KR20130098189A

KR20130098189A - 발전 시스템

Info

Publication number: KR20130098189A
Application number: KR1020127034228A
Authority: KR
Inventors: 아키라 야스기
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2013-09-04
Also published as: US20130144450A1; JPWO2013084288A1; JP5449532B2; WO2013084288A1; CN103249946A

Abstract

단주기 및 장주기의 출력 변동을 저감할 수 있는 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 풍차(2)의 장주기의 출력 변동을 평준화하기 위한 양수 발전 설비(3)와, 풍차(2)의 단주기의 출력 변동을 평준화하기 위한 전력 저장 설비(4)와, 풍차(2), 양수 발전 설비(3) 및 전력 저장 설비(4)에 제어 지령을 부여하는 중앙 제어 장치(5)를 구비하는 발전 시스템(1)을 제공한다.

Description

발전 시스템{GENERATION SYSTEM}

본 발명은 발전 시스템과 관련되며, 특히, 풍차를 구비하는 발전 시스템에 관한 것이다.

종래, 풍차와 축전 장치를 조합시켜서 풍차의 단주기적인 출력 변동을 축전 장치에 의해 완화하여, 안정된 전력 공급을 실현하는 발전 시스템이 알려져 있다.

또한, 미국 특허 제 7,239,035 호 명세서에는 풍차와 양수 발전을 조합한 발전 시스템이 개시되어 있다.

미국 특허 제 7,239,035호 명세서

그런데, 풍차는 단주기의 출력 변동과 장주기의 출력 변동이 있다. 단주기의 출력 변동에 대해서는 종래와 같이 축전 장치에 의해 저감하는 것이 가능하다. 그러나, 장주기의 출력 변동에 대해서는, 변동량이 크기 때문에, 축전 장치에 의해 대응하려고 하면, 대용량의 축전 장치가 필요하게 되어 경제적 관점으로부터 바람직하지 않다.

본 발명은 단주기 및 장주기의 출력 변동을 저감할 수 있는 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 형태는, 풍차와, 상기 풍차의 장주기의 출력 변동을 평준화하기 위한 가변 출력 발전 설비와, 상기 풍차의 단주기의 출력 변동을 평준화하기 위한 전력 저장 설비와, 상기 풍차, 상기 가변 출력 발전 설비 및 상기 전력 저장 설비에 제어 지령을 부여하는 중앙 제어 수단을 구비하고, 상기 풍차, 상기 가변 출력 발전 설비 및 상기 전력 저장 설비의 출력은 공통의 전력계통에 공급되며, 상기 장주기는 1주기가 수 분 이상이고, 상기 단주기는 1주기가 상기 장주기보다 짧은 발전 시스템이다.

본 발명의 제 2 형태는, 단주기의 출력 변동을 억제하는 기능을 갖는 풍차와, 상기 풍차의 장주기의 출력 변동을 평준화하기 위한 가변 출력 발전 설비와, 상기 풍차 및 상기 가변 출력 발전 설비에 제어 지령을 부여하는 중앙 제어 수단을 구비하고, 상기 풍차 및 상기 가변 출력 발전 설비의 출력은 공통의 전력계통에 공급되며, 상기 장주기는 1주기가 수 분 이상이며, 상기 단주기는 1주기가 상기 장주기보다 짧은 발전 시스템이다.

본 발명에 의하면, 단주기 및 장주기의 출력 변동을 저감할 수 있다고 하는 효과를 얻는다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발전 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면,
도 2는 중앙 제어 장치가 구비하는 기능 중 양수 발전 설비와 전력 저장 설비의 제어에 관한 기능을 추출하여 나타낸 기능 블록도,
도 3은 풍속과 풍차 출력이 관련 지어진 테이블의 일 예를 나타낸 도면,
도 4는 풍차 출력 예측부에 입력되는 풍황 예측의 일 예와 그 풍황 예측에 대한 풍차 출력의 일 예를 나타낸 도면,
도 5는 장주기 성분 추출부에 입력되는 풍차의 출력 예측과 장주기 성분 추출부로부터 출력되는 장주기 성분의 일 예를 나타낸 도면,
도 6은 제 1 제어 지령 생성부에서 취급되는 목표 출력의 일 예를 나타낸 도면,
도 7은 제 1 제어 지령 생성부에서 취급되는 목표 출력의 일 예를 나타낸 도면,
도 8은 단주기의 출력 변동의 일 예를 나타낸 도면,
도 9는 Gradient Power Control의 효과에 대해 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명의 다른 형태에 따른 발전 시스템이 구비하는 풍차 제어 장치의 일 구성예를 나타낸 도면,
도 11은 본 발명의 다른 형태에 따른 발전 시스템이 구비하는 풍차 제어 장치의 일 구성예를 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 발전 시스템에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 실시형태에 따른 발전 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 발전 시스템(1)은 풍차(2)와, 풍차(2)의 장주기의 출력 변동을 평준화하기 위한 양수 발전 설비(가변 출력 발전 설비)(3)와, 풍차(2)의 단주기의 출력 변동을 평준화하기 위한 전력 저장 설비(4)와, 중앙 제어 장치(중앙 제어 수단)(5)를 주된 구성으로서 구비하고 있다.

