발전 장치(14)는, 통상 운전보다 많은 전력을 전력 계통(20)에 공급할 수 있다. 그래서, 본 제 2 실시형태에 따른 집중 제어 장치(16)는, 디로딩량과 함께, 각 풍력 발전 장치(14)의 이너셔 제어에 의해 얻어지는 발전 출력(이하, 「이너셔 사용량」이라고 한다)을, 윈드팜(10)을 구성하는 풍력 발전 장치(14)마다 설정한다. 그리고, 집중 제어 장치(16)는, 설정한 이너셔 사용량을 나타내는 지령치를 각 풍차 제어 장치(22)에 송신한다.
도 4에, 본 제 2 실시형태에 따른 로터 회전수와 디로딩량 및 이너셔 사용량의 관계를 나타낸다.
도 4에 있어서, 일점쇄선이 이너셔 제어가 행해지고 있는 경우의 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력의 상한을 나타내고, 이점쇄선이 본 제 2 실시형태에 따른 디로드 운전이 행해지고 있는 경우의 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력을 나타내고 있다. 또, 실선은 통상 운전이 행해지고 있는 경우의 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력을 나타내고, 파선은 제 1 실시형태에 따른 디로드 운전이 행해지고 있는 경우의 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력을 나타내고 있다.
또, 도 4에 나타내는 이너셔 제어에서는, 풍력 발전 장치(14)는, 로터 회전수의 대소에 관계없이, 일정한 이너셔 사용량을 출력할 수 있는 것으로 한다.
그 때문에, 집중 제어 장치(16)는, 이너셔 사용량에 따라, 디로딩량이 이너셔 제어를 행하지 않는 경우와 비교하여 작아지도록 설정한다. 즉, 제 1 실시형태에 있어서의 디로딩량에 대하여 이너셔 사용량을 추가한 양이, 본 제 2 실시형태에 따른 디로딩량이 된다. 그 때문에, 도 4에 있어서 일점쇄선과 이점쇄선의 차가, PFR시에 전력 계통(20)에 더 공급되는 발전 출력이 된다.
이것에 의해, 풍력 발전 장치(14)가 디로드 운전되더라도, 보다 많은 전력을 전력 계통에 공급할 수 있음과 아울러, PFR시에 전력 계통(20)에 공급할 수 있는 전력을 확보할 수 있다.
또, 제 2 실시형태에 따른 디로딩량은, 반드시 제 1 실시형태에 따른 디로딩량에 대하여 이너셔 사용량과 같은 양만큼 추가할 필요는 없고, 예컨대, 이너셔 사용량의 2분의 1만큼 추가하는 등, 이너셔 사용량보다 작은 양만큼 추가하더라도 좋다.
또한, 이너셔 제어를 행하는 것에 의해 로터(12)의 관성 에너지가 사라지기 때문에, 이너셔 제어를 행한 경우, 로터 회전수가 저하된다. 그 때문에, 이너셔 제어가 행해지기 전의 로터 회전수가 작은 경우에는, 이너셔 제어가 행해진 경우에, 로터 회전수가 최소 회전수보다 작아지고, 풍력 발전 장치(14)가 해열할 가능성이 있다.
그래서, 본 제 2 실시형태에서는, 집중 제어 장치(16)에 의해, 이너셔 제어가 행해지면 해열할 가능성이 있는 로터 회전수의 크기가 한계 회전수로서 미리 정해지고, 풍차 제어 장치(22)는, 풍력 발전 장치(14)의 로터 회전수가 한계 회전수 이하(도 4의 이너셔 비사용 영역)인 경우, 전력 계통(20)의 요란이 발생하더라도 풍력 발전 장치(14)에 이너셔 제어를 행하게 하지 않는다. 이 때문에, 한계 회전수 이하의 로터 회전수에 대한 디로딩량은, 이너셔 사용량이 추가되지 않는다. 즉, 이너셔 제어가 행해지지 않는 제 1 실시형태에 따른 디로딩량과 같게 된다.
또, 이너셔 사용량이 클수록, 이너셔 제어가 행해지는 것에 의한 로터 회전수의 저하의 정도는 커지기 때문에, 한계 회전수는, 이너셔 사용량에 따라 다르도록 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 이너셔 제어를 행하는 것에 의한 풍력 발전 장치(14)의 해열을 보다 확실히 막기 위해, 도 5에 나타내는 바와 같은, 로터 회전수와 디로딩량(이중 이점쇄선) 및 이너셔 사용량(이중 일점쇄선)의 관계로 하더라도 좋다.
