KR20160011498A

KR20160011498A - 풍력발전단지의 제어 방법

Info

Publication number: KR20160011498A
Application number: KR1020140092695A
Authority: KR
Inventors: 강용철; 윤기환
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2016-02-01
Also published as: KR101636544B1

Abstract

본 발명은 풍력발전단지를 제어하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력발전단지의 전체 출력을 결정하는 단계, 결정된 출력을 충족하는 범위 내에서 전체 풍력발전기의 회전자 운동 에너지 총합을 연산하는 단계, 연산된 운동 에너지의 최대값을 도출하는 단계 및 운동 에너지가 최대값이 되도록 각 풍력발전기의 회전자 속도를 결정하는 단계를 포함하는 풍력발전단지의 제어 방법에 관한 것이다.

Description

풍력발전단지의 제어 방법{Method for controlling a output in a wind farm}

본 발명은 풍력발전단지의 출력 제어 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 풍력발전단지의 주파수 제어를 효과적으로 수행하기 위하여 풍력발전단지의 운동에너지를 최대화하는 방법에 관한 것이다.

기존의 동기발전기들은 출력제어가 가능하여 외란이 발생했을 경우 주파수 안정도에 기여를 한다. 하지만 풍속에 의해 출력이 결정되는 풍력발전기는 기존 동기발전기와 같은 제어를 할 수 없어서, 외란 발생 시 주파수 최저점이 감소하고 이는 결국전력 계통의 주파수를 불안정하게 만든다. 풍력발전기를 제어하는 기술이 기존 동기발전기를 제어하는 기술에 비하여 미비함에도 불구하고, 최근 그린 에너지 보급과 같은 전세계적 추세에 따라 풍력발전이 전체 전력망에서 차지하는 비율은 지속적으로 증가하고 있으며, 풍력발전단지의 전체 출력 용량도 증가하는 추세이다.

따라서 전력망을 안정적으로 제어할 필요가 있고, 풍력발전단지 또한 기존의 동기발전기들의 관성응답과 1차, 2차 주파수 제어와 같은 제어가 수행되어야 한다.

현재 풍력발전기들은 기본적으로 정격풍속 이하에서 최대출력추종(Maximum power point tracking, MPPT) 제어를 수행하고 있다.

최대출력추종 제어 방법은 계통 주파수와는 무관하게 풍속에 따라 출력을 최대로하기 위한 제어 전략이다. 최대출력추종 제어 시 풍력발전기가 충분한 관성에너지를 가지고 있음에도 불구하고 외란 발생 시 동기발전기와 같은 관성응답을 하지 않았다. 또한 풍력발전기가 1차, 2차 주파수 제어 능력을 갖기 위해서는 예비력을 가지고 있어야 하나, 최대출력추종 제어는 풍력발전기가 예비력을 남기지 않고 가능한 최대의 출력을 발생시키므로 1차, 2차 주파수 제어를 할 수 없다는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 다양한 방법이 제안되었다. 하나의 예로, 주파수 변화율(Rate of change of frequency, ROCOF) 루프를 이용하여 외란 발생 시 풍력발전기가 회전자의 운동에너지를 방출하는 관성 제어가 연구되었다. 풍력발전기의 관성제어는 회전자가 보유한 운동에너지를 일시적으로 사용하는 것이다. 따라서 많은 운동에너지를 보유한 풍력발전기가 외란 발생 시 효과적으로 관성제어를 수행할 수 있다. 다른 예로, 1차 제어를 위해 예비력을 가지도록 하는 풍력발전기 출력 감소 운전(Deloaded operation) 방법이 제안되었다. ROCOF에 따라 출력을 방출하는 관성제어는 회전자의 운동에너지를 이용하여 주파수 하락 직후부터 주파수가 반등하는 영역까지 기여를 하고, 출력 감소 운전은 주파수의 변동량에 비례하여 예비력을 방출함으로써 주파수 안정도에 기여한다.

