KR20140003608A

KR20140003608A - 풍력 발전 시스템 및 풍력 발전 시스템을 이용한 장치 및 그들의 운전 방법

Info

Publication number: KR20140003608A
Application number: KR1020137027932A
Authority: KR
Inventors: 겐이찌 아제가미; 기요시 사까모또; 다꾸지 야나기바시; 다까시 마쯔노부
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2014-01-09
Also published as: EP2703643A4; JP5619278B2; US20140103656A1; JPWO2012147118A1; CA2834361A1; AU2011366415A1; CN103518060A; EP2703643A1; US9231441B2; WO2012147118A1; EP2703643B1

Abstract

본 발명은, 전력 계통의 유무나 전력 계통의 상태와 구별하여, 발전 운전을 가능하게 하는 풍차를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 과제를 해결하기 위하여, 바람을 받아 회전하는 날개(5)와, 날개(5)의 회전에 따라 회전하여, 발전하는 발전기(7)와, 날개(5)의 피치 각도를 제어하는 보조 기기를 갖는 풍차를 구비하는 풍력 발전 시스템으로서, 영구 자석식 발전기(12)를 탑재하고, 또한 바람을 받아 회전하는 날개(10)가 바람이 불어 가는 쪽을 향한 상태에서 발전 운전하는 다운윈드형 풍차의 발전 전력에 의해, 상기 보조 기기를 구동하는 것을 특징으로 한다.

Description

풍력 발전 시스템 및 풍력 발전 시스템을 이용한 장치 및 그들의 운전 방법{WIND POWER GENERATION SYSTEM, DEVICE USING WIND POWER GENERATION SYSTEM, AND METHOD FOR OPERATING SAME}

본 발명은 풍력 발전 시스템 및 풍력 발전 시스템을 이용한 장치 및 그들의 운전 방법에 관한 것이다.

풍력 발전 시스템은, 태양 전지 등과 함께 재생 가능 에너지로서, 급속하게 보급이 확대되고 있다. 종래의 풍력 발전 시스템으로서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 것이 있다. 상기 특허문헌 1에는, 풍력 발전 시스템에 대하여 무정전 전원을 사용하는 기술이 기재되어 있다.

미국 특허 제6921985호 공보

그러나, 상기 방법에 의하면 전력 계통 정상 시에는 전력 계통으로부터 풍차의 제어계의 전원을 조달하고 있으며, 전력 계통 이상 시 등에는 제어계의 전원을 조달하기 위하여, 무정전 전원을 구비하여 둘 필요가 있었다. 무정전 전원에는 공급 가능 시간이 존재하기 때문에, 무정전 전원의 공급 가능 시간을 초과하는 장기의 정전에 대해서는, 제어계의 운전을 계속시킬 수 없으며, 그 후, 전력 계통이 정상화되었을 경우에는, 기동 시간이 발생하기 때문에, 발전 가능한 풍속 범위에 있더라도 즉시 전력 계통에 발전 전력을 공급할 수 없었다.

본 발명은 상기와 같은 점에 관하여 감안하여 이루어진 것이며, 전력 계통의 유무나 전력 계통의 상태와 구별하여, 발전 운전을 가능하게 하는 풍차를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템은, 바람을 받아 회전하는 날개와, 상기 날개의 회전에 따라 회전하여, 발전하는 발전기와, 상기 날개의 피치 각도를 제어하는 보조 기기를 갖는 풍차를 구비하는 풍력 발전 시스템이며, 영구 자석식 발전기를 탑재하고, 또한 바람을 받아 회전하는 날개가 바람이 불어 가는 쪽을 향한 상태에서 발전 운전하는 다운윈드형 풍차의 발전 전력에 의해, 상기 보조 기기를 구동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 전력 계통의 유무나 전력 계통의 상태와 구별하여, 발전 운전을 가능하게 하는 풍차를 제공하는 것이 가능하게 된다.

도 1은, 실시예 1에 따른 풍력 발전 시스템의 구성 및 단선 결선도를 도시하는 것이다.
도 2는, 풍차를 구성하는 날개의 피치 각도에 대하여 설명하는 도면이다.
도 3은, 실시예 1에 따른 풍력 발전 시스템의 타임 차트를 도시하는 도면이다.
도 4는, 실시예 1에 따른 풍력 발전 시스템의 운전 흐름을 설명하는 도면이다.
도 5는, 실시예 2에 따른 풍력 발전 시스템의 구성 및 단선 결선도를 도시하는 것이다.
도 6은, 실시예 2에 따른 풍력 발전 시스템의 타임 차트를 도시하는 도면이다.
도 7은, 실시예 2에 따른 풍력 발전 시스템의 운전 흐름을 설명하는 도면이다.
도 8은, 실시예 3에 따른 풍력 발전 시스템의 구성 및 단선 결선도를 도시하는 것이다.
도 9는, 실시예 3에 따른 풍력 발전 시스템의 타임 차트를 도시하는 도면이다.
도 10은, 실시예 3에 따른 풍력 발전 시스템의 운전 흐름을 설명하는 도면이다.
도 11은, 수직축형 풍차에 대하여 설명하는 도면이다.
도 12는, 수직축형 풍차에 대하여 설명하는 도면이다.
도 13은, 꼬리날개 부착 풍차에 대하여 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하는 데 있어서 적합한 실시예에 대하여 설명한다. 또한, 하기는 어디까지나 실시예에 지나지 않으며, 실시 형태를 특정하는 것이 아님은 물론이다.

실시예 1

실시예 1에 대하여 도 1 또는 도 4를 이용하여 설명한다. 본 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 도 1에 도시한 바와 같이 발전 전력을 부하측이나 전력 계통측으로 보내는 주 풍차(1)와, 풍차(1) 상에 설치되고, 후술하는 보조 기기에 전력을 공급하는 보조 풍차(2)로 개략 구성된다.

풍차(1)는 기초 상에 건설되고, 풍차(1) 전체를 지지하는 지주(3)와, 상기 지주(3)의 상부에 있어서 상기 지주(3)에 대하여 수평 방향으로 회전 가능하게 설치되는 너셀(4)과, 너셀(4)의 선단부에 배치되고, 바람을 받아 회전하는 3장의 날개(5)로 구성된다. 그리고, 너셀(4)의 내부에는, 날개(5)에 접속되는 샤프트(6) 및 발전기(7)가 배치되어 있고, 상기 샤프트(6)는 발전기(7)의 회전자의 회전축과 연결되어 있다. 이것에 의해, 날개(5)가 회전하는 데 수반하여 샤프트(6)를 개재하여 발전기(7)의 회전자가 회전하여, 풍차(1)는 발전 운전을 행한다.

