KR20130120533A - 손실 에너지의 결정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스로틀링 방식으로 또는 언스로틀링 방식으로 작동되는 하나 이상의 기준 풍력 발전 플랜트의 소비 전력에 근거하여 제1 풍력 발전 플랜트의 정지 동안 또는 스로틀링 동안 제1 풍력 발전 플랜트에 의해 전기 에너지로 변환될 수 없는 손실 에너지의 양을 결정하기 위해, 스로틀링 방식으로 또는 언스로틀링 방식으로 작동하는 하나 이상의 기준 풍력 발전 플랜트의 현재 출력과 제1 풍력 발전 플랜트의 현재 출력을 동시에 검출하는 단계, 각각의 경우에 하나 이상의 기준 풍력 발전 플랜트의 현재 출력과 제1 풍력 발전 플랜트의 현재 출력 사이의 관계를 확립하는 상관 법칙, 특히 상관 인자를 결정하는 단계, 및 하나 이상의 경계 조건의 함수로서 하나 이상의 상관 법칙 또는 상관 인자를 저장하는 단계를 포함하는, 다수의 상관 법칙들, 특히 상관 인자들을 포함하는 테이터베이스를 생성하는 방법에 관한 것이다.

Description

손실 에너지의 결정 방법{METHOD FOR DETERMINING UNCOLLECTED ENERGY}
본 발명은 풍력 발전 플랜트가 멈춰 서있는 동안 또는 스로틀링 방식으로 작동하는 동안 바람으로부터 뽑아낼 수 없지만 멈춰 있지 않으면 또는 스로틀링 방식으로 작동하지 않으면 풍력 발전 플랜트가 뽑아낼 수 있었을 손실 에너지를 결정하는 방법에 관한 것이다. 그외에도, 본 발명은 이미 언급한 손실 에너지를 결정하기 위해 이용될 수 있는 데이터의 기록에 관한 것이다. 그외에도 본 발명은 그와 같은 손실 에너지의 결정이 이루어질 수 있는 풍력 발전 플랜트에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 적어도 풍력 발전 플랜트의 손실 에너지의 결정이 이루어질 수 있는 풍력 발전 단지에 관한 것이다.
풍력 발전 플랜트들은 일반적으로 공지되어 있다. 도 1에서 예를 들어 도시된 것처럼, 풍력 발전 플랜트들은 예를 들어 타워 및 이 타워 위에 배치되는 나셀(nacelle)을 포함하며, 이와 같은 나셀은 허브(hub) 또는 스피너(spinner)에 배치되어 있는 로터 블레이드들을 구비한 로터를 포함하고 있다. 실질적으로 상기 로터 블레이드들 및 스피너를 포함하는 로터는 탁월풍에 의해 회전되어 발전기를 구동하고, 발전기는 이러한 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하거나 또는 현재 값과 관련하여(with regard to a present value) 전기 출력으로 변환한다. 이러한 전기 출력 또는 전기 에너지는 일반적으로 전력 공급 네트워크에 공급되고 그 결과 소비자들에게 이용된다. 종종 그와 같은 풍력 발전 플랜트들 또는 다른 풍력 발전 플랜트들 중 복수의 풍력 발전 플랜트들이 이웃하여 설치되어 하나의 풍력 발전 단지(wind park)를 형성할 수 있다. 이 경우 풍력 발전 플랜트들은 예를 들어 서로 수백 미터 떨어져 설치될 수 있다. 이 경우 풍력 발전 단지는 공동의 급전 포인트(feed point)를 특징으로 하는 것이 일반적이지만 반드시 필수적인 것은 아니다. 그 결과, 풍력 발전 단지에서 각각 생산된 출력 모두가, 즉 풍력 발전 단지의 모든 풍력 발전 플랜트들의 합이 중앙의 한 지점에서, 즉 급전 포인트에서 전력 네트워크에 공급될 수 있다.
바람 조건들이 풍력 발전 플랜트의 작동을 가능하게 하는, 특히 풍력 발전 플랜트의 언스로틀링 작동을 가능하게 할지라도, 때에 따라서는 풍력 발전 플랜트가 멈춰서거나 스로틀링되는 상황이 발생할 수도 있다. 풍력 발전 플랜트의 그와 같은 정지는 예를 들어 유지 작업 시에도 또는 고장 발생 시에도 필요할 수 있다. 전력 공급 네트워크의 제어를 위해 전력 공급 네트워크를 운영하는 네트워크 운영자(network operator)가 풍력 발전 플랜트에 일정한 시간 동안 스로틀링된 출력을 공급하거나 또는 전혀 출력을 공급하지 않도록 조치할 수 있는 상황이 생길 수 있다. 스로틀링 작동은 예를 들어 방출 예방(emission protection)을 이유로도 고려되는, 특히 노이즈 감소 작동(noise reduction operation)에 의해 노이즈 방출을 제한하기 위해 또는 그림자 드리움(shadow strike)의 억제 또는 감소를 위해 고려된다. 감소를 위한 그외 가능성 있는 예들은 네트워크 운영자의 조치, 동결(ice buildup) 또는 감소(reducing) 또는 플랜트를 다닐 때 스위칭오프이다. 기본적으로 감소들 또는 스위칭오프들은, 예를 들어 아이스 폴(ice fall)의 위험에서처럼 안전상의 이유들로 및/또는 예를 들어 노이즈 감소처럼 방출 예방을 이유들로 및/또는 예를 들어 온도 상승처럼 내부의 기술적 이유들로 및/또는 연결된 전력 공급 네트워크에서 과전압 발생 또는 예를 들어 동결로 인한 공력(aerodynamics)의 감소처럼 외부의 기술적 이유들로 관련되어 있다.
특히 풍력 발전 플랜트의 정지는 풍력 발전 플랜트의 운영자에 의해 정기적으로 이루어지지만 원하지는 않는데, 이 경우 전력 공급 네트워크에 전기 에너지를 공급하지 않음으로써 운영자에게 지불(payment) 중단이 발생할 수 있기 때문이다. 스위칭오프 또는 감소의 이유에 따라서 손실 에너지에 대한 지불 청구는 제3자, 예를 들어 네트워크 운영자에 대하여 발생할 수 있다. 그러므로 기본적으로 가상적 가치(fictitious value)를 나타내는 손실 에너지를 결정하는 것은 중요하다. 이 경우 가능한 한 정확하게 이런 에너지량이 결정되기를 바라는 데, 그렇지 않으면 발생되는 지불이 정확하지 않게 결정될 수 있고 풍력 발전 플랜트의 운영자가 불리할 수 있거나 또는 유리할 수도 있다.
이와 같은 손실 에너지의 검출은 생산 기반 가용성(production based availability) 또는 에너지적 가용성(energetical availability)이라고도 하며, 이것은, 중단없이 발생될 수 있는 에너지를 기준으로 일반적으로 백분율의 값으로 표시된다. 이런 개념은 시간 기반 가용성(time based availability)과 관련해서도 이용되고, 이러한 시간 기반 가용성은 - 예를 들어 한 해 전체를 기준으로 백분율로 - 풍력 발전 플랜트가 정지해 있었던 시간에 관한, 그 결과 가용될 수 없었던 시간에 관한 정보만을 제공한다.