관성에너지와 예비력을 많이 보유할수록 풍력발전단지가 주파수 제어를 효과적으로 수행할 수 있다. 관성에너지는 회전자의 속도와 무게에 의해서 결정되고, 예비력은 계통 운영자에 의해서 결정된다. 따라서 풍력발전단지가 효과적으로 주파수 제어를 수행하기 위해서는 계통 운영자가 요구하는 예비력을 만족하고 관성에너지를 많이 보유하는 것이 바람직하다. 그러나 종래의 방식들은 풍력발전기 1기를 대상으로 일정한 예비력을 보유하며 운동에너지를 최대화하고자 하였으며, 풍력발전단지 제어에 대해서는 언급되지 않았다. 풍력발전단지 내 풍력발전기들은 후류 효과 등에 의해 운전 상태가 다르기 때문에 풍력발전단지 관점에서 제어가 필요하다.

J. Morren, S. Haan, W. L. Kling, and J. A. Ferreira, "Wind turbines emulating inertia and supporting primary frequency control," IEEE Trans. Power systems, vol. 21, no. 1, pp. 433-434, 2006. L. Holdsworth, J. B. Ekanayake, N. Jenkins, "Power system frequency response from fixed speed and doubly fed induction generator based wind turbines", Wind energy, vol. 7, no. 1, pp. 21-35, 2004. R. G. de Almeida, J. A. Pecas Lopes, "Primary frequency control participation provided by doubly fed induction wind generators", IEEE Trans. Power systems, vol. 22, no. 3, pp. 944?950, Aug. 2007. A. Zertek, G. Verbic, M. Pantos, "Optimised control approach for frequency control contribution of variable speed wind turbines", IET Renewable power generation, vol. 6, iss. 1, pp.17-23, 2012.

본 발명은 상술한 종래 기술에 비하여 개선된 효과를 나타내는 풍력발전단지 제어 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 외란 발생에 대비한 예비력을 확보하면서 외란 발생 시 주파수 제어를 효과적으로 수행하기 위하여 풍력발전단지의 운동에너지 최대화를 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 풍력발전단지의 제어 방법은 풍력발전단지의 전체 출력을 결정하는 단계, 결정된 출력을 충족하는 범위 내에서 전체 풍력발전기의 회전자 운동 에너지 총합을 연산하는 단계, 연산된 운동 에너지의 최대값을 도출하는 단계 및 운동 에너지가 최대값이 되도록 각 풍력발전기의 회전자 속도를 결정하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 전체 출력 결정 단계는 최대 출력 추종(Maximum Power Point Tracking) 제어에 따른 풍력발전단지의 전체 출력에서 외란 발생에 대비한 예비력을 감산하여 전체 출력을 결정할 수 있다. 뿐만 아니라, 전체 출력 결정 단계는 각 풍력발전기 회전자의 한계 회전 속도 및 피치각을 초과하지 않는 범위 내에서 결정되어야 한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 회전자 운동 에너지 총합을 연산하는 단계는 결정된 전체 출력, 회전자 속도, 피치각 범위 내에서 회전자의 속도에 따른 회전자의 운동 에너지를 연산할 수 있고, 회전자 속도 결정 단계는 전체 출력, 회전자 속도, 피치각 범위를 만족하며 회전자 운동에너지가 최대가 되는 각 풍력발전기의 회전자 속도를 각 풍력발전기에 입사되는 풍속에 따라 결정할 수 있다.

회전자 속도를 결정하는 구체적인 실시 예로, 각 풍력발전기의 최대 출력 대비 현재 출력이 각 풍력발전기에 입력되는 풍속과 음의 상관관계를 갖는 범위 내에서 회전자 속도를 결정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 외란 발생에 대비한 예비력을 확보하면서 외란 발생 시 주파수 제어를 효과적으로 수행하기 위하여 풍력발전단지의 운동에너지 최대화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전단지의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 전체 풍력발전기의 회전자 운동 에너지 총합을 연산한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전단지의 제어 방법을 시뮬레이션하기 위한 풍력발전단지의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전단지의 제어 방법을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 풍력발전기의 c_p-λ 곡선을 예시적으로 나타낸 것이다.

본 발명의 전술한 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전단지의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 풍력발전단지의 제어 방법은 풍력발전단지의 전체 출력을 결정하는 단계, 결정된 출력을 충족하는 범위 내에서 전체 풍력발전기의 회전자 운동 에너지 총합을 연산하는 단계, 연산된 운동 에너지의 최대값을 도출하는 단계 및 운동 에너지가 최대값이 되도록 각 풍력발전기의 회전자 속도를 결정하는 단계를 포함한다.