이너셔 사용량이 작을수록, 이너셔 제어를 행하는 것에 의한 로터 회전수의 저하의 정도는 작아진다. 그 때문에, 집중 제어 장치(16)는, 도 5의 이중 이점쇄선에 나타내어지는 바와 같이, 로터 회전수가 작을수록 이너셔 사용량이 작아지도록 설정하는 것에 의해, 로터 회전수가 최소 회전수보다 작아지고, 풍력 발전 장치(14)의 해열을 막는다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 집중 제어 장치(16)는, 전력 계통(20)의 요란이 발생한 경우에 일정한 전력을 전력 계통(20)에 공급할 수 있도록, 이너셔 사용량에 따라 디로딩량을 설정한다.
즉, 집중 제어 장치(16)는, 풍력 발전 장치(14)마다, 로터 회전수가 작을수록, 이너셔 사용량이 작아짐과 아울러 디로딩량이 커지고, 로터 회전수가 클수록, 이너셔 사용량이 커짐과 아울러 디로딩량이 작아지도록 설정한다.
또한, 전체의 이너셔 사용량을 일정하게 하기 위해, 이중 이점쇄선과 이점쇄선의 차분의 면적이 0(영)이 되도록, 이너셔 사용량이 설정되는 것이 바람직하다.
즉, 이중 이점쇄선과 이점쇄선의 교점을 기준으로 하여, 로터 회전수가 큰 쪽의 차분의 면적 A와, 로터 회전수가 작은 쪽의 차분의 면적 B가 같은 것이 바람직하다.
또한, 윈드팜(10)을 구성하는 복수의 풍력 발전 장치(14)가, 로터 회전수의 전체 범위에서 고르게 운전되고 있다고는 한정되지 않고, 예컨대 윈드팜(10) 전역의 풍속이 낮은 경우, 모든 풍력 발전 장치(14)가 로터 회전수가 낮은 영역에서 운전되게 된다.
이와 같은 경우, 윈드팜(10) 전체에 있어서의 PFR에 대응하기 위한 전력량(이하, 「PFR 대응량」이라고 한다)이 부족할 가능성이 생긴다. 그래서, 집중 제어 장치(16)는, 윈드팜(10) 전체의 PFR 대응량을 소정 시간 간격마다(예컨대, 1분마다) 검출(감시)하고, PFR 대응량이 부족한 경우는 디로딩량을 나타내는 운전 커브(도 6의 이중 이점쇄선)에 1 이하의 계수를 곱하여 운전 커브를 낮추고, 디로딩량을 늘리는 것에 의해 복수의 풍력 발전 장치(14)의 디로딩량의 총량을, 풍속에 관계없이 일정하게 유지하고, PFR 대응량을 보다 확실히 확보하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 윈드팜(10)은 전력 계통(20)에 생긴 주파수의 저하를 보다 확실히 회복시킬 수 있다.
또한, 풍속이 높고, 디로딩량이 큰 경우는, 운전 커브에 1 이상의 계수를 곱하고, 디로딩량의 총량을 줄이는 것에 의해, 불필요한 디로딩량을 삭감하고, 전력 계통(20)에 요란이 발생하고 있지 않은 경우에 있어서의, 윈드팜(10)의 발전 출력을 증가시키더라도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 제 2 실시형태에 따른 집중 제어 장치(16)는, 이너셔 제어가 가능하게 되는 풍력 발전 장치(14)마다, 이너셔 사용량에 따라, 디로딩량이 로터(12)의 관성 에너지를 이용하지 않는 경우에 비하여 작아지도록 설정하므로, 전력 계통에 요란이 발생하고 있지 않은 경우에 있어서의 풍력 발전 장치(14)의 발전 출력을 보다 많게 할 수 있다.
또한, 집중 제어 장치(16)는, 풍력 발전 장치(14)마다, 로터 회전수가 작을수록, 이너셔 사용량이 작아짐과 아울러 디로딩량이 커지고, 로터 회전수가 클수록 이너셔 사용량이 커짐과 아울러 디로딩량이 작아지도록 설정한다. 이것에 의해, 집중 제어 장치(16)는, 이너셔 제어가 행해지는 것에 의해, 로터 회전수가 너무 저하되고, 풍력 발전 장치(14)가 해열하는 것을 막음과 아울러, 전력 계통(20)에 주파수의 저하가 생긴 경우에 전력 계통(20)에 공급 가능한 전력을, 로터 회전수의 크기에 관계없이 일정하게 유지할 수 있다.