또한, 본 실시예에 있어서의 풍차(1)는 날개(5)가 바람이 불어 가는 쪽을 향한 상태에서 발전 운전을 행하는 다운윈드형 풍차로 되어 있다.

풍차(2)는 풍차(1)의 너셀(4) 상에 설치되는 풍차에 비해 소형의 풍차이며, 풍차(2)는 너셀(4) 상에서 풍차(2) 전체를 지지하는 지주(8)와, 상기 지주(8)의 상부에 있어서 상기 지주(8)에 대하여 수평 방향으로 설치되는 너셀(9)과, 너셀(9)의 선단에 배치되고, 바람을 받아 회전하는 3장의 날개(10)로 구성된다. 또한, 너셀(9)은 상기 너셀(4)과 달리, 지주 상에서 고정되어 있고, 수평 방향으로 회전 가능하게는 되어 있지 않다. 그리고, 너셀(9)의 내부에는, 날개(10)에 접속되는 샤프트(11) 및 여자 전류가 불필요한 영구 자석식의 발전기(12)가 배치되어 있고, 상기 샤프트(11)는 발전기(12)의 회전자의 회전축과 연결되어 있다. 이것에 의해, 날개(10)가 회전하는 데 수반하여 샤프트(11)를 개재하여 발전기(12)의 회전자가 회전하여, 풍차(2)는 발전 운전을 행한다. 그리고, 날개(10)는 날개(5)와 동일한 방향을 향하도록 되어 있다.

날개(10)는 날개(5)와 동일한 방향을 향하도록 고정되어 있고, 날개(5)가 바람이 불어 가는 쪽을 향한 상태에서 발전 운전을 행하는 점에서, 풍차(2)에 대해서도 다운윈드형 풍차로 되어 있다.

발전기(12)에는, 전력 변환기(13)가 접속되어 있고, 발전기(12)로부터의 바람의 시간적 변화에 따른 불규칙한 주파수로 이루어지는 전압을, 정격 주파수로 변환한다. 전력 변환기(13)의 발전기(12)와의 타단부측에는, 너셀(4)의 요(지주(3)에 수직인 수평면 내의 회전 운동) 구동기(14) 및 피치 구동기(15)가 접속되어 있다. 요 구동기(14)는 너셀(4)의 수평면 내의 회전 각도를 조정하는 기기이며, 도시를 생략하고 있는 풍향 풍속계로부터 얻어지는 풍향 방향에 따라, 날개(5)가 바람이 불어 가는 쪽을 향하도록 조정하고 있다. 또한, 풍속의 측정은 상기 풍향 풍속계에 의해 행하면 되며, 풍향 풍속계는 풍력 발전 시스템 또는 풍력 발전 시스템의 주변에 설치 가능하다. 피치 구동기(15)는 도 2에 도시한 바와 같이, 풍향에 대하여 날개(5)가 바람을 받는 면적을 변경시킨다. 날개(5)의 피치 각도 중, 가장 바람을 받는 수풍 면적이 넓은, 풍향에 대하여 수직 방향으로 날개(5)가 향하는 위치를 파인이라 칭하고, 반대로 수풍 면적이 가장 좁아지는 위치를 페더라 칭한다. 물론, 이들 양 극단의 위치뿐만 아니라, 이 중간적인 피치 각도로 제어하는 것도 가능하다. 본 실시예에서는, 이들 요 구동기(14)나 피치 구동기(15)를 전력 변환기(13)를 개재하여 발전기(12)에 접속하고 있다. 또한, 요 구동기(14)나 피치 구동기(15) 등의 풍차를 제어하는 기기를 일반적으로 보조 기기라 칭한다.

한편, 부하측에 발전 전력을 공급하는 주 풍차로 되는 풍차(1)의 발전기(7)는 전력 변환기(16)를 개재하여 스위치(17)와 접속되고, 또한 스위치(17)를 개재하여 변압기(18)에 접속되며, 변압기에 의해 요구되는 전압으로 변환한 후, 부하(19)에 접속된다. 여기서, 본 명세서 중의 각 실시예에서는, 예를 들어 마이크로 그리드나 해상 풍차와 같은 부하에 직접 전력 공급을 행하는 경우에 대하여 설명하고 있으며, 전력 계통에 발전 전력을 송전하고 있지 않다. 이는, 종래의 전력 계통으로부터 보조 기기 전원을 조달하며, 전력 계통과 분리되었을 경우에는, 일시적으로 무정전 전원을 사용하여 보조 기기 전원을 조달하는 방식과는 분명히 구별되는 것이다. 각 실시예의 내용에 의하면, 전력 계통이 존재하고 있는 것은 필수 요건이 아니게 되기 때문에, 독립된 전력망용 전원에 사용할 수 있으며, 예를 들어 전력망이 보급되어 있지 않은 지역에도 설치하는 것이 가능하게 된다. 거기다 전력망이 존재하는 경우에도, 재해 시 등에 본래의 전원(비상용 전원도 포함함)을 상실했을 경우에 있어서는, (추가의) 비상용 전원으로서 사용할 수 있어, 유익하다. 이는, 특히 원자력 발전 설비처럼 전원 손실에 의한 냉각의 정체가 중대한 사고로 이어질 수 있는 환경 하에서, 상기 원자력 발전 설비에 접속되어 상기 원자력 발전 설비에 대하여 전력 공급 가능한 상태로 하고, 비상용 발전 시스템으로서 사용했을 경우에는 한층 더 효과적이다. 이 전력 공급은 또한, 당해 원자력 발전 설비에 대한 모든 전력 공급이 끊어졌을 때 즉시 전원 공급 회로를 풍력 발전 시스템측으로 전환하여 전원 공급에 공백이 발생하지 않도록 하는 것이 가능하다. 전력 공급이 끊어진 것은, 예를 들어 풍력 발전 시스템 이외로부터의 전원 공급 회로의 도중에 전압값이나 전류값의 측정기를 설치함으로써 확인할 수 있으며, 이 측정기로부터의 신호가 미리 정한 소정의 임계값을 하회하거나 또는 애당초 측정기로부터의 신호가 끊어졌을 경우에, 전원 공급 회로를 풍력 발전 시스템측으로 전환하도록 전환 스위치를 설치하고, 이 전환 스위치에 대하여 명령을 보내도록 제어하면 된다.