풍력발전단지의 전체 출력을 결정하는 단계는 전력망에 필요한 전력을 공급하기 위하여 풍력발전단지에 할당된 출력량을 결정하기 위한 단계로, 전력 공급량을 결정할 뿐만 아니라, 외란 발생에 대비한 예비력의 비율, 양을 결정하는 단계이다. 풍력발전단지의 전체 출력은 풍력발전단지 내에 포함된 개별 풍력발전기의 출력의 총합으로 나타낼 수 있다. 이를 전력망에서 요구하는 출력량 수준으로 맞추기 위해 이 단계에서는 풍력발전단지의 전체 출력을 결정(달리 말해 전체 출력을 만들어내기 위해 각 풍력발전기에서 출력해야 하는 양을 결정)한다.

한편, 개별 풍력발전기의 출력은 풍속에 의존한다. 즉, 풍력발전기에 입사되는 풍속이 높을수록 더 많은 출력을 내고, 풍속이 낮을수록 적은 출력을 낸다. 넓은 구역에 여러 풍력발전기가 배치된 풍력발전단지에서 각 풍력발전기에 입사되는 풍속은 다양한 요인에 의해 달라진다. 그 일 예로 후류 효과(wake effect)가 있다. 겹겹이 배치된 풍력발전기의 경우, 나중에 바람을 맞이하는 풍력발전기(즉, 입사 방향에서 먼 위치에 배열된 풍력발전기) 먼저 바람을 맞이하는 풍력발전기(바람의 입사 방향에 가까운 위치에 배열된 풍력발전기)에 비하여 풍속이 느린 바람을 맞이하게 된다. 바람이 앞 쪽에 위치한 풍력발전기를 회전시키면서 고유의 운동에너지를 소모하고, 그 결과 풍속이 낮아지기 때문이다. 뿐만 아니라 풍력발전기의 블레이드를 통과하면서 난류가 발생하여 풍속이 감소하므로, 후단에 위치한 풍력발전기는 상대적으로 전단에 위치한 풍력발전기에 비하여 출력되는 전력량이 적다.

따라서, 본 발명은 풍력발전단지의 전체 출력을 결정하는 데에 있어서, 위와 같은 풍속 조건을 고려하여 각 풍력발전기의 출력을 결정하고, 풍력발전기 출력의 총합이 전력망에서 요구하는 출력 기준을 준수할 수 있도록 결정하면서, 이와 동시에 외란 발생에 대비한 예비력을 갖출 수 있는 범위에서 출력을 결정한다.

전체 출력을 결정하는 단계를 수식으로 표현하면 아래 [수학식 1]과 같다.

[수학식 1]

여기서 첫 번 째 항(P^WPP _cmd)은 전력망에서 요구하는 풍력발전단지의 출력이고, 두 번 째 항은 개별 풍력발전기의 출력의 총합이며, 이를 다시 표현한 것이 세 번 째 항이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 전체 출력 결정 단계는 풍력발전기 회전자의 한계 회전 속도를 초과하지 않는 범위 내에서 결정할 수 있다. 본 실시예를 식으로 표현하면 아래 [수학식 2]와 같다.

[수학식 2]

ω^opt _r은 최대 출력 추종(Maximum Power Point Tracking, MPPT) 제어를 위한 각 풍력발전기의 회전자 속도이다(자세한 내용은 후술한다.) ω_{r_i}는 각 풍력발전기의 회전자 속도, ω^max는 각 풍력발전기 회전자의 한계 회전 속도이다. 한계 회전 속도(ω^max)는 풍력발전기 회전자의 기계적 한계를 고려하여 결정된다. 즉, 풍력발전기의 회전자에 마모 또는 기계적 결함이 발생되지 않는 범위 내에서 회전자의 한계 회전 속도가 결정되고, 전체 출력을 결정 시, 풍력발전기의 회전자 속도가 이 한계 회전 속도를 초과하지 않는 범위 내 존재하도록 풍력발전기의 전체 출력을 결정한다.