이상, 본 발명을, 상기 각 실시형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시형태에 기재된 범위로는 한정되지 않는다. 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 상기 각 실시형태에 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있고, 그 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
예컨대, 상기 각 실시형태에서는, 전력 계통(20)의 요란 발생에 의해 전력 계통(20)의 주파수가 저하된 경우에, 풍력 발전 장치(14)로부터 전력 계통(20)에 더 전력을 공급하는 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 전력 계통(20)의 요란 발생에 의해 전력 계통(20)의 전압이 저하된 경우에, 풍력 발전 장치(14)로부터 전력 계통(20)에 더 전력을 공급하는 형태로 하더라도 좋다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 집중 제어 장치(16)가, 각 풍력 발전 장치(14)의 디로딩량 또는 이너셔 사용량을 설정하는 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 각 풍차 제어 장치(22)가 테이블 데이터를 기억하고, 각 풍차 제어 장치(22)가, 테이블 데이터와, 대응하는 풍력 발전 장치(14)에 대한 풍속, 및 대응하는 풍력 발전 장치(14)의 운전 상태(로터 회전수 및 발전 출력 등)에 근거하여, 디로딩량 또는 이너셔 사용량을 설정하는 형태로 하더라도 좋다.
또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 복수의 풍차 제어 장치(22) 중, 미리 정해진 풍차 제어 장치(22)(이하, 「주 풍차 제어 장치(22A)」라고 한다)가 테이블 데이터를 기억함과 아울러, 다른 풍차 제어 장치(22)로부터 각 풍력 발전 장치(14)의 로터 회전수 등의 데이터를 수신하고, 자신에 대응하는 풍력 발전 장치(14) 및 다른 풍차 제어 장치(22)에 대응하는 풍력 발전 장치(14)의 디로딩량 또는 이너셔 사용량을 설정하는 형태로 하더라도 좋다.
또한, 윈드팜(10)을 구성하는 복수의 풍력 발전 장치(14)를 복수의 그룹으로 나누고, 그룹마다 주 풍차 제어 장치(22)를 정하는 형태로 하더라도 좋다.
또, 그룹을 나누는 방법으로서는, 예컨대, 풍력 발전 장치(14)의 배치 위치에 따라 나누더라도 좋고, 소정 기간의 평균 풍속, 로터 회전수, 발전 출력이 가까운 풍력 발전 장치(14)마다, 피더가 같은 풍력 발전 장치(14)마다 등으로 나누더라도 좋다. 그리고, 주 풍차 제어 장치(22A)는, 자신에 대응하는 풍력 발전 장치(14)와 자신이 속하는 그룹에 있어서의 다른 풍력 발전 장치(14)의 디로딩량 또는 이너셔 사용량을 설정한다.
또한, 풍력 발전 장치(14)를 PFR에 대응시키는 경우에, 풍력 발전 장치(14)가 구비하는 보조 기기에 공급하는 전력을 차단하는 것에 의해, 전력 계통(20)에 공급하는 전력을 더 증가시키는 형태로 하더라도 좋다. 이 형태의 경우, 전력을 차단하는 보조 기기의 예로서, 냉각팬이나 냉각수 펌프 등, 다른 보조 기기와 비교하여 상대적으로 큰 전력을 소비하고, 정지에 의한 영향의 시정수가 길고 일시적으로 정지하더라도 문제가 없는 것으로 한다.
또한, 풍력 발전 장치(14), 정격 풍속보다 높은 상태(정격 출력)에서 운전되고 있는 상태에 있어서, PFR에 대응하기 위해, 전력 계통(20)에 더 전력을 공급하는 요구를 받은 경우, 풍차 제어 장치(22)는, 풍력 발전 장치(14)를 과부하 운전시키고, 전력 계통(20)에 더 전력을 공급시키더라도 좋다. 단, 풍차 제어 장치(22)는, 풍력 발전 장치(14)의 과부하 운전 시간, 각 부 온도 상승, 과부하 운전 횟수 등 기기의 성능이나 수명에 영향을 주는 데이터를 감시하여 두고, 제한치를 넘는 경우는 과부하 운전을 정지시킨다.