장주기란, 예컨대, 1주기가 수 분 이상을 말하며, 본 실시형태에서는 20분 이상을 상정하고 있다. 또한, 단주기란, 장주기보다 짧은 주기를 말하며, 본 실시형태에서는 1주기가 수 초 내지 수십 초의 범위를 상정하고 있다.

풍차(2), 양수 발전 설비(3) 및 전력 저장 설비(4)로부터의 출력은 공통의 연계점(A)을 통해서 공통의 전력계통(6)에 공급된다.

도 1에서는 1대의 풍차(2)를 구비하고 있는 경우를 예시하고 있지만, 풍차(2)는 복수대 마련되어 있어도 좋다. 복수의 풍차(2)를 갖는 경우에는, 양수 발전 설비(3) 및 전력 저장 설비(4)는 복수의 풍차(2)의 총출력에 있어서의 장주기, 단주기의 출력 변동을 각각 평준화하도록 작동한다. 또한, 양수 발전 설비(3) 및 전력 저장 설비(4)에 대해서도 각각 복수대 마련되어 있어도 좋다.

양수 발전 설비(3)는 펌프(31), 하부 저수지(32), 상부 저수지(33) 및 제어 장치(34)를 주된 구성으로서 구비하고 있다. 양수 발전 설비(3)는 펌프(31)를 이용하여 하부 저수지(32)로부터 상부 저수지(33)로 물을 퍼 올리고 상부 저수지(33)로부터 하부 저수지(32)로 물을 떨어뜨림으로써 발전한다.

중앙 제어 장치(5)로부터 전력을 소비하는 취지의 지령을 받았을 경우에는, 펌프(31)를 구동시켜, 하부 저수지(32)로부터 상부 저수지(33)로 물을 퍼 올림으로써 전력을 소비하고, 중앙 제어 장치(5)로부터 전력을 공급하는 취지의 지령을 받았을 경우에는, 상부 저수지(33)로부터 하부 저수지(32)로 물을 떨어뜨림으로써 얻어진 발전 전력을 전력계통(6)에 공급한다. 양수 발전 설비(3)에 있어서의 전력 소비, 발전 등의 제어는 제어 장치(34)에 의해 실행된다.

전력 저장 설비(4)는 배터리, 캐패시터(콘덴서) 등의 축전 장치(41)와, 전력 변환 장치(42)와, 제어 장치(43)을 구비하고 있다. 중앙 제어 장치(5)로부터 풍차(2)의 출력을 소비하는 지령을 받았을 경우에는, 전력 변환 장치(42)를 거쳐서 전력을 축전 장치(41)에 축전하고, 중앙 제어 장치(5)로부터 전력 공급을 실행하는 지령을 받았을 경우에는, 축전 장치(41)에 축전되어 있는 전력을 전력 변환 장치(42)를 거쳐서 전력계통(6)에 공급한다. 전력 변환 장치(42)의 제어는 제어 장치(43)에 의해 실행된다.

중앙 제어 장치(5)는 전력계통(6)을 관리하는 전력 관리실(예컨대, 전력회사 등)로부터 통지되는 연계점(A)에 있어서의 요구 출력 정보 및 주파수 정보 등에 근거하여, 예컨대, 연계점(A)에 있어서의 출력이 목표 전력이 되는 풍차(2)의 출력 지령을 생성해서 풍차(2)에 대하여 각각 송신한다. 이에 의해, 풍차(2)가 중앙 제어 장치(5)로부터 주어진 출력 지령에 근거하여 출력 전압 및 출력 전류를 제어한다.