또한, 원자력 발전 설비와 조합할 시, 풍력 발전 시스템 단체(團體)로는 저풍속 시에는, 원자력 발전 설비의 냉각 등에 필요한 전력을 조달할 수 없는 것이 상정되지만, 이러한 경우에 대비하여, 태양광 발전 시스템을 병설하여, 풍력 발전 시스템으로부터의 출력 보충을 행하는 것이 유용하다. 풍속과 일조 강도라는 각각 독립된 사상에 의존하는 발전 시스템을 보완적으로 조합하여 사용함으로써, 단체로 사용하는 경우와 비교하여, 필요 전력을 조달할 수 없는 사태를 회피하기 쉬워진다.

또한, 보다 바람직하게는 원자력 발전 설비의 보조 전원용 축전지를 구비하여 양쪽 발전 시스템으로부터의 발전 전력은 동시에 상기 보조 전원용 축전지의 충전에 기여하게 하는 것이 요망된다. 이것에 의해, 충분한 풍속도 얻어지지 않고, 또한, 충분한 일조 강도가 얻어지지 않는 시점에 있어서도, 상기 축전지로부터의 전력 공급에 의해, 원자력 발전 설비에 전원 공급을 행하는 것이 가능하게 되어, 한층 더 필요 전력의 부족을 회피하기 쉬워진다.

운전 방법으로서는, 각 실시예를 예로 들어 설명되는 풍력 발전 시스템의 운전 방법을 이용한 후에, 발전 가능 풍속 내에 있어서는 풍력 발전 시스템으로부터의 발전 전력을 원자력 발전 설비 및 보조 전원용 축전지에 공급하고, 발전 가능 풍속 외에 있어서는 태양광 발전 시스템으로부터의 발전 전력 및/또는 보조 전원용 축전지로부터의 전력을 공급하면 된다. 이것에 의해, 각각의 보완성은 한층 더 높아지게 된다.

또한, 상기한 바와 같이 전력 계통으로부터 독립하여 운전할 수 있는 점은 본 명세서 중에 나타나는 발명에 있어서의 큰 특징적 요소이지만, 전력 계통에 송전하는 것도 물론 가능하다.

상술한 바와 같이 구성되는 풍력 발전 시스템에 관한 운전 방법을 도 3, 도 4를 사용하여 설명한다. 도 3의 상단은 풍향 풍속계로 측정한 풍속의 시간적 변화이고, cut-in wind speed(이하, 컷 인 풍속)는 풍차(1)가 피치 각도를 페더로 하지 않고, 발전 운전하는 하한 풍속 또는 부하측에 발전 전력을 공급하는 데 있어서의 하한 풍속을 나타내며, cut-out wind speed(이하, 컷 아웃 풍속)는 풍차(1)가 피치 각도를 페더로 하지 않고, 발전 운전하는 상한 풍속 또는 부하측에 발전 전력을 공급하는 데 있어서의 상한 풍속을 나타내고 있다. 즉, 풍차(1)가 발전 운전을 행하는 것은 컷 인 풍속 이상, 컷 아웃 풍속 이하의 범위이다.

도 3에서는, 최초 풍속은 발전 운전 가능한 풍속 영역에서 일정값을 나타내고 있으며, 정상 상태이다. 이때, 날개(5)의 피치 각도는 파인과 페더의 중간 부근의 각도로 유지되고 있으며, 주 풍차의 발전기(7) 및 보조 풍차의 발전기(12)는 거의 일정한 회전 속도를 유지하면서 발전하고 있다. 또한, 스위치(17)는 폐쇄되어 있어(온 상태), 발전기(7)로부터의 발전 전력은 부하(19)에 공급되고 있다. 또한, 발전기(12)로부터의 발전 전력은 보조 기기에도 공급되고 있다.

이어서, 풍속이 급격하게 감소하여, 컷 인 풍속에 근접할 때는, 날개(5)의 피치 각도는 가능한 한 많은 바람을 받을 수 있도록, 파인으로 이행시킨다. 그러나, 바람 자체의 약화에 수반하여, 발전기(7) 및 보조 풍차의 발전기(12)의 회전 속도는 저하된다. 이때도 스위치(17)는 폐쇄 상태인 채이므로, 부하측에 발전 전력은 공급된다.

또한, 풍속이 감소하여, 컷 인 풍속을 하회했을 때는, 안전성의 관점에서 날개(5)의 피치 각도는 페더로 하여, 날개(5)에 바람이 닿지 않도록 한다. 이것에 의해, 날개(5)의 회전이 정지하여, 날개(5)의 회전에 수반하여 회전하고, 발전 운전을 행하는 발전기(7)는 발전 운전을 정지한다. 발전 운전의 정지에 수반하여, 스위치(17)는 개방되어(오프 상태), 발전기(7)와 부하(19)측에서 전력의 교환이 행해지지 않도록 한다. 또한, 요 제어를 행하지 않고, 풍향에 따라 요가 자유롭게 움직이는 상태(프리 요)로 한다. 주 풍차(1)는 다운윈드형 풍차이기 때문에, 소위 풍향계와 마찬가지로, 프리 요로 하면, 날개(5)는 바람이 불어 가는 쪽을 향한다. 이에 비해, 보조 풍차에 대해서는 피치 각도 제어를 행하고 있지 않으며, 느릿하지만 날개(10)가 회전하여, 발전기(12)가 발전을 계속한다. 또한, 보조 풍차(2)는 요 구동하지 않아, 너셀(4)에 대하여 고정되어 있지만, 고정되어 있는 너셀(4) 자체가 풍향에 따라 회전하고, 또한 다운윈드형 풍차인 풍차(1)의 날개(5)와 보조 풍차(2)의 날개(10)가 동일한 방향을 향하고 있으므로, 날개(10)도 바람이 불어 가는 쪽을 향하게 되어 있어, 발전 운전을 계속할 수 있다. 보조 기기는 피치 각도의 제어나 요의 제어 등을 행하는 데 그치고, 대전력을 필요로 하는 것은 아니기 때문에, 소량의 발전 전력으로도 보조 기기 전원을 조달하는 것은 가능하다.

이 상태에서 더 풍속이 감소하여, 실질적으로 바람이 그쳐 버리면, 보조 풍차에 대해서도 회전할 수는 없다. 이 경우, 보조 기기 전원은 공급되지 않으므로, 보조 기기는 안전하게 정지시켜 둔다.