또한, 풍차 제어 장치(22)는, 대응하는 풍력 발전 장치(14)의 해열을 막기 위해, 윈드팜(10)의 풍황이나 풍력 발전 장치(14)의 운전 상태에 따라, 대응하는 풍력 발전 장치(14)에 대하여 PFR에 대응시킬지 여부를 결정한다. 예컨대, 풍차 제어 장치(22)는, 대응하는 풍력 발전 장치(14)의 로터(12)의 속도 또는 가속도가 제한치를 하회한 경우는 PFR로의 대응을 정지시키고, 통상 운전으로 이행시킨다.
10 : 윈드팜
12 : 로터
14 : 풍력 발전 장치
16 : 집중 제어 장치
20 : 전력 계통
22 : 풍차 제어 장치

Claims (8)

  1. 로터의 회전에 의해 발전하는 복수의 풍력 발전 장치를 갖고, 상기 풍력 발전 장치가 계통 연계됨과 아울러, 전력 계통에 생긴 주파수 또는 전압의 저하에 따라 상기 전력 계통에 전력을 더 공급 가능하게 하기 위해, 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력을 미리 제한하여 운전하고 있는 윈드팜의 제어 장치로서,
    상기 풍력 발전 장치마다, 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력의 증감에 관계되는 물리량을 측정하는 측정부와,
    상기 풍력 발전 장치마다, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 물리량에 근거하여, 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력의 제한량을 설정하는 설정부
    를 구비한 윈드팜의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정부는, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 물리량이 클수록 상기 발전 출력의 제한량이 커지고, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 물리량이 작을수록 상기 발전 출력의 제한량이 작아지도록, 상기 풍력 발전 장치마다의 발전 출력의 제한량을 설정하는 윈드팜의 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 풍력 발전 장치는, 상기 전력 계통에 주파수 또는 전압의 저하가 생긴 경우에, 상기 로터의 관성 에너지를 이용하는 것에 의해 상기 전력 계통에 전력을 더 공급하도록 제어되고,
    상기 설정부는, 상기 풍력 발전 장치마다, 상기 로터의 관성 에너지에 의해 얻어지는 발전 출력에 따라, 상기 발전 출력의 제한량이 상기 로터의 관성 에너지를 이용하지 않는 경우에 비하여 작아지도록 설정하는
    윈드팜의 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 설정부는, 상기 풍력 발전 장치마다, 상기 측정부에 의해 측정된 물리량이 작을수록, 상기 전력 계통에 주파수 또는 전압의 저하가 생긴 경우에 이용하는 상기 관성 에너지가 작아짐과 아울러 상기 발전 출력의 제한량이 커지고, 상기 측정부에 의해 측정된 물리량이 클수록 상기 전력 계통에 주파수 또는 전압의 저하가 생긴 경우에 이용하는 상기 관성 에너지가 커짐과 아울러 상기 발전 출력의 제한량이 작아지도록 설정하는 윈드팜의 제어 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 설정부는, 상기 전력 계통에 주파수 또는 전압의 저하가 생기더라도, 상기 관성 에너지를 이용하는 것에 의해 상기 전력 계통에 전력을 더 공급하는 제어를 행하지 않는 상기 로터의 회전수를 미리 설정하는 윈드팜의 제어 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설정부는, 복수의 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력의 제한량의 총량을, 풍력 발전 장치에 대한 풍속에 관계없이 일정하게 유지되도록 설정하는 윈드팜의 제어 장치.
  7. 복수의 풍력 발전 장치와,
    청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 윈드팜의 제어 장치
    를 구비한 윈드팜.
  8. 로터의 회전에 의해 발전하는 복수의 풍력 발전 장치를 갖고, 상기 풍력 발전 장치가 계통 연계됨과 아울러, 전력 계통에 생긴 주파수 또는 전압의 저하에 따라 상기 전력 계통에 전력을 더 공급 가능하게 하기 위해, 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력을 미리 제한하여 운전하고 있는 윈드팜의 제어 방법으로서,
    상기 풍력 발전 장치마다, 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력의 증감에 관계되는 물리량을 측정하는 제 1 공정과,
    상기 풍력 발전 장치마다, 상기 제 1 공정에 의해 측정된 상기 물리량에 근거하여, 상기 풍력 발전 장치의 발전 출력의 제한량을 설정하는 제 2 공정
    을 포함하는 윈드팜의 제어 방법.