또한, 중앙 제어 장치(5)는 풍차(2)의 설치 영역의 풍황 예측 정보에 근거하여 풍차(2)의 출력 예측을 얻고, 이 출력 예측을 이용하여 풍차(2)의 장주기 및 단주기의 출력 변동을 평준화시키는 양수 발전 설비(3)의 제어 지령 및 전력 저장 설비(4)의 제어 지령을 각각 산출하며, 이들 제어 지령을 양수 발전 설비(3) 및 전력 저장 설비(4)에 각각 출력한다.

도 2는 중앙 제어 장치(5)가 구비하는 각종 기능 중 양수 발전 설비(3) 및 전력 저장 설비(4)의 제어에 관한 기능을 추출해서 나타낸 기능 블록도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 중앙 제어 장치(5)는 풍차 출력 예측부(11), 장주기 성분 추출부(12), 제 1 제어 지령 생성부(13), 제 2 제어 지령 생성부(14), 송신부(15)를 구비하고 있다.

풍차 출력 예측부(11)는 풍차(2)의 설치 영역의 풍황 예측 정보를 입력 정보로서 취득하고, 이 풍황 예측 정보로부터 풍차(2)의 출력을 예측한다. 예컨대, 풍차 출력 예측부(11)는 현재로부터 일정 시간 후(예컨대, 12시간 후)까지의 풍차(2)의 출력 예측을 소정의 시간 간격으로 반복하여 실행한다.

풍차 출력 예측부(11)는, 예컨대, 풍속과 풍차 출력이 관련 지어진 테이블 또는 함수를 가지고 있으며, 이 테이블 또는 함수를 이용하여 풍차(2)의 출력을 예측한다. 도 3은 풍속과 풍차 출력이 관련 지어진 테이블의 일 예를 나타낸 도면이며, 도 4는 풍차 출력 예측부(11)에 입력되는 풍황 예측의 일 예와 그 풍황 예측에 대한 풍차(2)의 출력 예측의 일 예를 나타낸 도면이다.

여기서, 풍황 예측 정보로서는, 예컨대, 기상청으로부터 제공되는 메저스케일 모델(mesoscale model)의 풍황 예측 정보를 이용하는 것이 가능하다. 또한, 기상청으로부터 제공되는 기상 데이터와 풍차(2)의 설치 영역에 있어서의 지형 데이터를 기초로 하고, 지형을 고려한 보다 정밀도 높은 풍황 예측을 실시하여, 이 풍황 예측 정보를 채용하는 것으로 해도 좋다.

장주기 성분 추출부(12)는 풍차 출력 예측부(11)에서 얻어진 풍차(2)의 출력 예측으로부터 장주기 성분을 추출한다. 예컨대, 장주기 성분 추출부(12)는 로 패스 필터를 이용함으로써 장주기 성분을 추출하는 것이 가능하다. 도 5에, 장주기 성분 추출부(12)에 입력되는 풍차(2)의 출력 예측과 장주기 성분 추출부(12)로부터 출력되는 장주기 성분의 일 예를 나타낸다.

장주기 성분 추출부(12)에 의해 추출된 장주기 성분은 제 1 제어 지령 생성부(13) 및 제 2 제어 지령 생성부(14)에 출력된다.

제 1 제어 지령 생성부(13)는 장주기 성분 추출부(12)로부터의 장주기 성분 및 목표 출력으로부터 양수 발전 설비(3)로의 출력 제어 지령인 제 1 제어 지령을 생성한다. 보다 구체적으로는, 제 1 제어 지령 생성부(13)는 어느 소정의 기간(예컨대, 6시간 또는 12시간 등)에 걸쳐서, 시각과 제 1 제어 지령이 관련 지어진 스케줄 정보를 작성한다.

이 스케줄 정보는 (1) 식에 나타내는 바와 같이, 목표 출력으로부터 장주기 성분을 감산하는 것에 의해 구할 수 있다.

Pc(t) = Pr(t) - Pw_L(t) …… (1)

상기 (1) 식에서, Pc(t)는 양수 발전 설비로의 출력 제어 지령인 제 1 제어 지령이고, Pr(t)는 목표 출력이며, Pw_L(t)는 장주기 성분 추출부(12)에서 추출된 장주기 성분이다.