생산 기반 가용성을 결정하기 위해 또는 손실된 에너지를 계산하여 이를 결정을 위해, 예를 들어 해당 풍력 발전 플랜트의 작동 특성 곡선(operating characteristic curve)이 근거가 될 수 있다. 작동 특성 곡선은 풍속의 함수로서 생산된 출력을 나타낸다. 만약 풍력 발전 플랜트가 정지되거나 또는 스로틀링되면, 우세한 그리고 측정에 의해 알게 된 풍속에 근거한 출력 특성 곡선으로부터, 이 출력 특성 곡선에 따라 풍력 발전 플랜트가 출력했을 수도 있는 관련 출력이 판독될 수 있다. 이 경우 특히 문제되는 것은 주된 풍속을 신뢰성 있게 그리고 정확하게 검출하는 데 어려움이 있다는 것이다. 풍력 발전 플랜트들은 일반적으로 예를 들어 풍속계(anemometer)와 같은 풍속 측정 장치를 가지며, 실제로 그와 같은 장치는 풍력 발전 플랜트의 제어를 위해 규칙적으로 또는 비규칙적으로 이용되거나 또는 매우 제한적으로만 이용된다. 풍력 발전 플랜트가 속도 가변적 컨셉을 이용하거나 또는 속도 가변적인 풍력 발전 플랜트이면, 풍력 발전 플랜트의 작동점은 예를 들어 규칙적으로 로터 속도 또는 로터 가속도에 따라서 조정된다. 다시 말하면, 풍력 발전 플랜트 또는 이의 로터는 유일한 신뢰성 있는 풍속 측정 센서이지만, 이 풍속 측정 센서는 정지 시에는 풍속에 관한 어떤 정보도 제공할 수 없다.
풍속을 측정하는 측정 타워를 이용하는 다른 가능성도 있을 것이므로, 이와 같이 측정된 풍속이 이용될 수 있으며 그리고 특성 곡선에 따라서 발생될 수 있는 출력이 이미 언급한 출력 특성 곡선에 의해 결정될 수 있다. 그러나 이 경우에도 불안한 점은 측정 타워의 정확성이다. 또한, 측정 타워가 관련 풍력 발전 플랜트와 떨어져 위치하여 그 결과 측정 타워에서의 풍속과 관련 풍력 발전 플랜트에서의 풍속 사이에 왜곡이 발생할 수 있다. 또한, 풍속만이 언급된 출력 특성 곡선에서 고려되고 있지만, 풍속이 바람을 충분히 특성화할 수 없는 상황이 생길 수 있다. 그러므로 바람이 매우 균일한지 또는 매우 거센지 여부에 따라서 예를 들어 - 산술적 - 평균을 위해 바람이 풍력 발전 플랜트에서의 다른 효과들을 초래할 수 있으며 그 결과 다른 출력 발생을 초래할 수 있다.
측정 타워 또는 소위 기상 타워(meteeorological mast)와 하나 또는 복수의 기상 관측소를 연관시키는 것이 제안되었으므로, 주된 기상 상황에 대한, 특히 탁월풍에 대한 정보들이 개선될 수 있다. 그러므로 특히 기상 타워의 측정치들은 국지적 풍속 변동들에 덜 영향을 받는다.
본 발명은 위에서 언급한 문제들 중 하나 이상을 제거하거나 또는 줄이는 데 있으며, 특히 손실된 에너지 또는 생산 기반 가용성의 더 정확한 결정을 제공하는 해법이 제안되었다. 하나 이상의 대안적 해법이 제안되어야 한다.
그러므로 본 발명에 따르면 제1항에 따른 방법 및 제6항에 따른 방법이 제안되었다.
그 결과, 데이터베이스를 생성하는 방법이 제안되었다. 이 데이터베이스는 복수의, 특히 다수의 상관 인자들을 포함하고, 이들 상관 인자는 손실된 에너지의 결정에 이용된다. 손실된 에너지는 이 경우 특히 제6항에서 청구된 것처럼 검출된다. 그러므로 제1 풍력 발전 플랜트가 정지되거나 또는 스로틀링 방식으로 작동되는 경우가 고려된다.
설명의 편의를 위해 우선 정지해 있는 풍력 발전 플랜트에서 시작한다. 이런 경우에, 언스로틀링 방식으로 작동하는 하나 이상의 기준 풍력 발전 플랜트의 실제 출력이 검출된다. 기본적으로 스로틀링 방식으로 작동하는 기준 풍력 발전 플랜트에서도 시작할 수 있다. 그러나 더 나은 설명을 위해 우선 언스로틀링의 풍력 발전 플랜트에서 시작한다. 언스로틀링 방식으로 작동하는 풍력 발전 플랜트가 출력하는 출력은 측정될 수 있거나 또는 출력값은 기준 풍력 발전 플랜트의 제어 장치 안에서 호출될 수도 있게 들어있다. 이와 같은 주지의 출력으로부터, 앞서 기록된 상관 관계에 의해, 특히 앞서 기록된 상관 인자에 의해 현재 정지해 있는 제1 풍력 발전 플랜트의 예상 출력이 계산된다. 그러므로 예를 들어 기준 풍력 발전 플랜트가 언스로틀링 모드에서 작동되고 1MW 출력을 내며 상관 인자가 예를 들어 1.2이면, 현재 정지해 있는 제1 풍력 발전 플랜트의 예상되는 출력이 1.2MW로 매겨질 수 있다. 예를 들어 출력과 같은 실제 값들 또는 풍향과 같은 환경 조건들은 기본적으로 현재 값들 또는 현재 우세한 조건들(prevailing conditions)의 값들을 말한다.
이와 같은 상관 인자는 일정한 작동점들에 대해 기록되고 그런 점에서 그 한 기준 풍력 발전 플랜트와 제1 풍력 발전 플랜트 사이의 상관 인자뿐만 아니라 오히려 복수의, 특히 다수의 상관 인자들도 토대가 된다. 기본적으로 기준 풍력 발전 플랜트의 출력과 제1 풍력 발전 플랜트의 출력 사이에 상관 관계가 한 인자에 의해, 예를 들어 제1차 또는 고차의 함수에 의해 다르게 기록될 수도 있다. 그러나 인자들을 이용하면 해법이 비교적 간단하다. 기준 풍력 발전 플랜트의 각 실제 출력으로부터 제1 풍력 발전 플랜트의 예상 출력을 검출하는 정확성은 많은 인자들의 결정 및 이용에 의해 가능해지고, 이들 인자는 많은 상황들을 위해 이용되고 미리 기록되어진다.
그러므로 본 발명은 손실된 에너지의 검출 및 이를 위해 필요한 상관 인자들의 검출 그리고 대응 데이터베이스의 생성에 관한 것이다.
바람직하게는, 상관 법칙이라고도 부를 수 있는 이들 상관 관계가, 특히 경계 조건들에 의존하여 상관 인자들이 검출되고 저장된다. 이 경우 제1 풍력 발전 플랜트와 그외 하나의 기준 풍력 발전 플랜트 또는 그외 풍력 발전 플랜들 사이의 상관 관계가 기록된다.
실시예에 따라서 각 작동점들의 출력의 절대값들이 특히 풍속 또는 풍향의 함수로서 기록된다. 바람직하게는 이런 기록이 각 풍력 발전 플랜트 모두를 위해 이루어지지만, 대안으로서 또는 추가로 전체 풍력 발전 단지에 대한 값으로서 기록될 수도 있다. 바람직하게는 이들 값은 각 풍력 발전 플랜트에 대한 상관 인자들과 함께 기록되고 데이터베이스에 저장된다. 그 후 이 절대값들은, 어떤 기준 풍력 발전 플랜트도 유용하게 이용될 수 없으면, 특히 풍력 발전 단지 내 모든 풍력 발전 플랜트들이 스로틀링 방식으로 작동되거나 또는 정지되면, 이용된다. 이는 예를 들어 네트워크 운영자에 의한 조치에 따라 전체 풍력 발전 단지의 전력 출력이 감소하는 경우이다. 이와 같은 경우에 또는 유사한 경우에 풍력 발전 단지의 각 풍력 발전 플랜트에 대하여 예상 출력이 풍속 및 풍향의 함수로서 데이터베이스로부터 판독된다. 이에서 해당 풍력 발전 플랜트 및 풍력 발전 단지의 예상 에너지가 전부 계산될 수 있다.