그 후, 다시 풍속이 상승하면, 보조 풍차의 날개(10)가 회전을 재개하여, 발전기(12)가 회전함으로써 보조 기기 전원이 조달되게 된다. 보조 기기 전원이 조달되어, 보조 기기는 재시동된다. 이 상태에서도 풍속이 컷 인 풍속에 도달하기까지는 주 풍차의 날개(5)는 페더인 채이며, 회전하지 않도록 되어 있다.

풍속이 더 상승하여 다시 컷 인 풍속을 초과하면, 피치 구동기(15)에 의해, 피치 각도를 페더에서 파인으로 이행하여, 날개(5)를 회전시킨다. 날개(5)가 회전하는 데 수반하여, 발전기(5)가 발전을 재개한다. 그리고, 요 구동기(14)에 의해 요 제어도 행하도록 한다. 또한, 동시에 스위치(17)를 폐쇄 상태로 전환하여, 발전 전력이 부하측에 공급되도록 한다. 그 후 풍속이 컷 인 풍속에서 컷 아웃 풍속 사이에 있을 때는, 피치 각도를 조정하면서, 발전기(7)가 일정한 정도의 회전 속도를 유지하도록 유지시킨다.

이 상태로부터 풍속이 더 강해지면, 날개(5)의 피치 각도를 페더에 근접시켜 과잉의 풍압이 풍차(1)에 인가되지 않도록 한다. 이때, 발전기(7)의 회전 속도는 일거에 감소한다. 한편, 보조 풍차의 날개(10)는 피치 각도 제어를 행하지 않고 있으므로, 회전 속도는 상승을 계속한다.

풍속이 더 강해져, 컷 아웃 풍속을 상회하면, 날개(5)의 피치 각도를 페더로 전환한다. 이것에 의해, 날개(5)는 회전을 정지하고, 발전기(7)도 회전을 정지한다. 동시에 스위치(17)는 개방되어(오프 상태), 발전기(7)와 부하(19)측에서 전력의 교환이 행해지지 않도록 한다. 또한, 컷 인 풍속을 하회했을 경우와 마찬가지로, 프리 요로 한다. 주 풍차(1)는 다운윈드형 풍차이기 때문에, 프리 요로 하면, 소위 풍향계와 마찬가지로, 날개(5)는 바람이 불어 가는 쪽을 향한다. 보조 풍차에 대해서는 요 구동을 행하지 않아, 너셀(4)에 대하여 고정되어 있고, 또한 날개(10)는 다운윈드형 풍차의 날개(5)와 동일한 방향을 향하도록 되어 있기 때문에, 바람이 불어 가는 쪽을 향하게 된다. 날개(10)에 대해서는 피치 각도의 제어는 행하고 있지 않으며, 바람이 불면 발전할 수 있는 상태로 되어 있으므로, 컷 아웃 풍속 이상의 경우에도 발전 운전을 계속할 수 있다. 따라서, 보조 기기의 구동 전원을 조달할 수 있다.

그 후, 풍속이 컷 아웃 풍속 이하로 되면, 날개(5)의 피치 각도를 페더로부터 수풍 면적을 높이는 방향으로 이행시켜, 날개(5)를 회전시킨다. 그리고, 요 구동기(14)에 의해 요 제어도 행하도록 한다. 날개(5)의 회전에 수반하여, 발전기(7)가 회전하여, 발전 운전을 재개한다. 동시에 스위치(17)를 폐쇄 상태로 전환하여, 발전 전력이 부하측에 공급되도록 한다. 그 후 풍속이 컷 인 풍속에서 컷 아웃 풍속 사이에 있을 때는, 피치 각도를 조정하면서, 발전기(7)가 일정한 정도의 회전 속도를 유지시킨다.

이 흐름을 정리하면 도 4와 같이 된다. 즉, 주 풍차의 발전 중에 풍속이 컷 인 풍속을 하회하면, 주 풍차의 피치 각도를 페더로 하고, 요 제어를 프리 요로 이행한다. 또한, 풍속이 컷 인 풍속을 하회할 경우에는, 도 4 중에 도시한 바와 같이, 피치 각도를 파인이나 페더와 파인 사이의 중간 각도로 하는 것도, 날개(5)에 과잉의 바람이 닿는 것은 상정하기 어렵기 때문에, 가능하다. 컷 인 풍속을 하회하는 경우에도, 보조 기기 전원은, 요 제어를 행하지 않더라도 자연히 바람이 불어 가는 쪽을 향하여 발전 운전하는 보조 풍차로부터 조달하기 때문에, 지장은 없다. 그 후, 풍속이 컷 인 풍속 이상으로 되었을 경우에는, 즉시 피치 각도 제어 및 요 제어를 행함으로써 발전 운전을 재개할 수 있다.

또한, 주 풍차의 발전 중에 풍속이 컷 아웃 풍속을 상회하면, 주 풍차의 피치 각도를 페더로 하고, 요 제어를 프리 요로 이행한다. 컷 아웃 풍속을 상회하는 경우에도, 보조 기기 전원은, 요 제어를 행하지 않더라도 자연히 바람이 불어 가는 쪽을 향하여 발전 운전하는 보조 풍차로부터 조달하기 때문에, 지장은 없다. 그 후, 풍속이 컷 아웃 풍속 이하로 되었을 경우에는, 즉시 피치 각도 제어 및 요 제어를 행함으로써 발전 운전을 재개할 수 있다.

본 실시예에서는, 보조 풍차에 대하여 요 제어가 불필요한 다운윈드형 풍차이고, 또한 여자 전류가 불필요한 영구 자석식 발전기를 사용하고 있으므로, 바람이 불면 발전 운전할 수 있으며, 전력 계통의 존재나 상태에 좌우되지 않고 발전 운전할 수 있다. 또한, 주 풍차의 발전기에 대해서는 영구 자석식 발전기인지 여부는 불문한다. 요 제어에 대해서는 발전 운전 중에는 보조 풍차 자신의 발전 전력으로부터 요 제어 전원을 조달하는 것 등에 의해, 행하는 것도 생각할 수 있지만, 완전히 전원 공급이 끊어진 후에, 추가로 외부로부터의 전원 공급을 받지 않고 발전 운전하는 블랙아웃 스타트를 실현하기 위해서는, 요 제어를 행하지 않고 발전을 개시할 수 있는 모드를 구비하고 있는 것이 요망된다. 발전 운전 개시 후에 요 제어를 행할지 여부는 특별히 문제로는 되지 않는다. 또한, 보조 풍차의 피치 각도 제어에 대해서도, 발전 운전 중에 행하는 부분에는 지장이 없지만, 바람이 그쳐 발전 운전을 정지할 때는, 바람이 불기 시작하면 발전을 재개할 수 있도록, 페더가 아닌 피치 각도로 대기하고 있을 필요가 있고, 바람직하게는 파인 또는 그에 가까운 상태로 대기하고 있는 것이 좋다.