KR1020137007913A 2010-10-29 2010-11-15 윈드팜의 제어 장치, 윈드팜, 및 윈드팜의 제어 방법 KR20130081701A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010244066A JP5439340B2 (ja) 2010-10-29 2010-10-29 ウインドファームの制御装置、ウインドファーム、及びウインドファームの制御方法
JPJP-P-2010-244066 2010-10-29
PCT/JP2010/070295 WO2012056593A1 (ja) 2010-10-29 2010-11-15 ウインドファームの制御装置、ウインドファーム、及びウインドファームの制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130081701A true KR20130081701A (ko) 2013-07-17

Family

ID=45993343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137007913A KR20130081701A (ko) 2010-10-29 2010-11-15 윈드팜의 제어 장치, 윈드팜, 및 윈드팜의 제어 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8718832B2 (ko)
EP (1) EP2634422A1 (ko)
JP (1) JP5439340B2 (ko)
KR (1) KR20130081701A (ko)
CN (1) CN103168170B (ko)
WO (1) WO2012056593A1 (ko)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK2365215T3 (da) * 2010-03-10 2013-01-28 Siemens Ag Styring af rotationshastigheden af en vindmølle baseret på rotoracceleration
US20110193344A1 (en) * 2010-12-29 2011-08-11 Vestas Wind Systems A/S Control Network for Wind Turbine Park
JP5031119B1 (ja) * 2011-08-10 2012-09-19 三菱重工業株式会社 風力発電所の制御装置及び風力発電所の制御方法
DK2645530T3 (en) * 2012-03-27 2018-11-12 Siemens Ag Method for controlling a wind farm, wind farm controller, wind farm, computer-readable medium and program element
US10400752B2 (en) * 2012-05-11 2019-09-03 Vestas Wind Systems A/S Power system and method for operating a wind power system with a dispatching algorithm
EP2679809A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-01 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for responding to a grid event, such as fast frequency drop, by combining demand response, inertial response and spinning reserve
ES2623437T3 (es) 2012-09-17 2017-07-11 Vestas Wind Systems A/S Un método para determinar los puntos de ajuste individuales en un controlador de una planta de energía, y un controlador de planta de energía
KR101418413B1 (ko) 2012-09-27 2014-07-09 삼성중공업 주식회사 풍력 발전 단지 제어 방법
JP5717916B2 (ja) 2012-11-30 2015-05-13 三菱重工業株式会社 ウィンドファームの出力制御装置及び出力制御方法
US9702343B2 (en) * 2012-12-14 2017-07-11 Vestas Wind Systems A/S Method and arrangement for swift power regulation
US8853877B1 (en) * 2013-05-29 2014-10-07 General Electric Company System and method for controlling a wind farm
ES2527972B1 (es) * 2013-08-02 2015-11-20 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Gestión inteligente de la potencia durante una caída de tensión en los aerogeneradores
US9280797B2 (en) * 2013-09-19 2016-03-08 General Electric Company System and method to minimize grid spinning reserve losses by pre-emptively sequencing power generation equipment to offset solar generation capacity based on geospatial regional solar and cloud conditions
US8963353B1 (en) * 2013-09-19 2015-02-24 General Electric Company System and method to minimize grid spinning reserve losses by pre-emptively sequencing power generation equipment to offset wind generation capacity based on geospatial regional wind conditions
KR101564321B1 (ko) * 2014-03-18 2015-11-02 전자부품연구원 발전기의 발전 방법 및 시스템
KR101564978B1 (ko) * 2014-07-15 2015-11-02 전북대학교산학협력단 풍력발전기의 적응형 관성 제어 방법
US9845789B2 (en) * 2014-10-23 2017-12-19 General Electric Company System and method for monitoring and controlling wind turbines within a wind farm
EP3265674A1 (en) * 2015-03-05 2018-01-10 Vestas Wind Systems A/S Power ramping a turbine from a low-power mode
EP3096004A1 (en) * 2015-05-18 2016-11-23 ABB Technology AG Wind farm inertial response
CN108138749B (zh) * 2015-09-29 2020-10-16 维斯塔斯风力系统集团公司 用于风电站的增强和调节组
EP3391497B1 (en) * 2015-12-17 2021-11-17 Vestas Wind Systems A/S Modulating wind power plant output using different frequency modulation components for damping grid oscillations