본 발명에서 전체 출력을 결정하는 일 실시예로 최대 출력 추종(Maximum Power Point Tracking, MPPT) 제어에 따른 풍력발전단지의 전체 출력에서 외란 발생에 대비한 예비력을 감산하여 전체 출력을 결정할 수 있다.

최대 출력 추종 제어는 각 풍력발전기가 별도의 예비력을 보유하지 않고 최대로 가동하여 출력을 발생시키도록 하는 제어이다. 본 발명은 최대 출력 추종 제어 대신 외란에 대비하여 일정 수준 예비력을 보유하는데, 예비력의 크기를 결정하는 기준으로, 최대 출력 추종 제어에 따른 전체 출력을 이용할 수 있다.

예비력은 풍력발전단지에 따라 다르게 결정할 수 있으며, 외란에 충분히 대처 가능한 범위 내에서 최소의 예비력을 보유하는 것이 전체 풍력발전단지 운영의 효율을 고려할 때 바람직하다. 또는 전력망 연계 기준(grid code)에 부합하도록 설정할 수도 있다. 일 예로 MPPT 제어에 따른 전체 출력의 10%를 예비력으로 설정할 수 있다. 이 경우 10%를 제외한 90%가 [수학식 1]에 나타난 풍력발전단지 전체 출력의 총합이 되도록 해야 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서 전체 출력 결정 단계는 풍력발전기 피치각의 한계 피치 각을 초과하지 않는 범위 내에서 결정할 수 있다. 본 실시예를 식으로 표현하면 아래 [수학식 3]와 같다.

본 실시예는 아래 [수학식 3]을 통해 설명한다.

[수학식 3]

β_i는 블레이드의 피치각, β^max는 블레이드의 한계 피치각이다. 블레이드의 한계 피치각은 풍력발전기 블레이드의 기계적 요소에 따라 결정된다. 풍력발전기의 블레이드가 기계적 하중을 견뎌낼 수 있는 범위 또는 정격 출력 이상의 빠른 바람이 불어올 때의 블레이드 피치각 등에 의해 결정될 수 있다. 한편, 각 한계 풍속 이하에서 풍력발전기가 보유해야 하는 최소 운동에너지 등에 따라 결정될 수도 있다.

전체 출력을 결정한 후에는, 결정된 출력을 충족하는 범위 내에서 전체 풍력발전기의 회전자 운동 에너지 총합을 연산한다. 본 단계는 도 2를 이용하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 회전자 및 피치각의 한계 범위 내에서 전체 풍력발전기의 회전자 운동 에너지 총합을 연산한 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 도 2는 기동풍속 3 m/s, 정격풍속 11.3 m/s, 종단풍속 25 m/s, 정격용량이 5 MW인 풍력발전기 2대를 포함하는 풍력발전단지에 대해 시뮬레이션을 진행한 결과이다. 풍력발전기에 입력되는 풍속은 각각 11.3 m/s, 10.6 m/s 이고 결정된 출력은 최대출력의 90%이다.

회전자 운동 에너지 총합을 연산하는 일 예로, 결정된 전체 출력 및 피치각 범위 내에서, 회전자의 속도에 따른 회전자의 운동 에너지를 연산할 수 있다.

도 2의 가로축은 풍력발전단지의 출력이고, 세로축은 풍력발전기 회전자의 운동 에너지 총합이다. 도 2에서 최대 출력이라고 표시된 부분은 별도의 예비력을 보유하지 않는 MPPT 제어에 따른 풍력발전단지의 출력을 나타낸다. 이 경우, 외란발생에 대비한 운동에너지가 회전자에 추가적으로 저장되지 않으므로, 풍력발전단지의 운동에너지가 최소값이다. 각각의 조건(결정된 전체 출력, 피치각, 회전자 속도)에 따른 풍력발전단지의 출력과 운동에너지의 관계는 도 2와 같이 표시된다.

이를 표로 정리하면 아래 [표 1]과 같다. 이 표에서 기존 방법은 풍력발전기가 일정한 비율로 예비력을 보유한 경우를 의미한다.

