KR20180126080A - 풍력 발전 설비를 운전하기 위한 방법 - Google Patents

풍력 발전 설비를 운전하기 위한 방법 Download PDF

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닐스 노프케
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Abstract

본 발명은 조절 가능한 블레이드 각도를 갖는 로터 블레이드(108)를 가진 로터(106)를 포함하는 풍력 발전 설비(100)를 운전하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 풍력 발전 설비(100)는 - 설비 특정적인 최대 전력을 출력하기 위해 전부하 운전 모드로 운전되고 - 이러한 설비 특정적인 최대 전력까지 더 작은 전력을 출력하기 위해 부분 부하 운전 모드로 운전되고, 풍력 발전 설비(100)는 부분 부하 운전 모드에서 선택적으로 정상 운전 모드 또는 제한된 모드로 작동하고, 각각의 운전 특성 곡선이 기초가 되고, 상기 운전 특성 곡선은 로터(106)의 회전 속도(n)와 출력될 전력 사이의 관계를 미리 지정하고, 정상 운전 모드로의 풍력 발전 설비(100)의 운전을 위해 제 1 운전 특성 곡선이 제공되고, 제한된 모드로의 풍력 발전 설비(100)의 운전을 위해 적어도 하나의 제 2 운전 특성 곡선이 제공되고, - 제 2 운전 특성 곡선은 적어도 하나의 회전 속도 범위에 대해 그와 같은 회전 속도 범위의 제 1 운전 특성 곡선보다 높은 전력을 제공한다.

Description

풍력 발전 설비를 운전하기 위한 방법
본 발명은 풍력 발전 설비를 운전하기 위한 방법 및 풍력 발전 설비에 관한 것이다.
풍력 발전 설비들이 공개되어 있으며 최근에 빈번하게 설치된다. 풍력 발전 설비들에 의해 생성된 소음은 바람직하지 않거나 바람직하지 않게 느껴지기 때문에 낮은 음력 레벨(sound power level)이 미리 정해지는 경우가 발생할 수 있다.
지금까지는, 낮음 음력 레벨을 달성하기 위해 전력 저감 운전 모드들이 이용되었다. 이로 인해 운전 특성 곡선, 즉 기어리스형 기계에서 로터 회전 속도와 동일한, 전력 최적화된 운전 모드의 발전기 회전 속도에 따른 출력 전력의 사전 설정값이, 전력 저감 운전 모드의 정격 전력이 달성될 때까지 실행된다. 이때 운전 모드에 따라 존재하는 회전 속도는 전력 저감 운전 모드의 정격 회전 속도라고 할 수 있다. 이러한 감소한 정격 회전 속도는 주로 풍력 발전 설비의 발생하는 음력 레벨을 결정한다.
이러한 과정의 장점은, 풍력 발전 설비가 부분 부하 운전 모드로 가능한 한 최적의 팁 속도비로 운전될 수 있고, 또한 그렇지 않으면 설비는 정상 운전 모드에서처럼, 즉 제한된 음력 레벨의 사전 설정값을 갖지 않는 모드로 운전될 수 있다는 점이다. 필수 한계값이 초과되지 않는 것에만 주의하면 된다. 이로 인해, 풍력 발전 설비가 그밖에 평상시와 같이 운전되는 경우, 로터 블레이드 주변의 이탈 없는 기류가 보장될 수도 있다. 이 경우 물론 단점은, 설비가 전력 저감 모드에서 최적의 수율로 운전되지 않고, 따라서 예를 들어 야간에, 정상 운전 모드로 운전에 비해 더 제한된 음향 방출 요구들을 준수하기 위해, 설비가 전력 저감 모드로 운전되어야 하는 경우, 높은 수율 손실이 발생할 수 있다는 점이다.
본 출원에 대한 우선권 주장 출원 시 독일 특허청에 의해 간행물 US 2013/0 154 263 A1, US 2010/0 135 798 A1 및 US 2013/0 140 818 A1호가 조사되었다.
본 발명의 과제는 전술한 문제들 중 적어도 하나를 해결하는 것이다. 특히 소음 방출 요구들의 준수 시 가능한 한 높은 수율이 달성되어야 한다. 적어도 기존의 공개된 것과 비교하여 대안적인 해결 방법이 제안되어야 한다.
상기 과제는 청구항 제 1 항에 따른 방법에 의해 해결된다.