예상 출력의 결정을 위한 매우 정확하고 잘 재생될 수 있는 기초가 풍향 및 풍속에 따라 실제 출력 값들의 구체적인 측정 및 저장에 의해 제공된다. 복잡한 모델들의 생성 및 이용이 억제된다. 풍력 발전 단지의 예상 전체 출력을 결정하기 위해 예를 들어 풍력 발전 플랜트들의 예상되는 개별 전체 출력들이 가산되고, 또는 예를 들어 풍력 발전 단지의 저장된 예상 전체 출력이 데이터베이스로부터 판독된다. 바람의 세기 및 풍향은 예를 들어 풍력 발전 단지 내 한 중심점에서, 특히 측정 타워에서 검출된다. 그렇지 않으면, 상관 인자들과 관련하여 언급되는 모든 측면들, 설명들 및 실시예들은, 해당하면(if applicable), 절대적인 출력값들의 저장 및 이용에 적절하다.
바람직하게는 풍력 발전 단지의 모든 풍력 발전 플랜트 사이의 상관 관계들이 기록된다. 저장 시에 복수의 기준 풍력 발전 플랜트들을 이용하면 각 상관 관계를 위해 해당 기준 풍력 발전 플랜트가 함께 저장된다. 예를 들어 복수의 기준 풍력 발전 플랜트들이 이용될 수 있으므로, 그외 경계 조건들에 따라 하나 이상의 특히 우수하게 적절한 기준 풍력 발전 플랜트가 선택될 수 있고 그리고/또는 복수의 기준 풍력 발전 플랜트들이 이용될 수 있으므로, 예상 출력이 중복적으로(redundantly) 결정되어 그 결과 오류 최소화를 위해 비교가 실시될 수 있다. 복수의 기준 풍력 발전 플랜트들이 이용될 수 있으므로, 예상하지 않은 이유들 때문에 기준 풍력 발전 플랜트가 고장나더라도, 제1 풍력 발전 플랜트의 예상 출력이 결정될 수 있다.
바람직하게는 기준 풍력 발전 플랜트의 선택은 경계 조건들, 예를 들어 풍향에 의존하여 이루어진다. 그러므로 경우에 따라서는 풍향에 의존하여 기준 풍력 발전 플랜트가 제1 풍력 발전 플랜트의 거동을, 즉 조사하려는 풍력 발전 플랜트의 거동을 다소 대표할 수 있다. 만약 제1 풍력 발전 플랜트와 선택된 기준 풍력 발전 플랜트 사이에 장애가 있으면, 이는, 바람이 기준 풍력 발전 플랜트로부터 제1 풍력 발전 플랜트로 불거나 또는 그 반대로 불 때, 양 풍력 발전 플랜트들의 거동의 적어도 부분적인 분리를 야기할 수 있다. 그러나 바람이 불지 않으면, 풍향의 관점에서 양 풍력 발전 플랜트들이 나란히 서 있는 것과 같아, 그와 같은 장애의 영향이 작다.
이 경우 기준 풍력 발전 플랜트란 - 이는 당업자에게 알기 쉽다 - 제1 풍력 발전 플랜트의 근처에 배치되는 기준 풍력 발전 플랜트이다. 이 경우 상기 근처는, 기준 풍력 발전 플랜트의 거동이 이의 거동에 있어서 제1 풍력 발전 플랜트와의 충분한 관계를 예상하는 한, 수백 미터의 거리가 될 수 있고 또는 심지어 1km 또는 수 km가 될 수도 있다. 이는 예를 들어 지형과 같은 구체적인 상황들에 의존적일 수 있다. 지형이 균일할수록 그리고 지형이 장애물을 적게 가질 수록, 멀리 떨어져 설치되는 기준 풍력 발전 플랜트도 제1 풍력 발전 플랜트와의 충분한 관계를 세우는 것이 오히려 예상될 수 있다.
바람직하게는 기준 풍력 발전 플랜트의 실제 출력, 실제 풍향 및/또는 실제 풍속이 각각 경계 조건을 형성하고, 이러한 경계 조건에 의존하여 상관 관계가 기록되고 저장된다. 하기에서 상기 방법은 상관 인자들과의 관계에서 설명된다. 이러한 설명들은 기본적으로 다른 상관 관계들에도 적용될 수 있다. 바람직하게는 실제 풍향 및 실제 풍속이 각각의 경우에 하나의 경계 조건을 형성한다. 그러므로 제1 풍력 발전 플랜트와 관련 기준 풍력 발전 플랜트 사이의 상관 인자가 풍향에 의존해서도 풍속에 의존해서도 기록된다. 그러므로 예를 들어 1.2의 상관 인자는 7m/s의 풍속과 북풍인 경우 주가될 수 있는 반면, 같은 풍속이지만 남풍인 경우 예를 들어 1.4의 상관 인자가 검출된다. 만약 풍속이 - 그외 다른 예를 언급하기 위해 - 같은 풍향이지만 단지 6m/s인 경우, 상관 인자는 예를 들어 1일 수도 있다. 이들 모든 값은 기록되고 데이터베이스에 저장된다. 각각의 경우에 경계 조건으로서 풍향 및 풍속의 예에서 각 기준 풍력 발전 플랜트 모두에 대해 2차원의 데이터베이스 필드(database field)가 나온다. 만약 복수의 기준 풍력 발전 플랜트들에 대해 상기 값들이 기록되면, - 비유로 말하면 - 그외 가변적인 변수로서 기준 풍력 발전 플랜트들의 식별을 포함하는 3차원 데이터 필드가 나온다. 데이터베이스의 저장의 방식 및 구조는, 풍력 발전 단지의 모든 풍력 발전 플랜트에 대해 상관 인자들이 기록되고 매트릭스 형태로 저장되며 경계 조건의 각 값에 대해 그와 같은 매트릭스가 기록되도록, 형성될 수 있다.
대안으로서 또는 추가로 경계 조건으로서 기준 풍력 발전 플랜트의 실제 출력이 이용될 수 있다. 이런 출력은 예를 들어 풍속 대신에 기초가 될 수 있다. 그러므로 우선 경계 조건으로서 주된 풍향, 예를 들어 북풍이 그리고 주된 출력, 예를 들어 1MW가 결정될 것이다. 그런 경우 제1 풍력 발전 플랜트의 출력과 기준 풍력 발전 플랜트의 출력 사이의 관계가 결정되고 경계 조건들에 대해, 즉 북풍 및 1MW의 발생 출력에 대해 제1 기준 풍력 발전 플랜트에 대해 데이터베이스에 저장되어 있다. 제1 풍력 발전 플랜트가 예를 들어 유지 보수를 위해 정지되면, 이의 예상 출력이 결정될 수 있다. 이를 위해 경계 조건들에 대한 상관 인자가, 즉 예를 들어 7m/s의 풍속에서 북풍에 대한 상관 인자가 데이터베이스로부터 판독되거나 또는 대안으로서, 데이터베이스 또는 데이터베이스 세트가 적절하게 제공되어 있으면, 북풍 및 1MW 발생 출력의 경계 조건에 대한 상관 인자가 데이터베이스로부터 판독된다. 그런 경우 상관 인자가 설명한 양 경우들에서 기준 풍력 발전 플랜트의 발생 출력과 곱해지므로, 제1 풍력 발전 플랜트의 예상 출력이 결정될 수 있다.