[표 1]

MPPT 제어에 따른 최대 출력은 9.13MW이고, 외란 발생에 대비하여 결정된 전체 출력은 8.217MW이다. 결정된 전체 출력 범위에서 풍력발전단지의 회전자 운동 에너지 총합은 도 2와 같이 연산된다.

회전자 운동 에너지의 총합을 연산한 후에는, 연산된 운동 에너지의 최대값을 도출한다. 도 2를 보면, 약 14.62pu가 운동에너지의 최대값임을 확인할 수 있다.

운동 에너지의 최대값을 도출한 이후에는 운동 에너지가 최대값을 가지도록 하는 풍력발전기의 회전자 속도를 각각 결정한다. 현재 설명하는 예에서 풍력발전기 1은 1.233pu, 풍력발전기 2는 1.1849가 된다.

위와 같은 운동 에너지를 발생시키는 경우, 풍력발전기 1은 4.55MW, 풍력발전기 2는 3.667MW의 출력을 발생시키고, 이 둘의 합은 결정된 전체 출력 8.217과 동일한 것을 확인할 수 있다. 즉, 위 시뮬레이션 결과 본 발명에 따르면 외란에 대비한 예비력을 보유하는 범위 내에서 출력 및 운동 에너지를 최대화할 수 있다는 점을 확인할 수 있다.

한편, 회전자 속도를 결정하는 데에 있어서, 본 발명은 각 풍력발전기에 입사되는 풍속에 따라 각 풍력발전기의 회전자 속도를 각각 결정할 수 있다. 여러가지 요소(두드러지게는 후류 효과)에 의해 각 풍력발전기에 입사되는 바람의 속도가 다른데 이를 고려하여 회전자 속도를 결정하는 것이다.

보다 구체적인 실시예로, 각 풍력발전기의 최대 출력 대비 현재 출력이 각 풍력발전기에 입력되는 풍속과 음의 상관관계를 갖는 범위 내에서 회전자 속도를 결정한다.본 실시예는 입력되는 풍속이 높아 회전자 속도가 높은 풍력발전기는 출력을 덜 감소시키고, 풍속이 낮은 풍력발전기는 상대적으로 풍속을 더 많이 감소시키는 것이다. 본 실시예에 따르면 풍력발전단지 전체의 회전자 운동에너지를 증가시킬 수 있다.

이하에서는 도 3, 4를 통하여 본 발명의 적용 결과를 살펴본다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전단지의 제어 방법을 시뮬레이션하기 위한 풍력발전단지의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전단지의 제어 방법을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.

시뮬레이션 조건은 다음과 같다. 풍력발전단지는 총 20기의 5 MW 풍력발전기로 구성하였고 풍력발전단지 내 각 풍력발전기 간의 거리는 9D인 1080m이다. 여기서 D는 블레이드의 직경으로 120m이다. 풍력발전기의 기동풍속은 3m/s, 정격풍속은 11.3 m/s, 종단풍속은 25m/s이고 정격용량은 5 MW이다.풍력발전단지에 입사되는 바람의 입사각은 0°이고, 1열에 입사되는 풍속은 11.3m/s, 후류 효과에 따라 2열, 3열, 4열의 풍력발전기에 입사되는 풍속은 각각 10.23m/s, 9.25m/s, 8.37m/s 이다. 결정된 전체 출력은 MPPT 제어에 따른 최대 출력의 90%이다. 시뮬레이션 결과 각 열의 풍력발전기의 회전자 속도는 각각 1.1929pu, 1.11pu, 1.0441pu, 0.9986pu이고 각 열의 풍력발전기의 출력은 MPPT 제어에 따른 최대 출력에 비하여 각각 93.65%, 91.37%, 87.81%, 81.49%로 출력이 감소된다. 시뮬레이션 결과를 아래 [표 2]에 정리하였다.