US11421654B2 (en) 2016-01-06 2022-08-23 Vestas Wind Systems A/S Control of a wind power plant
CN109416019B (zh) 2016-07-06 2020-05-05 维斯塔斯风力系统集团公司 具有多个风力涡轮发电机和发电厂控制器的风力发电厂
US20180287545A1 (en) * 2017-04-03 2018-10-04 Ge Energy Power Conversion Technology Limited Dynamic Parameter Limiting Based on Asset Performance and Health Status
TWI760506B (zh) * 2017-06-08 2022-04-11 丹麥商維斯塔斯風力系統有限公司 在網格損耗期間利用電力儲存器單元操作風力渦輪機之技術
DE102018001763A1 (de) * 2018-03-06 2019-09-12 Senvion Gmbh Verfahren und System zum Warten einer Windenergieanlage aus einer Gruppe von Windenergieanlagen
CN111120205B (zh) * 2019-12-30 2021-01-26 明阳智慧能源集团股份公司 基于激光雷达的风电场区域化控制方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1169893A (ja) * 1997-08-26 1999-03-09 Hitachi Eng & Services Co Ltd ハイブリッド発電システム
JP3539248B2 (ja) * 1998-12-01 2004-07-07 株式会社日立製作所 発電システム
ES2627818T3 (es) * 2001-09-28 2017-07-31 Wobben Properties Gmbh Procedimiento para el funcionamiento de un parque eólico
US7071579B2 (en) * 2002-06-07 2006-07-04 Global Energyconcepts,Llc Wind farm electrical system
EP1665494B2 (de) 2003-09-03 2023-06-28 Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH Verfahren zum betrieb bzw. regelung einer windenergieanlage sowie verfahren zur bereitstellung von primärregelleistung mit windenergieanlagen
DE10341504A1 (de) * 2003-09-03 2005-06-09 Repower Systems Ag Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage, Windenergieanlage und Verfahren zur Bereitstellung von Regelleistung mit Windenergieanlagen
US7298059B2 (en) * 2004-12-17 2007-11-20 General Electric Company System and method for operating a wind farm under high wind speed conditions
GB2462051B (en) * 2007-05-31 2013-04-17 Vestas Wind Sys As Method of controlling a wind turbine in a wind power plant
JP4604111B2 (ja) * 2008-06-12 2010-12-22 株式会社日立製作所 風力発電装置および風力発電装置群
US20100060001A1 (en) * 2008-07-31 2010-03-11 Mariah Power, Inc. Wind turbine safety system and methods
US7750490B2 (en) * 2009-08-28 2010-07-06 General Electric Company Method and system for extracting inertial energy from a wind turbine
US8018082B2 (en) * 2009-11-25 2011-09-13 General Electric Company Method and apparatus for controlling a wind turbine
US8046109B2 (en) * 2009-12-16 2011-10-25 General Electric Company Method and systems for operating a wind turbine
US20110153096A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-23 Sujan Kumar Pal Method and system for monitoring operation of a wind farm

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012097596A (ja) 2012-05-24
WO2012056593A1 (ja) 2012-05-03
US20120104755A1 (en) 2012-05-03
JP5439340B2 (ja) 2014-03-12
CN103168170A (zh) 2013-06-19
EP2634422A1 (en) 2013-09-04
CN103168170B (zh) 2015-11-25
US8718832B2 (en) 2014-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20130081701A (ko) 윈드팜의 제어 장치, 윈드팜, 및 윈드팜의 제어 방법
US10418925B2 (en) Wind turbine providing grid support
EP2307715B2 (en) Power curtailment of wind turbines
US9261080B2 (en) Method for reducing vibrations of a wind turbine and control system for reducing vibrations
US8994200B2 (en) Power system frequency inertia for power generation system
EP2451073B1 (en) Variable-speed power generation device and control method therefor
EP2085611B1 (en) Power generation stabilization control systems and methods
JP5799159B2 (ja) 風力発電装置及び風力発電装置の運転方法
US20110285130A1 (en) Power System Frequency Inertia for Wind Turbines
KR101253468B1 (ko) 풍력 발전 장치 및 그 제어 방법
KR20120025499A (ko) 풍력 발전 장치, 풍력 발전 장치의 제어 방법, 풍력 발전 시스템 및 풍력 발전 시스템의 제어 방법
KR101141090B1 (ko) 풍력 발전 장치의 제어 장치, 윈드팜, 및 풍력 발전 장치의 제어 방법
EP2557678B1 (en) Arrangement for generating a control signal for controlling an acceleration of a generator
EP2594786B1 (en) Method of operating a wind turbine

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
NORF Unpaid initial registration fee