또한 본 실시예에서는, 보조 기기 전원을 보조 풍차만으로부터 공급하고 있지만, 주 풍차의 발전기(7)측으로부터 공급하는 것을 배제하는 것은 아니다. 오히려, 주 풍차는 정상이고 보조 풍차에 무언가의 고장이 발생했을 때는, 부하측에 발전 전력을 공급하고자 하지만, 보조 풍차만으로부터 보조 기기 전원을 조달하고 있는 경우에는, 부하측에 발전 전력을 공급할 수 없게 되어 버리게 된다. 따라서, 바람직하게는 보조 풍차와 주 풍차의 양쪽으로부터 보조 기기 전원을 공급할 수 있는 것이 바람직하다.

또한 본 실시예에서는, 보조 풍차는 주 풍차와 비교하여 소형으로 하고 있다. 소형으로 함으로써 날개(10)가 날개(5)와 비교하여 가벼워져, 약한 바람으로도 회전할 수 있게 된다. 즉, 컷 인 풍속을 하회하는 바람으로도 보조 풍차의 날개(10)는 회전할 수 있어, 보조 기기 전원을 조달할 수 있게 된다. 또한, 강한 바람에 대해서도 풍차에 부가되는 응력은 날개의 직경에 대하여 n승으로 기여하기 때문에, 날개가 대형화될수록, 풍차에 부가되는 응력은 커진다. 따라서, 소형의 풍차를 사용함으로써 컷 아웃 풍속을 상회하는 폭풍 시에도, 보조 기기 전원을 조달할 수는 있다. 따라서, 주 풍차가 컷 인 풍속 이상, 컷 아웃 풍속 이하에서는 소형의 풍차는 회전하고 있기 때문에, 보조 기기 전원이 항상 공급되고 있게 된다. 즉, 전력 계통의 상태에 의하지 않고, 주 풍차가 발전 가능한 때는 발전을 행할 수 있어, 풍차가 발전에 기여하는 가동 시간을 최대로 할 수 있다.

또한 본 실시예에서는, 보조 풍차는 요 구동을 고정하고 날개(10)는 바람이 불어 가는 쪽을 향하도록, 날개(5)와 동일한 방향을 향하여 고정했지만, 주 풍차는 다운윈드형 풍차이므로, 상시 바람이 불어 가는 쪽을 향하고 있는 것을 고려하면, 요 구동을 고정하는 경우에는, 날개(5)와 반대 방향을 향한 업윈드형 풍차로서 사용하는 것도 가능하다.

또한, 보조 풍차를 다운윈드형 풍차로서 사용하는 경우에는, 요 구동을 프리 요로 하여 고정하지 않도록 하는 것도 가능하다. 그리고, 보조 풍차를 다운윈드형 풍차로서 사용하고, 또한 요 구동을 프리 요로 하는 경우에는, 주 풍차의 너셀(4) 상에 설치할 필요는 없으며, 그 이외의 장소에 설치하는 것도 가능하다.

실시예 2

실시예 2에 대하여 도 5 내지 도 7을 이용하여 설명한다. 본 실시예에서 실시예 1과 가장 상이한 점은, 주 풍차(20)가 바람이 불어 오는 쪽을 향한 상태에서 발전 운전하는 업윈드형 풍차인 점이다. 또한, 본 실시예에서는 보조 풍차(21)의 너셀에 대해서는 요 구동을 프리 요로 하고 있다.

이하에서는, 실시예 1과의 상위점에 대해서만 설명하고, 실시예 1과 중복 설명은 생략한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 풍력 발전 시스템의 구성 자체는 실시예 1과 비교하여 다운윈드형 풍차인지 업윈드형 풍차인지의 차이를 제외하고는 마찬가지의 구성으로 되어 있다.

도 6에 타임 차트를 도시하지만, 대략적인 시간의 경과 중에서는, 실시예 1의 경우와 마찬가지의 운전이 가능하다.

도 7에 운전 수순을 흐름도로 하여 도시한다. 업윈드형 풍차를 사용하는 경우, 컷 인 풍속을 하회하는 경우 및 컷 아웃 풍속을 상회하는 경우, 요가 바람을 받아 자연히 회전하지 않도록, 고정하여 정지시킨다. 또한, 일단 컷 인 풍속을 하회했을 경우 또는 컷 아웃 풍속을 상회했을 경우에 있어서, 풍속이 컷 인 풍속 이상, 컷 아웃 풍속 이하로 복귀했을 경우에는, 우선 주 풍차(20)의 날개(5)가 바람이 불어 오는 쪽을 향하도록 요 제어할 필요가 있다. 이때의 보조 기기 전원은 보조 풍차의 발전 전력으로부터 조달한다. 본 실시예에 있어서의 보조 풍차(21)는 요 구동을 프리 요로 하고 있으므로, 소위 풍향계와 마찬가지로, 주 풍차(20)의 너셀(4)이 고정되어 있는 것에 관계없이 보조 풍차(21)의 날개(10)는 바람이 불어 가는 쪽을 향하도록 회전할 수 있다.

본 실시예와 같이, 주 풍차를 업윈드형 풍차로 하더라도, 바람이 불면 발전 운전할 수 있어, 전력 계통의 존재나 상태에 좌우되는 일이 없도록 하는 것이 가능하다.

실시예 3

실시예 3에 대하여 도 8 내지 도 10을 이용하여 설명한다. 상기 실시예와 중복되는 개소에 대해서는 설명을 생략한다. 본 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에서는 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 각 실시예와 달리, 다운윈드형 풍차인 주 풍차(23)만이며 보조 풍차를 설치하고 있지 않다. 또한 본 실시예에 있어서의 발전기(24)에는, 영구 자석식 발전기를 사용하고 있다. 발전기(24)는 전력 변환기(25, 26)에 접속되어 있다. 전력 변환기(25)는 상기 각 실시예의 전력 변환기(13)에 상당하는 것이며, 전력 변환기(25) 끝에는 요 구동기(14) 및 피치 구동기(15)가 접속되어 있다. 전력 변환기(26)는 상기 각 실시예의 전력 변환기(16)에 상당하는 것이며, 전력 변환기(26) 끝에는 스위치(28)가 접속되고, 스위치(28) 끝에는 변압기(29)을 개재하여 부하(30)가 접속되어 있다. 본 실시예에 있어서의 주 풍차(23)는 주 풍차인 동시에 상기 각 실시예에 있어서의 보조 풍차의 역할도 겸비하고 있다.