그러므로 두번째 대안을 설명하면 기준 풍력 발전 플랜트의 현재 발생 출력은 이중 기능을 갖는다. 우선, 이 이중 기능이 이용되므로, 해당 상관 인자가 데이터베이스로부터 판독될 수 있고, 그 후 이것이 이용되므로, 제1 풍력 발전 플랜트의 예상 출력이 판독된 상관 인자로 계산될 수 있다.
바람직하게는, 기준 풍력 발전 플랜트의 실제 출력이, 어쨌든 이것이 경계 조건으로서 이용되면, 실제 풍향 및/또는 실제 풍속이 이산 영역으로 분할된다. 그 결과, 데이터베이스의 변수가 제한을 받을 수 있다. 예를 들어 기준 풍력 발전 플랜트의 출력이 명목 출력과 관련하여 1% 단계로 분할되면, 2MW의 명목 출력을 갖는 풍력 발전 플랜트에 대해 20KW 범위 또는 단계로 분할이 이루어진다. 그러나 이는, 이것이 경계 조건으로서 이용되면, 즉 이것이 상관 인자를 데이터베이스에 저장하거나 데이터베이스로부터 판독하기 위해 이용되면, 상기 출력과만 관계가 있다. 그러나 제1 풍력 발전 플랜트의 예상 출력을 구체적으로 계산하기 위해 상관 인자가 실제적인, 이산 범위로 분할되어 있지 않은 출력과 곱해진다. 물론, 특히 이산 범위들이 출력 측정의 정확성의 범위에 있으면, 이산 범위들로 분할된 출력과의 곱셈이 실시될 수도 있다.
풍속은 예를 들어 0.1 m/s 단계 또는 범위로 분할될 수 있으며, 풍향은 예를 들어 30° 섹터로 분할될 수 있다.
만약 예를 들어 5m/s의 시작 속도 또는 소위 컷인(cut in) 속도 및 25m/s의 공칭 풍속을 갖는 기준 풍력 발전 플랜트에 대해 30°섹터로 풍속의 분할 및 0.1m/s 단계로 풍속의 분할이 이루어지면, 예시적인 기준 풍력 발전 플랜트에 대해 360도/30도=12개 풍속 섹터들 곱하기 (20m/s)/(0.1m/s)=200개 풍속 단계들의 데이터 필드 및 2400개 필드, 즉 2400개 상관 인자들을 갖는 데이터 필드가 생긴다.
바람직하게는 상관 인자들이 정상적인 작동에서 기록되어 저장되므로, 그 결과 데이터베이스가 연속적으로 상관 인자들로 채워질 수 있다. 선택적으로 및/또는 필요에 따라서, 아직 측정을 통해 결정될 수 없었던 상관 인자들이 기존의 상관 인자들로부터 계산되는, 특히 보간되거나 외삽될 수 있다. 상관 인자, 예를 들어 1차 상관 함수와 다른 상관 법칙을 이용할지라도 보간 또는 외삽이, 예를 들어 그와 같은 상관 함수의 계수들의 보간 또는 외삽에 의해 이루어질 수 있다. 그러므로 제1 풍력 발전 플랜트 및 하나 이상의 기준 풍력 발전 플랜트가 상관 인자들의 결정의 필요성에도 불구하고 작동되는 것이 제안되었다. 이 경우 - 플랜트들이 작동하는 한 - 일정한 작동점 및 대응 경계 조건들, 예를 들어 풍향 및 풍속이 반드시 조정된다. 이를 위해 상관 인자들이 기록되고 우세한 경계 조건들의 고려하에 데이터베이스 안에 저장된다. 바람직하게는 이는 풍력 발전 단지의 모든 풍력 발전 플랜트들에 대해 이루어진다. 만약 작동점 및 경계 조건이 변하면, 다시 상관 인자가 계산되고 그리고 새로운 경계 조건하에서 그리고 데이터베이스의 다른 주소에 저장된다.
그러므로 데이터베이스는 풍력 발전 플랜트가 이미 작동하고 있었던 경계 조건들에 대한 상관 인자들만을 포함한다. 만약 제1 풍력 발전 플랜트가 스위칭오프되고 지금까지 상관 인자가 기록되지 않았던, 기준 풍력 발전 플랜트에 대한 작동점이 조정되면, 이것은 인접한, 이미 저장된 상관 인자들로부터 계산되는, 즉 유사한 경계 조건들에 대해 이미 기록되었었던 상관 인자들로부터 계산된다. 예를 들어 섹터 0 내지 30°의 풍향 및 10m/s의 풍속에 대한 상관 인자가 2개의 상관 인자들로부터 보간될 수 있으며, 이들 중 그 하나는 9.9m/s의 풍속에서 330 내지 360°의 풍속 섹터에 대해 기록되었고 다른 하나는 10.1m/s의 풍속에서 30 내지 60°의 풍속 섹터에 대해 기록되었다. 이는 보간을 통한 계산에 대한 간단한 예일 뿐이다. 마찬가지로 복수의 상관 인자들은 빠진 상관 인자의 계산 및 추정에 이용될 수 있다.
예를 들어 해당 풍력 발전 플랜트가 오랫동안, 특히 풍력 발전 단지의 운전 첫해에 작동하지 않았기 때문에, 많은 상관 인자들이 아직 기록되어 있지 않으면, 손실된 에너지의 계산이 지나간 시간, 예를 들어 작년에 대해 소급적으로 이루어질 수 있다. 이에 대해 기준 플랜트들에서 생산된 출력의 데이터가 저장된다. 결정적인 시간 구간의 끝에서 저장된 출력 데이터 및 그때까지 중간중간 검출된 상관 인자들로부터 손실 에너지가 계산될 수 있다. 이는 그때까지 더 많은 상관 인자들이 기록될 수 있었고 그 결과 더 적은 보간 또는 외삽이 요구되거나 완전히 중단될 수 있는 장점을 갖는다.
그외 경계 조건들로서 예를 들어 환경 조건들, 예를 들어 온도, 기압, 습기 및 공기 밀도가 기록될 수 있다. 예시적으로 언급한 이런 경계 조건들은 부분적으로 물리적으로 연관성을 가지며 풍력 발전 플랜트의 작동에 영향을 줄 수도 있으며 그 결과 관련 상관 인자에서 묻힌다. 복수의 경계 조건들을 고려하면 상관 인자들에 대한 데이터베이스가 다차원적이다.
그러나 손실 에너지의 검출을 위한 본 발명에 따른 방법은 경계 조건들의 변동과 관련하여 그리고 특히 풍속과 같은 측정치들의 부정확성과 관련해서도 허용된다. 제안된 방법은 하나 이상의 2단계 컨셉을 갖는다.
제1 단계에서 상관 인자는 경계 조건들에 의존하여 선택된다. 이 경계 조건들을 고려함으로써 상관 인자는 아주 정확한 그리고 특히 신뢰할만한 상관 관계를 재현한다.
제2 단계에서 대응 상관 인자는 기준 풍력 발전 플랜트의 출력과 곱해진다. 그러므로 공기 밀도와 같은 영향 인자들이 고려될 수 있지만, 이들이 기록될 필요는 없다. 만약 예를 들어 공기 밀도가 상관 인자의 선택에서 경계 조건으로서 고려되지 않으면, 이것은 그러나 간접적으로, 명확한 측정 없이 기준 풍력 발전 플랜트의 출력에 제공된다. 공기 밀도의 경우에 풍력 발전 플랜트에서 높은 출력이 생기는 데, 고밀도의 공기가 더 많은 운동 에너지를 내포하기 때문이다. 그러므로 - 공기 밀도에 따른 - 상관 인자와의 곱에 의해 기준 풍력 발전 플랜트의 출력이 더 높은 경우 제1 풍력 발전 플랜트의 계산된 더 높은 예상 출력 역시 생긴다. 풍속 측정 및 제1 풍력 발전 플랜트의 출력 특성 곡선에 의해 제1 풍력 발전 플랜트의 예상 출력을 결정할 때 공기 밀도가 - 이 예에서 지속되도록 - 고려되지 않을 것이다. 제1 풍력 발전 플랜트의 예상 출력이 잘못 계산된다.