[표 2]

배경 기술에서 설명한 기존 방식(모든 풍력발전기를 동일한 비율로 출력을 줄임)에 비하여 각 풍력발전기를 개별적으로 제어하여, 특히 입사되는 풍속에 따라 회전자 속도를 각각 결정하는 경우, 기존 풍속에 비례하여 예비력을 할당하는 경우와 마찬가지로 동일한 출력을 내면서 동시에 풍력발전단지 회전자의 운동 에너지가 0.61pu 증가한 것을 확인할 수 있다. 풍속에 따라 풍력발전단지 회전자의 운동 에너지를 비교한 결과는 도 4에 나타나 있다.풍속 전 구간에서 기존의 방식에 비하여 개선되는 것을 볼 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 회전자 속도를 결정하는 단계는 각 풍력발전기의 c_p-λ 곡선에서 최대 출력 지점을 기준으로 우측 영역에서 선택될 수 있다. 본 실시예는 도 5를 통해 살펴본다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 풍력발전기의 c_p-λ곡선을 예시적으로 나타낸 것이다.c_p-λ곡선은 풍력발전기의 특성 곡선으로 풍력발전기가 일반적으로 보이는 특성을 나타낸 곡선이다. c_p는 풍력발전기의 출력 계수이고, λ는 tip speed ratio로 블레이드 끝의 각속도와 풍속의 비율을 나타낸다. 회전자의 속도는 tip speed ratio에 비례하므로, 회전자 속도와 출력 계수도 c_p-λ 곡선과 동일한 형태를 가진다.

MPPT 제어 시에는 c_p-λ 곡선의 꼭지점에 대응하도록(c_p값이 최대가 되도록, 즉 출력이 최대가 되도록) 풍력발전기를 가동한다. 본 발명은 MPPT 제어에 비하여 출력은 낮추고 대신 회전자의 운동 에너지를 증가시킨다. 이 때, 출력을 낮추는 데에 있어서, 즉 회전자의 속도를 어떻게 결정할 것인지 문제가 된다. c_p-λ에서 결정된 출력을 충족하는, 앞선 예에서처럼 최대 출력의 90%로 결정하는 경우, 본 발명은 c_p가 c_p _, _max의 90%가 되도록 하는 λ를 선택해야 한다. λ는 c_p _, _max지점을 기준으로 좌측 영역과 우측 영역 총 2개가 나타난다. 본 실시예에서 본 발명은 최대 출력 지점을 기준으로 우측 영역에서 선택한다. 즉, 동일한 출력을 내는 경우 큰 tip speed ratio에 따라 풍력발전기를 가동한다. tip speed ratio가 높을수록 회전자의 운동 에너지를 크게 만들 수 있어, 전체적인 제어 관점에서 효율을 높일 수 있기 때문이다.

본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것으로 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 수정, 변경, 부가가 가능한 부분까지 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

풍력발전단지를 제어하는 방법에 있어서,
풍력발전단지의 전체 출력을 결정하는 단계;
결정된 출력을 충족하는 범위 내에서 전체 풍력발전기의 회전자 운동 에너지 총합을 연산하는 단계;
연산된 운동 에너지의 최대값을 도출하는 단계; 및
운동 에너지가 최대값이 되도록 각 풍력발전기의 회전자 속도를 결정하는 단계;
를 포함하는 풍력발전단지의 제어 방법
청구항 1에 있어서, 전체 출력 결정 단계는
최대 출력 추종(Maximum Power Point Tracking) 제어에 따른 풍력발전단지의 전체 출력에서 외란 발생에 대비한 예비력을 감산하여 전체 출력을 결정하고, 각 풍력발전기 회전자의 한계 회전 속도 및 블레이드의 한계 피치각을 초과하지 않는 범위 내에서 결정하는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지의 제어 방법
청구항 1에 있어서, 회전자 운동 에너지 총합을 연산하는 단계는
결정된 전체 출력 범위 내에서, 회전자의 속도에 따른 회전자의 운동 에너지를 연산하는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지의 제어 방법
청구항 1에 있어서, 회전자 속도 결정 단계는
각 풍력발전기에 입사되는 풍속에 따라 각 풍력발전기의 회전자 속도를 각각 결정하고, 각 풍력발전기의 최대 출력 대비 현재 출력이 각 풍력발전기에 입력되는 풍속과 음의 상관관계를 갖는 범위 내에서 회전자 속도가 결정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지의 제어 방법
청구항 1에 있어서, 회전자 속도 결정 단계는
각 풍력발전기의 c_p-λ곡선에서 최대 출력 지점을 기준으로 우측 영역에서 선택되는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지의 제어 방법