도 9에 타임 차트를 도시한다. 또한, 본 실시예에 있어서의 컷 인 풍속은 풍차(23)가 부하측에 발전 전력을 공급하는 데 있어서의 하한 풍속을 나타내고, 컷 아웃 풍속은 풍차(23)가 부하측에 발전 전력을 공급하는 데 있어서의 상한 풍속을 나타낸다. 도 9에서는, 최초 풍속은 발전 운전 가능한 풍속 영역에서 일정값을 나타내고 있으며, 정상 상태이다. 이때, 날개(5)의 피치 각도는 파인과 페더의 중간 부근의 각도로 유지되고 있으며, 주 풍차의 발전기(7)는 거의 일정한 회전 속도를 유지하면서 발전하고 있다. 또한, 스위치(17)는 폐쇄되어 있어(온 상태), 발전기(7)로부터의 발전 전력은 부하(19)에 공급되고 있다.

풍속이 더 감소하여, 컷 인 풍속을 하회했을 때는, 상기 각 실시예에서는 날개(5)의 피치 각도는 페더로 하여, 날개(5)에 바람이 닿지 않도록 하고 있었지만, 본 실시예에서는 날개(5)는 파인인 채로 한다. 컷 인 풍속을 하회하는 데 수반하여, 스위치(28)는 개방되어(오프 상태), 발전기(24)와 부하(30)측에서 전력의 교환이 행해지지 않도록 한다. 또한, 요 제어를 행하지 않고, 풍향에 따라 요가 자유롭게 움직이도록(프리 요) 한다. 주 풍차(23)는 다운윈드형 풍차이기 때문에, 프리 요로 하면, 날개(5)는 항상 바람이 불어 가는 쪽을 향하며, 날개(5)는 회전을 계속하여, 발전기(24)가 발전을 계속한다. 보조 기기는 피치 각도의 제어나 요의 제어 등을 행하는 데 그치며, 대전력을 필요로 하는 것은 아니기 때문에, 소량의 발전 전력으로도 보조 기기 전원을 조달하는 것은 가능하다.

이 상태에서 풍속이 더 감소하여, 실질적으로 바람이 그쳐 버리면, 본 실시예에 따른 주 풍차에 대해서도 회전할 수는 없다. 이 경우, 보조 기기 전원은 공급되지 않으므로, 보조 기기는 안전하게 정지시켜 둔다.

그 후, 다시 풍속이 상승하면, 주 풍차(23)의 날개(5)가 회전을 재개하여, 발전기(24)가 회전함으로써 보조 기기 전원이 조달되게 된다. 이것에 의해 보조 기기 전원이 조달되어, 보조 기기는 재시동된다.

풍속이 더 상승하여 다시 컷 인 풍속을 초과할 때, 스위치(28)를 폐쇄 상태로 이행시킨다. 이것에 의해, 발전 전력이 부하측에 공급되도록 한다. 그 후 풍속이 컷 인 풍속에서 컷 아웃 풍속 사이에 있을 때는, 피치 각도를 조정하면서, 발전기(7)가 일정한 정도의 회전 속도를 유지하도록 유지시킨다.

이 상태로부터 풍속이 더 강해지면, 날개(5)의 피치 각도를 페더에 근접시켜 과잉의 풍압이 풍차(1)에 인가되지 않도록 한다. 이때, 발전기(24)의 회전 속도는 일거에 감소한다. 이 경우에도, 보조 기기는 대전력을 필요로 하는 것은 아니기 때문에, 소량의 발전 전력으로도 보조 기기 전원을 조달하는 것은 가능하다.

풍속이 더 강해져, 컷 아웃 풍속을 초과하면, 날개(5)의 피치 각도를 페더에 가까운 상태로 전환한다. 여기서, 페더가 아니라, 페더에 가까운 상태로라고 표현하고 있는 것은, 완전히 페더로 해 버리면, 날개(5)의 회전이 정지해 버려, 재시동될 수 없게 되어 버리기 때문이다. 그러나, 풍차의 안전성을 고려하여, 날개(5)가 회전할 수 있는 상태인 것은 필요하지만, 컷 아웃 풍속에 있어서 발전기(24)의 발전 전력에 의해 보조 기기 전원을 조달할 수 있을 정도의 회전 속도로 되는 피치 각도로 해 두면 된다. 또한, 이 경우에는 주 풍차(23)의 요 제어를 해제하여, 프리 요로 한다. 주 풍차(23)는 다운윈드형 풍차이기 때문에, 프리 요로 하면, 날개(5)는 바람이 불어 가는 쪽을 향한다. 컷 아웃 풍속을 상회하는 풍속에서는 날개(5)의 피치 각도는 완전히 페더로는 하지 않고, 페더에 가까운 상태로 하고 있기 때문에, 컷 아웃 풍속을 상회하는 경우에도 발전 운전을 계속할 수 있다. 따라서, 보조 기기의 구동 전원을 조달할 수 있다.

그 후, 풍속이 컷 아웃 풍속 이하로 되면, 날개(5)의 피치 각도를 페더로부터 수풍 면적을 높이는 방향으로 이행시켜, 날개(5)를 회전시킨다. 그리고, 요 구동기(14)에 의해 요 제어도 행하도록 한다. 풍속이 컷 아웃 풍속 이하로 되는 데 수반하여, 스위치(28)도 폐쇄 상태로 전환하여, 발전 전력이 부하측에 공급되도록 한다. 그 후 풍속이 컷 인 풍속에서 컷 아웃 풍속 사이에 있을 때는, 피치 각도를 조정하면서, 발전기(24)가 일정한 정도의 회전 속도를 유지하도록 유지시킨다.

이 흐름을 정리하면 도 10과 같이 된다. 즉, 주 풍차의 발전 중에 풍속이 컷 인 풍속에 근접함에 따라, 주 풍차의 피치 각도를 파인으로 하고, 컷 인 풍속을 하회하는 경우에는 요 제어를 프리 요로 이행한다. 컷 인 풍속을 하회하는 경우에도, 보조 기기 전원은, 요 제어를 행하지 않더라도 주 풍차는 다운윈드형 풍차이므로, 자연히 바람이 불어 가는 쪽을 향하여 발전 운전하는 보조 풍차로부터 조달하기 때문에, 지장은 없다. 그 후, 풍속이 컷 인 풍속 이상으로 되었을 경우에는, 즉시 피치 각도 제어 및 요 제어를 행하고, 스위치(28)를 폐쇄 상태로 함으로써 부하측에의 발전 전력의 공급을 재개할 수 있다.