따라서 본 발명의 사상은, 감소한 정격 회전 속도 및 음력 레벨이 변하지 않고, 정격 회전 속도가 감소한 경우에 존재하는 저감된 정격 전력은 증가하고 이로써 설비 수율도 증가하도록 운전 제어를 수정하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 따라 조절 가능한 블레이드 각도를 갖는 로더 블레이드를 가진 로터를 포함하는 풍력 발전 설비를 운전하기 위한 방법이 전제된다. 풍력 발전 설비는 설비 특정적인 최대 전력을 출력하기 위해 전부하 운전 모드로 운전되고 이러한 설비 특정적인 최대 전력까지 더 작은 전력을 출력하기 위해 부분 부하 운전 모드로 운전된다. 설비 특정적인 최대 전력은 일반적으로 풍력 발전 설비의 정격 전력이다. 풍력 발전 설비가 전부하 운전 모드로 운전되는 범위 및 풍력 발전 설비가 부분 부하 운전 모드로 운전되는 범위는 전부하 범위 및 부분 부하 범위라고 할 수 있다. 간단히 말해서, 부분 부하 범위는 풍력 발전 설비가 운전을 처음 시작하는 스위치 온 풍속부터 정격 풍속까지 이른다. 따라서 전부하 범위는 더 높은 풍속에 적합하다.
본 발명의 기재는 실질적으로 부분 부하 범위 또는 부분 부하 운전 모드에 관련된다. 부분 부하 운전 모드를 위해 또한, 풍력 발전 설비는 선택적으로 정상 운전 모드 또는 제한된 모드로 작동하는 것이 제공된다. 따라서 두 가지 작동 모드가 있으며, 둘 다 부분 부하 범위와 관련된다. 이러한 각 2개의 운전 모드, 즉 정상 운전 모드와 제한된 모드의 경우에, 각각의 운전 특성 곡선이 기초가 되며, 상기 운전 특성 곡선은 로터의 회전 속도와 출력될 전력 사이의 관계를 미리 지정한다. 기어리스형 풍력 발전 설비에서 이는 발전기 회전 속도에 따른 출력 전력의 사전 설정값에 해당한다. 기어가 존재하면, 발전기 회전 속도가 기초가 될 수 있거나, 기어의 변속비에 따라 팩터를 이용해서 환산이 이루어질 수 있다.
운전 특성 곡선은 그러한 점에서 회전 속도와 전력 사이의 관계를 반영한다. 이러한 관계는 전형적으로 특성 곡선에 저장되지만, 함수적으로도 정의될 수 있다. 프로세스 컴퓨터에 따라 이를 위해 고차 함수, 비선형 함수, 다항식 함수 및/또는 복합 함수가 고려될 수 있다. 회전 속도와 전력 사이의 관계가 저장되는 것이 결정적이다. 추가로 전력 의존적인 블레이드 각도 특성 곡선에도 동일하게 적용된다.
또한, 정상 운전 모드로 풍력 발전 설비의 운전을 위해 제 1 운전 특성 곡선이 제공되고, 제한된 모드로 풍력 발전 설비의 운전을 위해 적어도 하나의 제 2 운전 특성 곡선이 제공되는 것이 제안된다. 특히, 다른 제한들이 고려될 경우에, 추가적인 운전 특성 곡선들이 제공될 수도 있다. 본 발명의 이해를 위해 제 2 운전 특성 곡선이 고려되면 충분한데, 왜냐하면 특히 풍력 발전 설비는 현재는 하나의 운전 특성 곡선으로만 운전될 수 있기 때문이다.
제한된 모드를 위해 이용되는 제 2 운전 특성 곡선은 적어도 하나의 회전 속도 범위에 대해 그와 같은 회전 속도 범위의 제 1 운전 특성 곡선보다 높은 전력을 제공하는 것이 제안된다.
따라서, 특히, 소음 방출 요구를 준수하기 위해 제한적인 제한된 모드를 위해 더 높은 전력이 제공된다. 이를 위해 운전 특성 곡선은 적어도 부분적으로 정상 운전 모드의 운전 특성 곡선과 달리 변경되는 점에 주목해야 한다. 문제는, 하나의 회전 속도값에 대해 더 높은 전력을 제공하는 것이 아니라, 운전 특성 곡선을 일반적으로 변경하여 적어도 회전 속도 범위 전체에 대해 더 높은 전력을 제공하는 것이다.