여기서, 목표 출력은, 도 6에 도시되는 바와 같이, 미리 결정되어 있는 일정한 값이어도 좋고, 도 7에 도시되는 바와 같이, 장주기 성분에 근거하여 소정의 기간마다 동적으로 결정되는 값이어도 좋다. 예컨대, 도 7에 도시되는 바와 같이, 장주기 성분을 소정의 시간마다 구분하여, 구간마다 장주기 성분을 평준화한 값을 목표 출력으로서 설정한다. 상기 1구간의 시간은 임의로 설정하는 것이 가능하고, 예컨대, 양수 발전 설비(3)의 제어 사이클로 설정되어도 좋고, 계통측으로부터의 지령에 근거하여 설정되어도 좋다. 또한, 각 구간의 길이는 일정해도 좋고, 변동해도 좋다.

제 2 제어 지령 생성부(14)는 장주기 성분 추출부(12)로부터의 장주기 성분 및 풍차(2)의 실측 출력을 입력 정보로서 취득하고, 이들 정보로부터 전력 저장 설비(4)로의 출력 제어 지령인 제 2 제어 지령을 생성한다. 예컨대, 제 2 제어 지령 생성부(14)는, (2) 식에 도시하는 바와 같이, 장주기 성분으로부터 풍차(2)의 실측 출력을 감산한 값을 출력 제어 지령으로 한다.

Pb(t) = Pw(t) - Pw_L(t) …… (2)

상기 (2) 식에서, Pb(t)는 전력 저장 설비(4)로의 출력 제어 지령인 제 2 제어 지령이고, Pw(t)는 풍차(2)의 실측 출력이며, Pw_L(t)는 장주기 성분 추출부(12)에서 추출된 장주기 성분이다.

또한, 상기 제 2 제어 지령의 산출 방법에 대해서는 상기 예에 한정되지 않는다. 예컨대, 축전 장치(41)을 이용하여 단주기에 있어서의 풍차(2)의 출력 변동을 저감 시키는 공지의 기술을 적용하는 것이 가능하다.

이와 같이, 제 2 제어 지령은 상기 제 1 제어 지령과 같이 소정 기간에 걸쳐 스케줄링되는 것이 아니고, 풍차(2)의 실측 출력과 장주기 성분에 근거하여 그때마다 결정되는 것이다.

제 1 제어 지령 생성부(13) 및 제 2 제어 지령 생성부(14)에 의해 생성된 제 1 제어 지령 및 제 2 제어 지령은 송신부(15)에 의해 양수 발전 설비(3)의 제어 장치(34) 및 전력 저장 설비(4)의 제어 장치(43)에 각각 출력된다.

양수 발전 설비(3)에서는, 제어 장치(34)가 중앙 제어 장치(5)로부터 수신한 제 1 제어 지령의 스케줄 정보에 근거하여 펌프(31) 등을 제어함으로써, 제 1 제어 지령에 따른 전력 소비 또는 전력 공급을 실행한다. 구체적으로는, 제 1 제어 지령이 전력을 소비하는 지령인 경우는, 펌프(31)를 구동시켜서 하부 저수지(32)의 물을 상부 저수지(33)로 이동시킴으로써 풍차(2)로부터의 출력을 소비하고, 전력을 공급하는 지령인 경우는, 상부 저수지(33)에 저장되어 있는 물을 하부 저수지(32)로 떨어뜨리는 것에 의한 발전 전력을 연계점(A)에 공급한다.

이에 의해, 도 6, 도 7에 도시한 바와 같은 풍차(2)의 장주기의 변동 성분이 목표 출력에 일치하는 제어가 실행되어, 장주기에 있어서의 풍차(2)의 출력 변동을 평준화하는 것이 가능해진다.

또한, 전력 저장 설비(4)에서는 제어 장치(43)가 중앙 제어 장치(5)로부터 수신한 제 2 제어 지령에 근거하여 전력 변환 장치(42)를 제어함으로써, 제 2 제어 지령에 따른 충방전을 실행한다. 구체적으로는, 전력을 소비하는 지령인 경우는, 전력 변환 장치(42)를 거쳐서 풍차(2)의 출력을 축전 장치(41)에 충전하고, 전력을 공급하는 지령인 경우는, 전력 변환 장치(42)를 거쳐서 축전 장치(41)의 전력을 방전함으로써 연계점(A)에 전력을 공급한다.