또한, 주 풍차의 발전 중에 풍속이 컷 아웃 풍속을 상회하면, 주 풍차의 피치 각도를 페더에 가까운 상태로 하고, 요 제어를 프리 요로 이행한다. 컷 아웃 풍속을 상회하는 경우에도, 보조 기기 전원은, 주 풍차(23)가 요 제어를 행하지 않더라도 자연히 바람이 불어 가는 쪽을 향하여 발전 운전하는 다운윈드형 풍차이므로, 상기 주 풍차(23)로부터 조달하기 때문에, 지장은 없다. 그 후, 풍속이 컷 아웃 풍속 이하로 되었을 경우에는, 즉시 피치 각도 제어 및 요 제어를 행함과 동시에, 스위치(28)를 폐쇄 상태로 이행함으로써 발전 운전을 재개할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 상기 각 실시예와 같이, 보조 풍차를 사용하지 않더라도 바람이 불면 발전 운전할 수 있어, 전력 계통의 존재나 상태에 좌우되는 일이 없도록 하는 것이 가능하다.

상기 실시예 중에서는, 보조 풍차로서 다운윈드형 풍차를 사용하는 경우에 대하여 설명했지만, 다운윈드형 풍차 이외에도, 도 11, 도 12에 도시한 풍향 방향에 의하지 않고 발전 운전할 수 있는 수직축형 풍차(31, 32)나, 도 13에 도시한 꼬리날개 부착 풍차 등, 풍향 방향에 따라, 요 제어를 보조 기기에 의하지 않고 발전할 수 있는 것이면 대용 가능하다.

상기 각 실시예에서는 보조 풍차 또는 주 풍차 중 적어도 어느 하나(실시예 3에서는, 주 풍차만)에는 영구 자석식 발전기를 탑재했지만, 이 영구 자석식 발전기 대신에 여자식 발전기 및 상기 여자식 발전기의 초기 여자 전력을 조달하는 배터리를 구비하는 것도 가능하다.

이때, 상기 여자식 발전기는 자신이 발전 중에 있어서의 자신의 여자 전력은 스스로 조달함과 동시에, 다음번 이후의 재시동에 대비하여 자신의 발전 전력으로 상기 배터리의 충전도 행하는 것이 필요하다.

1, 2, 20, 21, 23: 풍차
3, 8: 지주
4, 9, 22: 너셀
5, 10: 날개
6, 11: 샤프트
7, 12, 24: 발전기
13, 16, 25, 26: 전력 변환기
14, 27: 요 구동기
15: 피치 구동기
17, 28: 스위치
18, 29: 변압기
19, 30: 부하