또한, 이 방법은 예를 들어 풍속의 부정확한 측정에 대해 허용적(tolerant)이다. 그 때문에 이는 중요한데, 풍속이 측정하기에 어렵고 큰 오류를 갖기 때문이다. 그러나 제안된 방법에서 풍속이 다루어지면 풍속은 상관 인자의 결정에서만 다룬다. 측정된 풍속이 실제 풍속보다 예를 들어 약 10%만큼 위에 있으면, 이는 한편으로 해당 상관 인자의 결정 및 저장 시에 다루어지지만, 다른 한편으로는 이는 풍속에 의존적이면 상관 인자의 재판독 시에 묻힌다. 그러므로 예시적으로 언급한 시스템적 오류는 다시 두드러진다. 다시 말하면, 이 경우 풍속은 기초가 되는 작동점의 대략적인 재검출에만 이용된다. 풍속의 절대값이 어느 정도 오류적인지는, 그 값이 다시 재생되면, 표현되지 않는다.
풍속을 측정할 때 랜덤 오차가 조정되면, 이는 일반적으로 대규모로 예상되지 않지만, 이는 어쨌든 잘못된 상관 인자의 판독을 야기할 수도 있다. 그러나 이 경우 유사한 풍속의 하나 이상의 상관 인자가 판독될 수도 있으며, 이 상관 인자는 풍속 자체보다 더 적게 변할 수도 있다. 그러므로 이런 경우에도 상기 방법은 고장 허용적(fault tolerant)인 것으로 증명된다.
제1 풍력 발전 플랜트의 정지의 경우에 대해 지금까지 설명한 방법은 기본적으로 제1 풍력 발전 플랜트의 스로틀링의 경우에도 적용될 수 있다. 기준 풍력 발전 플랜트가 제1 풍력 발전 플랜트보다 예를 들어 더 작으며, 기본적으로 더 저소음적으로 구성되거나 주택지로부터 더 먼 거리에 배치되어 있기 때문에, 예를 들어 노이즈 감소를 위해 제1 풍력 발전 플랜트가 스로틀링되는 반면, 기준 풍력 발전 플랜트는 스로틀링되지 않으면, 위에서 설명한 방식으로 제1 풍력 발전 플랜트의 예상 출력이 언스로틀링 작동에서 결정될 수 있다. 손실된 에너지는 스로틀링 작동에서의 출력과 언스로틀링 작동에서의 계산된 예상 출력의 차이로부터 나온다. 완전성을 위해 손실 에너지가 관련 시간 영역 동안 누적된 손실 출력에서 나오는 것이 당업자에게는 분명하다는 것이 참고가 된다. 가장 단순한 또는 개략적인 경우에 이는 대응 시간 영역과 손실 출력의 곱을 의미한다.
바람직하게는 제1 풍력 발전 플랜트의 예상 출력의 결정을 위해 복수의 기준 풍력 발전 플랜트가 이용되는 것이 제안되었다. 이런 상관 인자들 또는 다른 상관 관계들을 검출이 이미 설명한 것처럼 각 기준 풍력 발전 플랜트에 대해 개별적으로 이루어지므로, 각 기준 풍력 발전 플랜트에 대한 데이터 셋이 생긴다. 관찰되는 모든 풍력 발전 플랜트들 사이에 상관 관계들도 동시에 기록되고 각각의 경우에 매트릭스 형태로 기록된다. 그런 경우 제1 풍력 발전 플랜트의 정지 시에 이의 예상 출력이 계산되면, 이는 각각의 경우에 각 기준 풍력 발전 플랜트에 의해 이루어지도록, 각각의 경우에 이런 기준 풍력 발전 플랜트에 대한 상관 인자가 판독되고 현재의 출력과 곱해지므로, 제1 풍력 발전 플랜트의 예상 출력이 계산될 수 있다. 이상적으로는 이 경우 각 기준 풍력 발전 플랜트 모두로부터 제1 풍력 발전 플랜트의 동일한 예상 출력이 얻어진다. 만약 이런 이상적인 결과가 달성되면, 이는 예상 출력의 계산 품질을 보증한다. 그러나 편차들이 발생하면, 여러 번 그리고 중복적으로 결정된 예상 출력들이 이용될 수 있으므로, 그 결과 단일의 예상 출력이 계산될 수 있다. 이를 위해 예를 들어 단순 평균값이 형성될 수 있도록, 일정한 모든 출력들이 가산되고 그 수에 의해 나뉘어질 수 있다. 그러나 경우에 따라서는 기준 풍력 발전 플랜트가 더 관련 있다고 생각될 수 있고, 이것에 의해 검출된 값이 가중치에 의해 더 강하게 고려될 수 있다. 다른 가능성은 최소자승법의 이용에 있다. 그러므로 공통의 예상 출력값이 결정되고, 개별적으로 결정된 예상 출력들의 모든 편차의 자승이 합에서 최소값을 낸다.
바람직하게는 실제의 풍향 및/또는 실제의 풍속이 기준 풍력 발전 플랜트에서, 제1 풍력 발전 플랜트에서 및/또는 다른 측정점에서, 특히 측정 타워에서 검출된다. 제1 풍력 발전 플랜트가 정지하면, 그럼에도 불구하고 예를 들어 나셀 풍속계의 평가와 같은 측정 기술의 일부가 작동할 수 있으며 그 결과 어쨌든 제1 풍력 발전 플랜트의 대략적인 풍속이 결정되고 그외 방법을 위해 근거가 된다. 그러나 상기 기준 풍력 발전 플랜트의 출력에 대한 높은 상관 관계가 예상되기 때문에 기준 풍력 발전 플랜트의 풍속이 이용되는 것이 장점이 될 수 있다. 이 경우 가능한 한 이 상관 인자들의 검출에서 그리고 이들의 판독에서 각각 같은 지점에서 측정이 이루어질 수 있다. 측정 타워의 이용이 유리할 수 있는 데, 종종 풍속이 더 잘 측정될 수 있기 때문이다. 특히 풍속 타워(wind mast)에서 풍속 측정은 일시적 섀도우(temporal shadowing) 때문에 로터 블레이드들에 의해 방해될 수 있으며, 이는 규칙적으로 운전 중인 풍력 발전 플랜트의 나셀 풍속계에서 그 경우인 것과 같다. 또한, 복수의 풍력 발전 플랜트가 기준 풍력 발전 플랜트로서 이용되면, 측정 타워는 측정을 위한 중성점(neutral point)을 나타낼 수 있다. 측정 타워를 이용하는 것이 유리하며, 이런 측정 타워는 풍력 발전 단지 안에서 그리고 풍력 발전 단지를 위해 설치되고 이 풍력 발전 단지를 위한 대표적인 측정 변수를 전체적으로 제공한다. 직접적인 값들로서 또는 측정 타워 또는 풍력 발전 플랜트로 측정된 풍속의 보상을 위해, 근처에 있는 기상 관측소의 값들을 이용하는 것이 유리할 수 있으며 측정 결과의 품질을 개선할 수도 있다.
본 발명에 따라서 상관 법칙들, 특히 상관 인자들을 검출하기 위한 전술한 방법이 및/또는 손실된 에너지를 결정하기 위한 방법이 풍력 발전 플랜트에 제공된다.