이에 의해, 도 8에 도시하는 바와 같은 풍차(2)의 단주기의 변동 성분이 목표 출력에 일치하는 제어가 실행되어, 단주기에 있어서의 풍차(2)의 출력 변동을 평준화하는 것이 가능해진다.

이러한 구성을 구비하는 발전 시스템(1)에서는 이하와 같은 제어가 중앙 제어 장치(5)에 의해 반복 실행된다.

우선, 중앙 제어 장치(5)의 풍차 출력 예측부(11)에 풍황 예측 정보가 입력되고, 이 풍황 예측 정보로부터 풍차(2)의 출력 예측이 얻어진다. 이어서, 장주기 성분 추출부(12)에서, 풍차(2)의 출력 예측으로부터 장주기 성분이 추출되고, 이 추출된 장주기 성분이 제 1 제어 지령 생성부(13) 및 제 2 제어 지령 생성부(14)에 출력된다.

제 1 제어 지령 생성부(13)에서는 장주기 성분과 목표 출력으로부터 제 1 제어 지령의 스케줄 정보가 생성되고, 이 제 1 제어 지령의 스케줄 정보가 송신부(15)를 거쳐서 양수 발전 설비(3)의 제어 장치(34)에 송신된다.

또한, 제 2 제어 지령 생성부(14)에서는 장주기 성분과 풍차(2)의 실측 출력이 입력되고, 이들 정보로부터 제 2 제어 지령이 생성된다. 제 2 제어 지령은 송신부(15)를 거쳐서 전력 저장 설비(4)의 제어 장치(43)에 송신된다.

이에 의해, 제 1 제어 지령의 스케줄 정보에 근거하여 양수 발전 설비(3)가 제어되고, 제 2 제어 지령에 근거하여 전력 저장 설비(4)가 제어된다.

이상, 설명해 온 바와 같이, 본 실시형태에 따른 발전 시스템(1)에 의하면, 풍차의 설치 영역에 있어서의 풍황 예측 정보로부터 풍차(2)의 출력 예측을 실행하고, 이 출력 예측으로부터 장주기의 출력 변동 성분을 추출하고, 이 장주기 출력 변동을 평준화시키는 제 1 제어 지령을 생성해 양수 발전 설비(3)에 송신하는 동시에, 풍차(2)의 실측 출력으로부터 장주기의 출력 변동을 감산함으로써 얻어지는 단주기의 출력 변동을 평준화시키는 제 2 제어 지령을 생성하여 전력 저장 설비(4)로 송신한다.

이와 같이, 양수 발전 설비(3) 및 전력 저장 설비(4)가 제 1 제어 지령 및 제 2 제어 지령에 근거하여 제어되므로, 풍차의 단주기 및 장주기의 출력 변동이 평준화되어서, 안정된 전력을 전력계통(6)에 공급하는 것이 가능해진다.

또한, 전력 저장 설비(4)는 양수 발전 설비(3)에 비해 응답 속도가 빠르고, 단주기의 출력 변동의 평준화에 뛰어나다. 또한, 양수 발전 설비(3)는 전력 저장 설비(4)에 비해 용량이 크고, 대용량의 출력 변동의 평준화에 뛰어나다.

따라서, 단주기의 출력 변동의 평준화에 전력 저장 설비(4)를, 장주기의 출력 변동의 평준화에 양수 발전 설비(3)를 이용함으로써, 적절한 응답성과 적절한 규모를 갖는 발전 설비를 이용한 출력 변동의 평준화를 실현시키는 것이 가능해진다. 이에 의해, 장주기 및 단주기의 변동의 평준화를 전력 저장 설비만으로 실행하는 종래의 경우에 비해 시스템의 코스트를 저감할 수 있다.

또한, 양수 발전 설비(3)를 제 1 제어 지령의 스케줄 정보에 근거하여 제어하므로, 발전 예정 시간과 필요한 물의 양을 미리 파악할 수 있다. 이에 의해, 예컨대, 스케줄 정보에 따라서 사전에 필요한 수량을 상부 저수지(33)로 이동시킴으로써, 쓸데 없는 물의 이동에 수반하는 전력 소비를 억제하는 것이 가능해진다.