또한, 상이한 전력을 가져야 하는 2개의 운전 특성 곡선의 이러한 동일한 회전 속도 범위는 동일한 풍속을 기초로 하지 않는 것에 유의하는 것이 중요하다. 기본적으로, 부분 부하 운전 모드에서 정상 운전 모드 시 풍력으로부터 최대로 얻을 수 있는 전력도, 적어도 최적의 경우에 얻어지는 것이 전제된다. 따라서 풍속이 동일한 경우 전력을 추가로 더 높이는 것은 어려울 수 있다.
그 대신 풍력 발전 설비의 운전 제어가 관련된다. 풍력 발전 설비를 운전하기 위한 청구된 방법은 따라서 풍력 발전 설비의 상응하는 운전 제어이다. 따라서 상이한 회전 속도-전력 특성 곡선들이 미리 정해진다. 실제 구현 시, 이는, 구체적인 예를 들자면, 풍력에 의해 풍력 발전 설비가 일정한 회전 속도로 회전되는 것을 의미할 수 있다. 이러한 회전 속도에 따라서 각각의 운전 특성 곡선에 따라 전력이 조절된다. 이러한 전력이 조절의 순간에 풍력에서 얻어질 수 있는 전력에 정확히 상응하면, 풍력 발전 설비는 정상적인 운전 상태에 있다. 그러나 이 순간에 이러한 전력이 얻어질 수 없으면, 즉 너무 높게 조절되었다면, 이로 인해 회전 속도가 감소한다. 이러한 경우에, 감소한 회전 속도에 상응하게 새로운 전력, 즉 저감된 전력은, 이것이 얻어질 수 있는 전력에 상응하고 정상적인 운전 상태가 이루어질 때까지, 조절된다. 전력이 너무 낮게 조절되면, 상응하게 회전 속도는 높아질 것이고 이때 전력은, 상응하게 더 높은 운전점에 도달할 때까지 증가할 것이다.
이러한 과정은 상이한 운전 특성 곡선들에 대해 실시될 수 있다. 출력된 전력은 풍력으로부터 얻을 수 있는 전력에 상응하기 때문에, 더 높은 전력은 더 강한 풍력에 관련될 수도 있다. 제 2 운전 특성 곡선은 적어도 부분적으로 회전 속도 범위에 대해 제 1 운전 특성 곡선보다 높은 전력을 갖기 때문에, 더 강한 풍력에 기초한다. 따라서 제 2 운전 특성 곡선의 상기 회전 속도 범위는 제 1 운전 특성 곡선의 동일한 회전 속도 범위보다 높은 풍속에 관련된다.
그러나 이는 예시일 뿐이며, 운전 제어는 그 대신 전술한 바와 같이 작동하므로, 상기 운전 제어는 운전 특성 곡선에 기초하고 따라서 회전 속도에 의존해서 전력을 조절한다. 이 경우 풍속은, 풍력 발전 설비를 운전하기 위해 물론 필요하더라도, 고려되지 않아도 된다.
이로써 회전 속도가 더 낮을 때 이미 제한된 모드에서 전력이 증가하고, 이로써 특히 상한이 허용 회전 속도인, 소음 방출의 미리 정해진 한계에 도달하기 전에, 가능한 한 높은 전력이 생성되고 또는 가능한 한 높은 전력을 갖는 운전점이 달성되는 것이 이루어질 수 있다. 상기 한계에 도달할 때, 전력은 가급적 높은 값이다.
변경된 운전 특성 곡선은 전체적으로 고려하면, 설비의 최적의 운전을 나타내지 않아도 되지만, 이러한 제한의 특수한 상황에서 가급적 많은 전력이 생성되는 것이 이루어진다는 사실도 파악되었다.
실시예는, 정상 운전 모드를 위해 제 1 전력-블레이드 각도 특성 곡선이 제공되고, 저감 모드를 위해 제 2 전력-블레이드 각도 특성 곡선이 제공되고, 정상 운전 모드에서 제 1 전력-블레이드 각도 특성 곡선은 제 1 운전 특성 곡선과 함께 선택되고, 제한된 모드에서 제 2 전력-블레이드 각도 특성 곡선은 제 2 운전 특성 곡선과 함께 선택되는 것을 제안한다.
제안된 상이한 운전 특성 곡선들, 즉 상이한 회전 속도-전력 특성 곡선들은 특히, 각각의 회전 속도-전력 특성 곡선에 전력-블레이드 각도 특성 곡선이 관련됨으로써 제공될 수 있는 것이 파악되었다. 특히 이로 인해, 풍속이 동일할 때 상이한 회전 속도들을 조절하는 것이 가능하다.