또한, 본 발명에 따라 풍력 발전 단지가 제안되어 있으며, 이런 풍력 발전 단지에 위에서 설명한 방법들 중 하나 이상이 제공된다. 이러한 풍력 발전 단지에서 - 그러나 그와 같은 풍력 발전 단지에서뿐만 아니라 - 풍력 발전 플랜트들 사이의 데이터 교환이 예를 들어 SCADA에 의해 제공될 수 있다. 그와 같은 데이터 교환 시스템 전술한 방법들에 필요한 데이터를 교환하는 데 이용될 수 있다.
그러므로 해법, 즉 대응 방법들 및 풍력 발전 플랜트 또는 풍력 발전 단지가 제안되었으며, 이것으로 손실 에너지가 계산될 수 있다. 이를 위해, 정지해 있는 또는 스로틀링 방식으로 작동되는 풍력 발전 플랜트의 출력이 계산되고 및 근거가 되는 시간 동안 손실 에너지, 즉 계산 후 생산되고 공급되고 따라서 지불될 수 있는 에너지가 결정된다. 이는 기본적으로 가상 출력 또는 가상 에너지이고, 이와 같은 가상 에너지는 정확하게 결정되어야 하고, 예상되는 지불을 위해서도 실행되어져야 하는 그와 같은 지불을 위해서도 가능한 한 적절하게 고려될 수 있다.
그러므로 풍력 발전 플랜트의 생산 기반 가용성이 계산될 수 있다. 이와 같은 생산 기반 가용성은 줄여 PBA라고도 하는 영어식 개념 "생산 기반 가용성(production based availability)"에 기반하며 종종 측정되는 생산된 에너지("measured energy production":MEP)의 몫으로서 예상되는 생산된 에너지("expected energy production":EEP)에 의해 나뉘어지고, 계절 시간 또는 월 시간이 기반으로된다. 생산 기반 가용성(PBA)에 대해 예를 들어 하기의 식에 따른 계산이 고려된다.
PBA=MEP/EEP
PBA는 다르게 규정될 수 있으며 따라서 다른 식들이 이용될 수도 있다. 또한, 상기 식의 파라미터들은 다르게 규정될 수 있다. 하기에서 상기 식의 파라미터에 대한 가능성이 상술된다.
연간 실제 생산 에너지(MEP)는 그 해에 대해 대응 측정 유닛, 예를 들어 검침기(utility meter) 또는 전력량계(energy meter)에 의해 기록될 수 있다. 생산된 에너지의 그와 같은 측정은 일반적으로 풍력 발전 플랜트에서 제공되며, 이러한 데이터에 접근이 이루어질 수 있다.
그러므로 예상되는 에너지 생산, 즉 전기 에너지(EEP)로 풍력 에너지의 예상되는 변환량은 실제로 생산된 에너지(MEP) 및 손실 에너지의 합이고, 이들의 계산 또는 결정은 본 발명에 따라 실시되는, 특히 개선된다. 본 발명에 따라 제안된 방법에서 특히 풍력 발전 단지의 풍력 발전 플랜트들 사이의 전력 출력들은 상관 관계에 있다. 바람직한 변형예는 매트릭스를 만드는 데 있으며, 이런 매트릭스는 각각의 경우 이를 위해 관찰되는 각 풍력 발전 플랜트 사이에, 즉 특히 단지의 각 풍력 발전 플랜트 사이에 상관 인자를 포함한다. 이와 같은 매트릭스는 예를 들어 매트릭스 형태로 WEC1, WEC2, WEC3, WEC4 내지 WECn으로서 표시된 풍력 발전 플랜트를 위해 하기에 도시되어 있다. 열거된 값들은 단지 예시적인 값이다.
생산 상관 관계 WEC1 WEC2 WEC3 WEC4 ... WECn
절대값
 1.2MW 1.3MW 1.4MW 1MW ... 0.9MW
WEC1
 1 - - - -
WEC2
 1.15 1 - - -
WEC3
 0.84 1.24 1 - -
WEC4
 0.98 0.78 1.01 1 -
...
 ... ... ... 1 -
WECn
 1.02 1.06 1.08 0.98 ... 1
이런 매트릭스는 풍력 발전 단지의 기준 생산 관계(reference production correlation)로서 보일 수 있다. 이 매트릭스는 예를 들어 8m/s의 풍속 및 30°의 풍향에 대한 함수를 포함하며, 이는 예를 들어 0-30°의 범위를 나타낼 수 있다. 그외에도, 다른 기준 플랜트들도 정지하거나 또는 스로틀링되면, 경우에 따라 이용될 수 있는 절대값들이 들어 있다.
풍력 발전 플랜트가 정지하거나 스로틀링되면, 이의 예상 출력 및 예상되는 생산 에너지는 다른 풍력 발전 플랜트들 중 어느 한 풍력 발전 플랜트의 하나 이상의 실제 출력 또는 실제 에너지로부터 계산될 수 있다.
예를 들어 매년 또는 매월처럼, 협의된 기간의 끝에서 생산 기반 가용성이 계산될 수 있다. 바람직하게는 기준 데이터로서 언스로틀링된 작동에서 기록되었던 그와 같은 데이터만이 근거가 된다. 풍력 발전 단지가 언스로틀링 모드로 오랫동안 작동되면 될수록, - 여기에서는 그 사이에 그 경우가 아닌 기간들이 있을 수 있다 - 데이터베이스가 더 완전해지고 경우에 따라서는 더 좋아질 수 있다.
또한, 위에 도시된 표는 다른 풍향들 및 다른 풍속들에 대해 또는 다른 경계 조건들에 대해서도 기록될 수 있으므로 풍력 발전 단지 또는 다른 풍력 발전 플랜트 집단에 대해 많은 그와 같은 표들이 있거나 함께 데이터베이스를 형성한다.
하기에서 첨부된 도면들을 참고하여 실시예들을 이용해 본 발명을 상술한다.
본 발명에 따르면, 손실된 에너지 또는 생산 기반 가용성의 더 정확한 결정을 제공하는 해법이 마련된다.
도 1은 종래 풍력 발전 플랜트에 관한 도면이다.
도 2는 상관 계수들을 검출하기 위한 흐름도이다.
도 3은 손실 에너지를 검출하기 위한 흐름도이다.
도 2에 따르면 복수의 풍력 발전 플랜트들의 관계를 나타내는 상관 파라미터들이 기록되어 있다. 특히, 이는 풍력 발전 단지의 수개 풍력 발전 플랜트 또는 모든 풍력 발전 플랜트의 상관 관계에 촛점을 맞추고 있다. 측정 블록(200)에서 각 풍력 발전 플랜트들 모두의 출력이 측정된다. 일반적으로 이는 각 풍력 발전 플랜트 모두에서 이용가능한 출력이 하기의 단계들에 이용되거나 제공됨을 의미한다. 출력의 제공 및 교환에 쓰일, 그외, 필수 데이터의 제공이 예를 들어 소위 SCADA 시스템에 의해 이루어질 수 있다.
각각 측정 블록(200)에서 기록된 출력들 사이의 상관 인자들이 계산 블록(202)에서 계산된다. 이에 대한 식은 다음과 같다:
Figure pct00001
그러므로 인자(
Figure pct00002
)는 풍력 발전 플랜트(i)의 출력(Pi)과 풍력 발전 플랜트(j)의 출력(Pj) 사이의 상관 관계를 나타낸다. 그러므로 지수(i와 j)는 정수의 연속 변수(running variable)이다.
그 후, 그와 같이 계산된 상관 인자들(
Figure pct00003
)은 다음 단계에서 저장 블록(204)에 매트릭스 형태로 저장된다. 이와 같은 매트릭스는 예를 들어 표 1에 상응한다.