본 실시형태에 따른 발전 시스템(1)에서는, 양수 발전 설비(3)를 제 1 제어 지령의 스케줄 정보에 근거하여 제어하지만, 풍차(2)의 실제의 출력이 풍차의 예측 출력과 다른 경우에는, 그 차분을 전력 저장 설비(4)로 흡수하게 된다(상기 (2) 식 참조).

그러나, 풍차(2)의 실제의 출력과 풍차의 예측 출력이 너무 괴리되어 있는 경우에는, 상기 (2) 식에서 산출되는 제 2 제어 지령이 전력 저장 설비(4)의 용량을 넘어 버려, 전력 저장 설비(4)에 의해서도 변동을 다 흡수할 수 없게 되어 버린다. 따라서, 이러한 경우에는, 풍차의 출력 예측을 다시 하고, 양수 발전 설비(3)에 대한 제 1 제어 지령의 스케줄 정보를 재차 작성하여, 새로운 제 1 제어 지령의 스케줄 정보를 양수 발전 설비(3)에 출력하는 것으로 해도 좋다.

본 실시형태에서는, 풍황 예측 정보에 근거하여 풍차 출력을 예측했지만, 이 예에 한정되지 않고, 예컨대, 과거의 풍차의 출력 이력으로부터 수 분 또는 수십 분 앞의 풍차 출력을 예측하고, 이 예측 결과에 근거하여 장주기 성분을 추출하며, 이 장주기 성분을 이용하여 상술한 양수 발전 설비(3) 및 전력 저장 설비(4)의 제어를 실행하는 것으로 해도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 풍차(2)의 장주기의 변동을 평준화하기 위한 설비로서 양수 발전 설비(3)를 이용하는 것으로 했지만, 이것에 대신하여, 대형의 전력 저장 설비, 예컨대, 화력 발전 등의 출력을 의도적으로 변동할 수 있는 발전 설비 등을 이용하는 것으로 해도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 단주기의 출력 변동의 평준화에 전력 저장 설비(4)를 이용하고 있었지만, 이것에 대신하여, 풍차의 제어에 있어서의 소위 「Gradient Power Control(램프 레이트 제어)」을 채용하는 것으로 해도 좋다.

이 「Gradient Power Control」은, IEC6140025-2에 있어서 C. 2의 b항에 규정되어 있는 제어 방법이며, 도 9에 도시하는 바와 같이, 풍차의 단주기의 출력 변동을 억제하는 제어 방법이다.

도 10에, Gradient Power Control을 채용한 풍차 제어 장치(20)의 기능 블록도를 나타낸다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 회전수로부터 출력 지령값을 결정할 때까지의 처리 공정에 있어서, 로 패스 필터(변동 억제 수단)(21)를 마련함으로써 출력 지령값의 변동을 억제한다. 구체적으로는, 풍차 제어 장치(20)는 로 패스 필터(21)와 회전수-출력 변환 테이블(22)을 구비하고 있다.

이러한 구성을 구비하는 풍차 제어 장치(20)에 있어서, 풍차(2)의 축회전수 또는 발전기의 로터 회전수가 로 패스 필터(21)를 통과하는 것에 의해 평준화되고, 평준화 후의 회전수에 따른 출력 지령값이 회전수-출력 변환 테이블(22)을 이용하여 결정된다. 결정된 출력 지령값은 발전기 제어 장치(도시 생략) 및 피치각 제어 장치(도시 생략)에 출력되어 발전기 및 날개의 피치각이 제어된다.

예컨대, Gradient Power Control에서는, 입력 정보인 회전수를 로 패스 필터를 통과시킴으로써 평준화하고, 이것에 근거하여 출력 지령값을 설정하고 있기 때문에, 회전수가 상승했음에도 불구하고, 풍차 출력이 그에 따라서 상승하지 않는 듯한 현상이 일어날 수 있다. 이러한 경우, 잉여 에너지는 로터의 회전수 상승에 사용되지만, 이때, 피치각을 제어하여 과회전의 발생을 방지한다.

이상 설명한 바와 같이, 전력 저장 설비(4)에 대신해 풍차의 제어에 의해 단주기의 출력 변동을 평준화함으로써, 전력 저장 설비(4)를 불필요하게 할 수 있어 시스템의 간소화를 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 도 10에 나타낸 구성의 외에, 예컨대, 도 11에 도시하는 바와 같이, 회전수-출력 변환 테이블(22)의 후단에 로 패스 필터(21)을 마련하는 것으로 해도 좋다.