바람직하게는 제 1 전력-블레이드 각도 특성 곡선 및 제 2 전력-블레이드 각도 특성 곡선은, 프로파일 받음각이 예정된 값을 초과하지 않도록 미리 정해진다. 프로파일 받음각은 프로파일의 현과 국부적인 입사 기류 사이에 형성된 각도이다. 상기 각도는 풍속과 로터의 원주 속도에 의존한다. 상이한 회전 속도-전력 특성 곡선들로 인해 동일한 풍속에 대해서도 상이한 회전 속도 및 상이한 붙임각이 발생한다. 이는 상이한 회전 속도-블레이드 각도 특성 곡선에 의해 보상된다.
여기에서, 제 1 전력-블레이드 각도 특성 곡선 및 제 2 전력-블레이드 각도 특성 곡선은, 어떠한 프로파일 받음각도 예정된 값을 초과하지 않도록 미리 정해지는 것이 제안된다. 바람직하게 이는 특히, 대략 로터 블레이드 길이방향 축을 따른 30% 내지 80%의 범위에 걸쳐 연장되는 로터 블레이드의 중앙 범위를 위해 제공될 수 있다.
실시예에 따라, 부분 부하 운전 모드에서 적어도 제 1 회전 속도 범위 및 제 2 회전 속도 범위가 제공되는 것이 제안된다. 다시 말해서 부분 부하 범위는 2개의 회전 속도 범위로, 즉 낮은 회전 속도 범위와 높은 회전 속도 범위로 세분될 수 있다. 2개의 회전 속도 범위는 부분 부하 범위 내에 있기 때문에, 상기 회전 속도 범위들은 또한 전부하 범위 앞에 배치된다. 제 1 회전 속도 범위는 제 1 범위 회전 속도 미만의 회전 속도들을 포함하고, 즉 상기 제 1 회전 속도 범위는 낮은 회전 속도들을 포함하고, 제 2 회전 속도 범위는 상기 제 1 범위 회전 속도 이상의 회전 속도들, 즉 더 높은 회전 속도들을 포함한다. 이를 위해, 제 1 회전 속도 범위에서 제 1 운전 특성 곡선 및 제 2 운전 특성 곡선은 일치하고, 제 2 회전 속도 범위에서 제 2 운전 특성 곡선은 제 1 운전 특성 곡선에서 벗어나서, 상기 제 2 운전 특성 곡선은 동일한 회전 속도값들에 대해, 그와 같은 회전 속도값들에 대한 제 1 운전 특성 곡선보다 큰 전력값들을 각각 미리 지정하는 것이 제안된다. 다시 말해서 제 2 회전 속도 범위에서 제 2 운전 특성 곡선은 제 1 운전 특성 곡선을 위로 벗어나고, 이러한 특성 곡선은 다이어그램에서, 가로 좌표에 회전 속도를 그리고 이에 따라 세로 좌표에 전력을 그려서 기재된다.
이로써, 2개의 운전 모드, 즉 정상 운전 모드와 제한된 모드의 경우에 먼저, 예컨대 회전 속도 및 풍속이 낮을 때 동일한 방식으로 운전될 수 있는 것이 파악되었다. 일치하는 특성 곡선들의 이러한 범위에서 상응하게 또한 각각 동일한 풍속이 기초가 된다. 회전 속도가 더 높은 경우에야 다른 운전 모드가 실행될 수 있다. 회전 속도 및 풍속이 낮은 경우에는 따라서 제한된 모드를 위해 가능한 한 최적의 운전 모드가 실행될 수도 있다.
바람직하게 제한된 모드의 경우에 회전 속도가 미리 정해진 회전 속도값을 초과해서는 안 되는 상황이 기초가 된다. 이는 특히, 전술한 바와 같이 회전 속도가 감소한 정격 회전 속도로 제한되는 경우이다. 따라서 제 2 운전 특성 곡선은 이러한 회전 속도 한계값까지만 제공된다. 상기 제 2 운전 특성 곡선은 또한, 이러한 제한된 모드가 존재할 때, 이러한 회전 속도 한계를 넘어서 운전되지 않는 경우, 적어도 지속적으로 운전되지 않는 경우를 위해 제공될 수 있다. 이는 예를 들어 야간에 고려되는 제한된 소음 방출일 수 있다. 이때 제 2 운전 특성 곡선은 이러한 회전 속도 한계값 미만의 회전 속도들을 위해 제 1 운전 특성 곡선이 만드는 것보다 높은 전력을 재공한다. 특히 이 경우, 제 2 운전 특성 곡선은 제 1 운전 특성 곡선의 회전 속도 한계값에서 뿐만 아니라, 다른 모드, 즉 다른 운전 제어가 이미 상당히 일찍 제공된다는 점에서 제 1 운전 특성 곡선과 구별되는 것에 주목해야 한다.