각각의 경우에 동일한 경계 조건에서 블록들(200, 202 및 204)에 따른 가장 단순한 흐름에서 풍력 발전 단지의 모든 풍력 발전 플랜트들 사이의 모든 상관 인자들이 기록되고 저장된다. 풍향 및 풍속과 같은 각각의 경계 조건들과 연관되어 있는 대응 매트릭스가 조건들에 따라서 선택된다. 개략적으로 표현된 흐름도는 우선 전체 풍력 발전 플랜트들이 정상 작동하는, 즉 언스로틀링 방식으로 작동함을 전제한다. 경우에 따라서는 스로틀링되는 풍력 발전 플랜트들도 고려될 수 있으며 또는 스로틀링되는 풍력 발전 플랜트들의 출력이 고려되지 않으며 그 결과 관련 상관 인자들도 계산되지 않는다. 그런 경우 매트릭스 내 대응 엔트리들(entries)이 비어 있다.
도시된 방법이 반복 블록(206)에 의해 연속적으로 반복된다. 이를 위해 예를 들어 반복 시간(T)이 설정될 수 있으며, 이러한 반복 시간은 예를 들어 10분이 될 수 있다. 그런 경우에 도 2의 도시된 프로세스는 10분마다 실시될 것이다.
이와 같은 반복에 있어서 이미 값들이 저장되어 있는 하나의 상관 인자 또는 복수의 상관 인자들이 결정되면, 각각 새로 결정된 상관 인자가 폐기될 수도 있고, 이것은 이의 자리에 기존의 상관 인자를 대신할 수 있고 또는 저장된 상관 인자가 개선될 수 있도록, 예를 들어 상기 상관 인자의, 즉 상기 엔트리의 지금까지 기록된 모든 값들의 평균이 형성된다. 이 경우 단지 몇 개, 예를 들어 마지막 10개의 값들을 고려하고 그에 상응하게 평균값을 형성하는 것이 제공될 수도 있다.
도 3에는 먼저 2개의 풍력 발전 플랜트들만을, 즉 기준 풍력 발전 플랜트와 제1 풍력 발전 플랜트를 고려하는 방법이 도시되어 있다. 풍력 발전 단지의 모든 풍력 발전 플랜트들이 고려될 때까지, 도 3의 방법은 다양한 풍력 발전 플랜트들 또는 풍력 발전 플랜트 쌍들로 확장될 수 있다. 이 경우 도시된 방법은 다른 풍력 발전 플랜트들과 동시에 중복적으로도 실시될 수 있다. 여기에서도 계산 및/또는 반드시 필요한 데이터 전송이 SCADA에 의해 이루어질 수 있다.
우선, 도 3에는 제1의 질의 블록(300)이 도시되어 있으며, 선택된 기준 풍력 발전 플랜트가 정상적으로 작동하는지, 즉 언스로틀링 방식으로 작동하는지 여부가 상기 질의 블록에서 체크된다. 만약 이것이 그런 경우가 아니면, 다른 풍력 발전 플랜트가 교체 블록(302)에 따라 기준 풍력 발전 플랜트로서 선택될 수 있다. 우선, 이러한 다음의 풍력 발전 플랜트가 다시 제1 질의 블록(300)에서 시작된다.
그외에도, 조금 전에 조사된, 정상적으로 작동하지 않는, 특히 멈춰 서있는 기준 풍력 발전 플랜트가 제1 풍력 발전 플랜트로서 선택될 수 있다. 이는 선택 블록(304)에 의해 도시되어 있다. 이 경우 제1 풍력 발전 플랜트는 손실 출력 또는 손실 에너지의 결정이 이루어질 수 있는, 즉 예상 출력 또는 에너지가 계산되어야 하는 바로 그 풍력 발전 플랜트이다.
선택된 기준 풍력 발전 플랜트가 언스로틀링 방식으로 작동하면, 제1 질의 블록(300)이 제2 질의 블록(306)으로 분기된다. 기본적으로 제2 질의 블록(306)은 제1 풍력 발전 플랜트에 대하여 제1 질의 블록(300)도 체크하는 바로 그것을 체크한다. 제1 풍력 발전 플랜트가 언스로틀링 방식으로 작동되는, 즉 정상적으로 작동되면, 제2 질의 블록(306)은 계속적으로 계산 블록(308)으로 분기된다. 계산 블록(308)에서 상관 인자(K)가 제1 풍력 발전 플랜트의 출력의 계수와 기준 풍력 발전 플랜트의 출력의 계수로부터 계산된다. 이어지는 저장 블록(310)에서 상기 상관 인자(K)는 데이터베이스에 저장된다. 이 경우 바람직하게는 경계 조건들이, 예를 들어 주된 풍향 및 풍속이 함께 기록된다. 끝으로, 상기 방법은 저장 블록(310) 후에 다시 제2 질의 블록(306)으로 복귀하고, 블록들(306, 308 및 310)은 새로이, 아마도 예를 들어 10분의 시간 지연 후에 실시된다. 상기 방법이 3개 블록들(306, 308 및 310)의 이러한 루프에서 실시되면, 기본적으로 상기 상관 인자들(K)의 획득이 특히 양 풍력 발전 플랜트들, 즉 기준 풍력 발전 플랜트와 제1 풍력 발전 플랜트에 대하여 이루어진다. 그러므로 풍력 발전 플랜트들이 정상적으로 작동하고 점차 데이터베이스를 생성하고, 이런 데이터베이스는 비정상적 작동에서 필요하다.
제1 풍력 발전 플랜트가 정상적으로 작동하지 않는, 즉 스로틀링 방식으로 작동하거나 또는 정지해 있는 것이 제2 질의 블록(306)에서 확인되면, 판독 블록(312)으로 분기가 이루어진다. 이제, 이러한 블록에서 상관 인자(K)가, 특히 경계 조건들, 예를 들어 주된 풍속 및 풍향의 고려하에, 앞서 생성된 데이터베이스에 상응하게 판독된다. 만약 관련 상관 인자가 데이터베이스에 저장되어 있지 않으면, 이 상관 인자는 경우에 따라서는 기존의 다른 상관 인자들에서 보간될 수 있다.
결정 블록(314)에서 기준 풍력 발전 플랜트의 기준 출력(PRef)으로부터 제1 풍력 발전 플랜트의 예상된 출력이 판독된 상관 인자(K)로 결정될 수 있다. 이런 출력은 여기에서 P1S로 표시되어 있다.
에너지 결정 블록(316)에서 관련 에너지의 결정이 추정되는 또는 예상되는 출력(P1S)을 대응 시간에 걸쳐 적분하여 이루어진다. 여기에서 간단하게 해당 시간 영역에 대해 일정한 출력(P1S)이 시작점이기 때문에, 에너지는 관련 시간값(T)와 P1S의 곱에 의해 계산된다. 에너지는 이미 앞서 계산된 에너지(ES)에 가산될 수 있으므로, 예상되는 관련 에너지가 예를 들어 한 달 또는 일 년과 같은 관측 주기 동안 합산될 수 있다.
에너지 결정 블록(316)의 시간 인자(T)는 도 2의 반복 블록(206)의 시간 인자(T)에 상응할 수 있다. 그러나 이는 필수적인 전제는 아니다. 특히, 10분마다 전술한 단계들이 반복되고 추정 출력이 결정 블록(314)에서 결정될 수 있다. 그러나 이 경우 제1 풍력 발전 플랜트는 어쩌면 예를 들어 5분 동안 더 이상 정상적으로 작동하지 않을 수도 있다. 이런 정보는 도시된 방법에 활용되고 반복 주기가 10분일지라도 이 예에서 에너지 계산은 5분 동안의 시간만을 근거로 삼을 것이다.