또한, 상기 로 패스 필터(21)에 대신하여, 레이트 리미터(변동 억제 수단)를 이용하는 것으로 해도 좋다. 이 경우, 레이트 리미터는 도 10, 도 11에 나타낸 로 패스 필터(21)의 위치에 마련하는 것이 가능하다. 레이트 리미터의 설정값은 단주기 변동의 억제에 기여하는 변화율(예컨대, 200kW/sec 정도)로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 예에서는, 회전수에 근거하여 출력 지령값을 결정하고 있었지만, 이것에 대신하여, 풍속에 근거하여 출력 지령값을 결정하는 것으로 해도 좋다. 이 경우, 회전수-출력 변환 테이블(22)에 대신하여, 풍속과 출력 지령값을 관련 지은 풍속-출력 변환 테이블을 적용한다.

1 : 발전 시스템 2 : 풍차
3 : 양수 발전 설비 4 : 전력 저장 설비
5 : 중앙 제어 장치 6 : 전력계통
20 : 풍차 제어 장치 21 : 로 패스 필터
22 : 회전수-출력 변환 테이블 31 : 펌프
32 : 하부 저수지 33 : 상부 저수지
34, 43 : 제어 장치 41 : 축전 장치
42 : 전력 변환 장치

Claims

풍차와,
상기 풍차의 장주기의 출력 변동을 평준화하기 위한 가변 출력 발전 설비와,
상기 풍차의 단주기의 출력 변동을 평준화하기 위한 전력 저장 설비와,
상기 풍차, 상기 가변 출력 발전 설비 및 상기 전력 저장 설비에 제어 지령을 부여하는 중앙 제어 수단을 구비하고,
상기 풍차, 상기 가변 출력 발전 설비 및 상기 전력 저장 설비의 출력은 공통의 전력계통에 공급되며,
상기 장주기는 1주기가 수 분 이상이고, 상기 단주기는 1주기가 상기 장주기보다 짧은
발전 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 중앙 제어 수단은, 상기 풍차의 출력 예측으로부터 장주기 성분을 추출하고,추출한 장주기 성분을 평준화하는 제 1 제어 지령을 상기 가변 출력 발전 설비에 출력하는
발전 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 중앙 제어 수단은, 소정의 기간에 걸쳐서, 시각과 상기 제 1 제어 지령이 대응된 제 1 제어 지령의 스케줄 정보를 상기 가변 출력 발전 설비에 출력하는
발전 시스템.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 중앙 제어 수단은, 상기 풍차의 입지 영역에 있어서의 풍황 예측 정보를 취득하고, 풍황 예측 정보로부터 상기 풍차의 출력 예측을 얻는
발전 시스템.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중앙 제어 수단은 상기 풍차의 실측 출력으로부터 상기 장주기 성분을 감산함으로써 제 2 제어 지령을 산출하여 상기 전력 저장 설비에 출력하는
발전 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 중앙 제어 수단은, 상기 제 2 제어 지령이 상기 전력 저장 설비의 용량을 넘었을 경우에, 상기 풍차의 출력 예측을 다시 해서 상기 제 1 제어 지령의 스케줄 정보를 재차 작성하고, 작성한 상기 제 1 제어 지령의 스케줄 정보를 상기 가변 출력 발전 설비에 출력하는
발전 시스템.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가변 출력 발전 설비는 양수 발전 설비인
발전 시스템.
단주기의 출력 변동을 억제하는 기능을 갖는 풍차와,
상기 풍차의 장주기의 출력 변동을 평준화하기 위한 가변 출력 발전 설비와,
상기 풍차 및 상기 가변 출력 발전 설비에 제어 지령을 부여하는 중앙 제어 수단을 구비하고,
상기 풍차 및 상기 가변 출력 발전 설비의 출력은 공통의 전력계통에 공급되며,
상기 장주기는 1주기가 수 분 이상이며, 상기 단주기는 1주기가 상기 장주기보다 짧은
발전 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 풍차는 회전수 또는 풍속에 근거하여 출력 지령값을 결정하는 풍차 제어 수단을 가지며,
상기 풍차 제어 수단은 상기 출력 지령값의 변동을 허용 범위 내에 억제하는 변동 억제 수단을 구비하는
발전 시스템.