실시예에 따라, 정상 운전 모드 및 제한된 모드는 각각 풍속에 따른 팁 속도비의 곡선에 의해 특징되는 것이 제안된다. 팁 속도비의 곡선에 의한 이러한 특징화는 일반적으로 제공될 수 있다. 여기에서, 정상 운전 모드의 팁 속도비의 곡선은 제한된 모드의 팁 속도비의 곡선의 상부에 적어도 부분적으로 위치한다. 이러한 섹션에서 기초가 되는 풍속에 대해 정상 운전 모드의 팁 속도비는 제한된 모드의 경우보다 크다.
이것은, 이러한 실시예에 따라, 한편으로 정상 운전 모드 및 다른 한편으로 제한된 모드에 대한 공기 역학적 상황을 기본적으로 다르게 구성하는 것이 제안되는 것을 명확하게 한다. 바람직하게 낮은 풍속에 대해 정상 운전 모드 및 제한된 모드의 팁 속도비의 곡선은 동일하고, 정상 운전 모드의 팁 속도비가 제한된 모드의 팁 속도비보다 커지기 시작하는 예정된 풍속부터 비로소 상이해진다. 팁 속도비는 풍속 대 풍력 발전 설비의 로터의 원주 속도의 비이다. 순수 표준화 방식의 경우 또는 단지 비교 고찰 시 풍속 대 로터의 회전 속도의 비도 고려될 수 있다. 정상 운전 모드의 제안된 더 높은 팁 속도비는 따라서, 설비가 제한된 모드에서의 풍속이 동일할 때의 경우보다 정상 운전 모드에서 높은 회전 속도로 운전되는 것을 나타낸다.
실시예에 따라, 적어도 제한된 모드를 위해 회전 속도 한계값의 도달 전에 블레이드 각도의 조절이 제공되는 것이 제안된다. 따라서 제한된 모드가 고려해야 하는 제한된 회전 속도가 미리 정해진 제한으로서 존재하면, 이러한 회전 속도 한계값의 도달 전에 이미 로터 블레이드가 풍력으로부터 멀어지게 회전되는 것, 즉 로터 블레이드의 블레이드 각도가 증가하는 것이 제안된다. 예비적 조치로서, 여기에서 블레이드 각도의 증가는 베인(vane) 위치를 향해 로터 블레이드의 방향으로 조절하는 것을 의미하는 것이 참조된다.
회전 속도 한계값의 도달 전에 블레이드 각도를 조절하는 이러한 제안에 의해 제안된 더 작은 팁 속도비가 구현될 수도 있다. 블레이드 각도의 이러한 변경에 의해 회전 속도는 감소할 수 있고, 이는 풍력이 동일할 때 팁 속도비의 감소를 일으킨다. 특히 제한된 모드의 경우에 블레이드 각도의 이러한 조절은 바람직하게 제 2 운전 특성 곡선에 맞춰지고 또는 제 2 운전 특성 곡선은 블레이드 각도의 이러한 조기 조절에 맞춰진다. 블레이드 각도의 조절과 해당하는 제 2 운전 특성 곡선의 이러한 조합에 의해, 감소한 정격 회전 속도 및 음력 레벨이 변하지 않도록 또는 초과되지 않도록, 정격 회전 속도의 감소 시 존재하는 전력, 즉 생성 가능한 전력이 증가하도록 그리고 사전 설정값의 준수에도 불구하고 수율 증가가 달성될 수 있도록 운전 제어가 수정되는 사상도 특히 양호하게 실현될 수 있다.