에너지가 에너지 결정 블록(316)에서 결정되거나 보완된 후, 상기 방법은 다시 전술한 것처럼 제2 질의 블록(306)에서 시작한다.

Claims (15)

  1. 스로틀링 방식으로 또는 언스로틀링 방식으로 작동되는 하나 이상의 기준 풍력 발전 플랜트의 소비 전력에 근거하여 제1 풍력 발전 플랜트의 정지 동안 또는 스로틀링 동안 제1 풍력 발전 플랜트에 의해 전기 에너지로 변환될 수 없는 손실 에너지의 양을 결정하기 위해, 다수의 상관 법칙들, 특히 상관 인자들을 포함하는 데이터베이스를 생성하기 위한 데이터베이스의 생성 방법으로서, 하기의 단계들을, 즉
    스로틀링 방식으로 또는 언스로틀링 방식으로 작동하는 하나 이상의 기준 풍력 발전 플랜트의 현재 출력과 제1 풍력 발전 플랜트의 현재 출력을 동시에 검출하는 단계,
    각각의 경우에 하나 이상의 기준 풍력 발전 플랜트의 현재 출력과 제1 풍력 발전 플랜트의 현재 출력 사이의 관계를 확립하는 상관 법칙, 특히 상관 인자를 결정하는 단계, 및
    하나 이상의 경계 조건의 함수로서 하나 이상의 상관 법칙 또는 상관 인자를 저장하는 단계
    를 포함하는 데이터베이스의 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 경계 조건이
    - 실제 풍향,
    - 실제 풍속,
    - 기준 풍력 발전 플랜트의 실제 출력,
    - 실제 외부 온도 및
    - 실제 공기 밀도를 포함하는 리스트에서 선택되며,
    및/또는 제1 풍력 발전 플랜트, 기준 풍력 발전 플랜트에 대해 및/또는 그외 풍력 발전 플랜트들을 위해 현재 출력이 하나 이상의 경계 조건에 따라서 저장되는 것을 특징으로 하는 데이터베이스의 생성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    - 실제 풍향,
    - 실제 풍속,
    - 기준 풍력 발전 플랜트의 실제 출력,
    - 실제 외부 온도 및/또는
    - 실제 공기 밀도가 경계 조건으로서 이용하기 위해 이산 범위들로 분할되는 것을 특징으로 하는 데이터베이스의 생성 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상관 법칙들 또는 상관 인자들이 정상적인 작동에서 기록되고 저장되므로, 데이터베이스가 연속적으로 상관 인자들로 채워지고 선택적으로 및/또는 필요에 따라서 측정에 의해 결정되지 않은 상관 법칙들 또는 상관 인자들이 계산되는, 특히 보간 또는 외삽될 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터베이스의 생성 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 또는 복수의 경계 조건들의 다른 값들 또는 다른 값 조합들에 대해 각각의 경우에 한 셋의 상관 법칙들 또는 한 셋의 상관 인자들이 3개 또는 그 이상의 풍력 발전 플랜트를 위해 기록되고, 각각의 경우에 상관 법칙 또는 상관 인자가 각 2개의 풍력 발전 플랜트들의 상관 관계를 확립하는 것을 특징으로 하는 데이터베이스의 생성 방법.
  6. 제1 풍력 발전 플랜트의 정지 동안 또는 스로틀링 동안 제1 풍력 발전 플랜트에 의해 전기 에너지로 변환될 수 없는 손실 에너지를 결정하기 위해 다수의 출력값들을 포함하는 데이터베이스를 생성하는 데이터베이스의 생성 방법으로서, 하기의 단계들을, 즉
    스로틀링 또는 언스로틀링 작동 방식으로 하나 이상의 제1 풍력 발전 플랜트의 현재 출력을 검출하는 단계, 및
    하나 이상의 경계 조건의 함수로서 검출된 출력을 저장하는 단계
    를 포함하는 데이터베이스의 생성 방법.
  7. 제1 풍력 발전 플랜트의 정지 때문에 또는 스로틀링 때문에 제1 풍력 발전 플랜트에 의해 전기 에너지로 변환될 수 없는 손실 에너지를 검출하기 위한 손실 에너지의 검출 방법으로서, 하기의 단계들을, 즉
    - 스로틀링 작동 방식 또는 언스로틀링 박동 방식에서 하나 이상의 기준 풍력 발전 플랜트의 실제 출력을 검출하는 단계,
    - 하나 이상의 기준 풍력 발전 플랜트의 출력 및 미리 기록된 상관 법칙, 특히 이런 작동점에 대해 각각의 기준 풍력 발전 플랜트의 출력과 제1 풍력 발전 플랜트의 예상 출력 사이의 상관 관계에 관한 정보를 제공하는, 미리 기록된 상관 인자로부터 제1 풍력 발전 플랜트의 예상 출력을 계산하는 단계, 및
    - 계산된, 예상 출력과 관련 시간 구간으로부터 손실 에너지를 계산하는 단계,
    - 및/또는 실제 풍향 및/또는 실제 풍속에 따라서 제1 풍력 발전 플랜트 또는 복수의 풍력 발전 플랜트들의 미리 저장된 절대 출력값을 판독하는 단계 및
    - 판독된 예상 출력과 관련 시간 구간으로부터 손실 에너지를 계산하는 단계를 포함하는 손실 에너지의 검출 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    - 실제 풍향,
    - 실제 풍속,
    - 기준 풍력 발전 플랜트의 실제 출력,
    - 실제 외부 온도 및/또는
    - 실제 공기 밀도에 따라서 복수의 저장된 상관 인자들로부터 어느 한 상관 인자 또는 상기 상관 인자가 선택되는 것을 특징으로 하는 손실 에너지의 검출 방법.
  9. 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 기준 풍력 발전 플랜트가 실제로 주된 풍향에 따라서 선택되고 및/또는 복수의 풍력 발전 플랜트들이 기준 풍력 발전 플랜트들로서 선택되고 각각의 경우에 예상 출력을 계산하는 데 이용되므로, 복수의 예상 출력들이 계산되고 평균적인 예상 출력이 복수의 예상 출력들로부터 계산되는, 특히 평균이나 최소자승 오류법에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 손실 에너지의 검출 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 실제 풍향 및/또는 실제 풍속이 기준 풍력 발전 플랜트에서, 제1 풍력 발전 플랜트에서 및/또는 다른 측정점에서, 특히 측정 타워에서 검출되는 것을 특징으로 하는 손실 에너지의 검출 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상관 인자 또는 하나 이상의 상기 상관 인자가 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따라 생성된 데이터베이스로부터 이용되는 것을 특징으로 하는 손실 에너지의 검출 방법.
  12. 바람의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하도록 제공되어 있는 제어 장치를 포함하는 풍력 발전 플랜트.
  13. 복수의 풍력 발전 플랜트를 포함하고 그리고 제1 풍력 발전 플랜트로서 풍력 발전 플랜트를 위해 그리고 기준 풍력 발전 플랜트로서 풍력 발전 단지의 하나 이상의 그외 풍력 발전 플랜트의 고려하에 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하도록 제공되어 있는 제어 장치를 포함하는 풍력 발전 단지.
  14. 제13항에 있어서, 환경 조건들의 검출을 위해, 특히 풍력 발전 단지에서 주된 풍속을 검출하기 위한 측정 타워를 포함하는 풍력 발전 단지.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제어 장치가 풍력 발전 플랜트들 중 어느 하나에 및/또는 어느 한 측정 타워에 또는 상기 측정 타워에 제공되어 있으며 및/또는 제어 장치가 선택적으로 제1 풍력 발전 플랜트로서 풍력 발전 단지의 각 풍력 발전 플랜트 모두를 위해 손실 에너지를 계산하도록 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 단지.
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