Claims

바람을 받아 회전하는 날개와, 상기 날개의 회전에 따라 회전하여, 발전하는 발전기와, 상기 날개의 피치 각도를 제어하는 보조 기기를 갖는 풍차를 구비하는 풍력 발전 시스템으로서,
영구 자석식 발전기를 탑재하고, 또한 바람을 받아 회전하는 날개가 바람이 불어 가는 쪽을 향한 상태에서 발전 운전하는 다운윈드형 풍차의 발전 전력에 의해, 상기 보조 기기를 구동하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
바람을 받아 회전하는 날개와, 상기 날개의 회전에 따라 회전하여, 발전하는 발전기와, 상기 날개의 피치 각도를 제어하는 보조 기기를 갖는 풍차를 구비하는 풍력 발전 시스템으로서,
여자식 발전기 및 상기 여자식 발전기의 초기 여자 전력을 조달하는 배터리를 탑재하고,
상기 여자식 발전기는 발전 중에 있어서의 상기 여자식 발전기의 여자 전력은 상기 여자식 발전기의 발전 전력으로 조달함과 동시에, 상기 여자식 발전기의 발전 전력으로 상기 배터리의 충전을 행하며,
또한 바람을 받아 회전하는 날개가 바람이 불어 가는 쪽을 향한 상태에서 발전 운전하는 다운윈드형 풍차의 발전 전력에 의해, 상기 보조 기기를 구동하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 풍력 발전 시스템은, 전력 계통을 통하지 않고 부하측에 접속되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 풍차와 상기 다운윈드형 풍차는 다른 풍차이며, 상기 풍차보다도 상기 다운윈드형 풍차는 소형인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제4항에 있어서,
상기 풍차는, 지주와, 상기 날개가 설치되고, 수평면 내에서 회전 가능하게 상기 지주에 지지되는 너셀(nacelle)을 더 갖고 있으며,
상기 다운윈드형 풍차는, 상기 너셀에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제5항에 있어서,
상기 풍차는, 상기 날개가 바람이 불어 가는 쪽을 향한 상태에서 발전 운전하는 제2 다운윈드형 풍차인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제6항에 있어서,
상기 다운윈드형 풍차의 상기 날개가, 상기 제2 다운윈드형 풍차의 상기 날개와 동일한 방향을 향하도록, 상기 다운윈드형 풍차는 상기 너셀에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제4항에 있어서,
상기 풍차는, 상기 날개가 바람이 불어 오는 쪽을 향한 상태에서 발전 운전하는 업윈드형 풍차인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제8항에 있어서,
상기 다운윈드형 풍차의 상기 날개는, 요 제어 없이 수평면 내에서 회전 가능하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 풍차와 상기 다운윈드형 풍차는 동일한 풍차인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 풍력 발전 시스템은 원자력 발전 설비에 접속되어 전력을 공급 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제11항에 기재된 풍력 발전 시스템과,
상기 원자력 발전 설비에 대한 상기 풍력 발전 시스템으로부터의 전원 공급 회로와 다른 전원 공급 회로를 전환하는 스위치와,
상기 다른 전원 공급 회로 내에 설치되고, 상기 회로 내에 있어서의 전압값 또는 전류값을 측정하는 측정기와,
상기 측정기로부터의 측정값이 소정의 임계값을 하회했을 경우 또는 상기 측정기로부터의 신호가 끊어졌을 경우에 상기 스위치를 전환하는 신호를 출력하는 수단
을 구비하는 것을 특징으로 하는 비상용 전원 공급 시스템.
제11항에 기재된 풍력 발전 시스템과, 상기 원자력 발전 설비에 접속되어 상기 원자력 발전 설비에 전력을 공급 가능하게 하는 태양광 발전 시스템과, 상기 원자력 발전 설비에 접속되어 상기 원자력 발전 설비에 전력을 공급 가능하게 하는 충전지를 구비하고,
상기 충전지는, 상기 풍력 발전 시스템 또는 상기 태양광 발전 시스템의 발전 전력에 의해 충전 가능한 것을 특징으로 하는 비상용 전원 공급 시스템.
부하 및/또는 전력 계통측에 공급하는 전력을 주로 발전하는 주 풍차와, 상기 주 풍차의 피치 각도와 요 제어를 행하는 보조 기기에 발전 전력을 공급함과 동시에, 날개가 바람이 불어 가는 쪽을 향한 상태에서 발전 운전하는 다운윈드형 풍차이며, 또한 영구 자석식 발전기를 탑재하는 보조 풍차와, 풍속을 측정하는 풍향 풍속계를 갖는 풍력 발전 시스템의 운전 방법으로서,
상기 다운윈드형 풍차는 상기 주 풍차의 발전 가능 풍속보다 광범위한 풍속에서 발전 가능하며,
풍속이 상기 주 풍차의 발전 가능 풍속으로부터 벗어난 후, 발전 가능 풍속 내로 복귀하기까지는 상기 보조 풍차가 프리 요로 회전하는 상태로 하고, 풍속이 상기 주 풍차의 발전 가능 풍속 내로 복귀했을 경우, 상기 보조 풍차의 발전 전력에 의해 보조 기기를 구동하여 상기 주 풍차의 피치 각도 및 요 제어를 행하여, 주 풍차에 의한 발전 운전을 재개하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 운전 방법.
제14항에 있어서,
상기 다운윈드형 풍차는 상기 주 풍차의 발전 가능 풍속 중, 컷 인 풍속보다 작은 풍속에서 발전 가능하며,
풍속이 상기 주 풍차의 컷 인 풍속을 하회한 후, 컷 인 풍속 이상으로 복귀하기까지는 상기 보조 풍차가 프리 요로 회전할 수 있는 상태로 하고, 컷 인 풍속 이상으로 복귀했을 경우, 상기 보조 풍차의 발전 전력에 의해 보조 기기를 구동하여 상기 주 풍차의 피치 각도 및 요 제어를 행하여, 주 풍차에 의한 발전 운전을 재개하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 운전 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 다운윈드형 풍차는 상기 주 풍차의 발전 가능 풍속 중, 컷 아웃 풍속보다 큰 풍속에서 발전 가능하며,
풍속이 상기 주 풍차의 컷 아웃 풍속을 상회한 후, 컷 아웃 풍속 이하로 복귀하기까지는 상기 보조 풍차가 프리 요로 회전할 수 있는 상태로 하고, 컷 아웃 풍속 이하로 복귀했을 경우, 상기 보조 풍차의 발전 전력에 의해 보조 기기를 구동하여 상기 주 풍차의 피치 각도 및 요 제어를 행하여, 주 풍차에 의한 발전 운전을 재개하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 운전 방법.
제16항에 있어서,
풍속이 상기 주 풍차의 컷 아웃 풍속을 상회한 후, 컷 아웃 풍속 이하로 복귀하기까지의 동안은 주 풍차의 피치 각도를 페더(feather)로 하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 운전 방법.
제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주 풍차는 날개가 바람이 불어 가는 쪽을 향한 상태에서 발전 운전하는 다운윈드형 풍차인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 운전 방법.
제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주 풍차는 날개가 바람이 불어 오는 쪽을 향한 상태에서 발전 운전하는 업윈드형 풍차이며,
주 풍차에 의한 발전 운전의 재개 전에 상기 주 풍차의 날개가 바람이 불어 오는 쪽을 향하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 운전 방법.
부하 및/또는 전력 계통측에 공급하는 전력을 주로 발전하는 주 풍차와, 상기 주 풍차의 피치 각도과 요 제어를 행하는 보조 기기에 발전 전력을 공급함과 동시에, 날개가 바람이 불어 가는 쪽을 향한 상태에서 발전 운전하는 다운윈드형 풍차이며, 또한 영구 자석식 발전기를 탑재하는 보조 풍차와, 풍속을 측정하는 풍향 풍속계를 갖는 풍력 발전 시스템의 운전 방법으로서,
풍속이 상기 주 풍차의 발전 가능 풍속으로부터 벗어난 후, 발전 가능 풍속 내로 복귀하기까지는 상기 주 풍차가 프리 요로 회전할 수 있는 상태로 하고, 풍속이 상기 주 풍차의 발전 가능 풍속 내로 복귀했을 경우, 상기 주 풍차의 발전 전력에 의해 보조 기기를 구동하여 상기 주 풍차의 피치 각도 및 요 제어를 행하여, 주 풍차에 의한 발전 운전을 재개하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 운전 방법.
제18항에 있어서,
상기 주 풍차는 풍속이 상기 주 풍차의 컷 인 풍속을 하회한 후, 컷 인 풍속 이상으로 복귀하기까지는,
날개의 피치 각도를 파인으로 해 두는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 운전 방법.
제20항 또는 제21항에 있어서,
상기 주 풍차는 풍속이 상기 주 풍차의 컷 아웃 풍속을 상회한 후, 컷 아웃 풍속 이하로 복귀하기까지는,
날개의 피치 각도를 페더에 가까운 상태로 해 두는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 운전 방법.
제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 풍력 발전 시스템은, 원자력 발전 설비에 접속되어, 상기 원자력 발전 설비에 전력 공급 가능하고,
상기 원자력 발전 설비는, 태양광 발전 시스템에도 접속되어, 상기 태양광 발전 시스템으로부터의 전력 공급을 받는 것이 가능하며,
상기 풍력 발전 시스템 및 상기 태양광 발전 시스템은 원자력 발전 설비의 보조 전원용 축전지에 접속되어 있고,
상기 풍력 발전 시스템은 발전 가능 풍속 내에서는, 발전 전력을 상기 원자력 발전 설비 및/또는 상기 보조 전원용 축전지에 공급하며,
발전 가능 풍속 외에서는, 상기 태양광 발전 시스템으로부터의 발전 전력 또는 상기 보조 전원용 축전지로부터의 전력이 상기 원자력 발전 설비에 공급되는 것을 특징으로 하는 원자력 발전 설비의 운전 방법.