다른 실시예에 따라, 정상 운전 모드로 풍력 발전 설비의 운전 시 제 1 기준 풍속까지 또는 제 1 기준 회전 속도의 도달까지 블레이드 각도는 일정한 값을 갖고, 이어서 풍속이 더 커질수록 또는 회전 속도가 더 증가할수록 그리고 풍속에 따라서 또는 회전 속도에 따라서 블레이드 각도가 커지는 것이 제안된다. 제한된 모드로 풍력 발전 설비의 운전 시, 물론 제 2 기준 풍속 또는 제 2 기준 회전 속도에 대해, 동일한 내용이 제안된다. 이 경우, 제 1 기준 풍속은 제 2 기준 풍속보다 크고 또는 제 1 기준 회전 속도는 제 2 기준 회전 속도보다 큰 것이 제안된다. 이로써, 정상 운전 모드에서도 이미 부분 부하 범위에서 블레이드 각도가 조절될 수 있으며, 제한된 모드에서 블레이드 각도의 조절은 더 이전에 이루어지는 것이 제안된다. 특히 이로써, 정상 운전 모드에서 추가로 가능한 한 길게 또는 적어도 약간 더 길게 최적의 운전이 블레이드 조절 없이 실시되는 한편, 제한된 모드의 경우에, 미리 정해진 한계, 특히 회전 속도 한계값을 제어하기 위해 그리고 한계에도 불구하고 가능한 한 높은 수율을 달성하기 위해, 이미 조기에 이러한 최적의 운전이 중단되는 것이 이루어진다.
다른 실시예에 따라, 제 1 운전 특성 곡선은, 정격 전력을 갖는 운전점으로 풍력 발전 설비를 안내하도록 준비되고, 이러한 운전점 이전에 또는 이러한 운전점까지의 섹션에서 제 1 전력 구배(dP/dn)를 갖는 것이 제안된다. 유사하게 제 2 운전 특성 곡선에 대해, 상기 제 2 운전 특성 곡선은, 정격 전력과 비교해서 저감된 전력을 갖는 저감 운전점으로 풍력 발전 설비를 안내하도록 준비되고, 이러한 저감 운전점 이전에 또는 이러한 운전점까지의 섹션에서 제 2 전력 구배(dP/dn)를 갖는 것이 제안된다. 이러한 2개의 전력 구배는 따라서 회전 속도의 변동에 대한 전력의 변동, 즉 회전 속도 증가에 대한 전력 증가를 나타낸다. 수학적으로 이는 dP/dn으로 표시될 수 있고, 이 경우 P는 전력이고, n은 회전 속도이다.
이를 위해, 2개의 전력 구배가 동일한 것이 제안된다. 따라서 2개의 운전 특성 곡선은 상이한 운전점들, 즉 정격 전력을 갖는 운전점 또는 저감된 전력을 갖는 저감 운전점을 트리거하지만, 그럼에도 불구하고 동일한 전력 구배를 갖는다. 따라서 2개의 운전 특성 곡선은 유사한 방식으로 각각 운전점에 도달할 수 있는 것이 구현될 수 있다. 이 경우 바람직하게는 제 2 운전 특성 곡선은 제 2 전력 구배로서 제 1 전력 구배를 넘겨받고, 제 1 운전 특성 곡선, 즉 정상 운전 모드의 기본적인 설비 제어는 이로써 제 2 운전 특성 곡선에 전용된다. 따라서 제 2 운전 특성 곡선의 저감 운전점에도 불구하고 제 1 운전 특성 곡선의 유사한 제어가 적용될 수 있다.
물론 여기에서, 예를 들어 제 2 전력 구배가 제 1 전력 구배와 예컨대 10%의 차이를 갖는 변형예들이 제공될 수도 있다. 전술한 전력 구배들이 동일하지만, 작은 편차가 있는 경우, 그럼에도 불구하고 여전히, 적어도 부분적으로 기본적인 사상은 달성될 수 있는 것이 제안된다.
바람직하게 방법은, 부분 부하 운전 모드에서 풍력 발전 설비를 제어하기 위해 회전 속도-전력 제어기를 이용해서 풍력 발전 설비에 의해 생성될 전력(P)이 검출된 회전 속도(n)에 따라서 미리 정해지고, 이러한 미리 정해진 전력을 조절하기 위해, 회전 속도-전력 제어기에 의해 미리 정해진 전력은 풍력 발전 설비의 전력 조절 수단에 제공되는 것을 특징으로 한다.
이 경우 특히, 회전 속도와 전력 사이의 확실한 관계를 미리 지정하는 회전 속도-전력 특성 곡선이 저장된다. 검출된 회전 속도에 따라 상기 회전 속도-전력 제어기는 전력 조절 수단에 의해 조절된 전력을 출력한다. 전력 조절 수단은 예를 들어 타려식 동기 발전기의 여자 전류의 조절을 위한 조절 수단일 수 있다. 조절된 전력의 환원은 제공되지 않는다. 오히려 상기 회전 속도-전력 제어기는, 회전 속도-전력-운전점이 생기게 한다. 전력의 변동은 예컨대 로터의 역토크에도 영향을 미치므로, 상기 로터는 변동 전보다 심하거나 약하게 제동되고, 이는 또한 회전 속도에 영향을 미친다.
또한 이를 위해, 전력-블레이드 각도 제어기를 이용해서 조절될 블레이드 각도는 회전 속도-전력 제어기에 의해 미리 정해진 전력에 따라서, 또는 전력 조절 수단에 의해 조절된 전력에 따라서 미리 정해지며, 이와 같이 미리 정해진 블레이드 각도는 로터 블레이드의 조절을 위해 풍력 발전 설비의 블레이드 조절 유닛들에 제공되는 것이 제안된다. 이를 위해 전력-블레이드 각도 제어기에 전력-블레이드 각도 특성 곡선이 저장될 수 있어서, 각각의 입력된 전력값에 대해 특성 곡선에 의해 확실하게 저장된 관계에 따라 블레이드 각도가 출력된다. 이러한 특성 곡선은, 더 작은 전력값들의 경우에 블레이드 각도들이 변경되지 않고, 전력값들이 더 높은 경우에야 블레이드 각도가 변경되도록 구성될 수 있다.
이 경우 회전 속도-전력 제어기에 의해 미리 정해진 전력이 입력 변수로서 사용되면, 회전 속도-전력 제어기와 조합으로도 회전 속도와 블레이드 각도 사이의 명확한 관계가 형성될 수 있다. 실제로 조절된 전력이 사용되면, 이로 인해 전력 조절의 동적 특성은 블레이드 각도 설정값의 동적 특성에도 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 실시예에 따르면, 회전 속도-전력 제어기에 정상 운전 모드를 위한 제 1 회전 속도-전력 특성 곡선과 저감 모드를 위한 제 2 회전 속도-전력 특성 곡선이 저장되어 운전 모드에 따라 선택되며, 전력 블레이드 각도 제어기에는 정상 운전 모드를 위한 제 1 전력-블레이드 각도 특성 곡선과 저감 모드를 위한 제 2 전력-블레이드 각도 특성 곡선이 저장되어 운전 모드에 따라 선택되는 것이 제안된다. 따라서 이 경우 전술한 바와 같이, 2개의 제어기를 위한 특성 곡선들이 저장된다.
정상 운전 모드와 저감 모드 사이에서 선택하기 위해, 2개의 작동 모드에 대해 2개의 제어기에 각각의 특성 곡선이 저장된다. 2개의 제어기의 특성 곡선 또는 2개의 제어기 중 하나의 제어기의 특성 곡선들은 부분적으로도 일치할 수 있다. 정상 운전 모드와 저감 모드 사이에서의 선택을 위해 2개의 각 제어기에서 해당하는 특성 곡선만이 선택되면 된다. 바람직하게는, 추가로 다른 운전 모드들이 구현되어야 하는 경우에, 다른 특성 곡선들이 저장된다.
본 발명에 따라 또한, 조절 가능한 블레이드 각도를 갖는 로터 블레이드를 가진 로터를 포함하며 전술한 실시예들 중 적어도 하나의 실시예에 따른 방법으로 운전되는 풍력 발전 설비가 제안된다. 특히 풍력 발전 설비에서 운전 제어가 실행되며, 상기 운전 제어는 전술한 실시예들 중 하나의 실시예에 따른 적어도 하나의 방법에 따라 작동한다.
바람직하게 풍력 발전 설비는, 상기 풍력 발전 설비가 회전 속도-전력 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 풍력 발전 설비에 의해 생성될 전력(P)을 검출된 회전 속도에 따라서 미리 정하도록 준비되고, 상기 풍력 발전 설비는 전력 조절 수단을 포함하고, 상기 전력 조절 수단은 회전 속도-전력 제어기에 의해 미리 정해진 전력을 조절하도록 준비되는 것을 특징으로 한다. 또한, 풍력 발전 설비는 이러한 실시예에 따라 전력-블레이드 각도 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 조절될 블레이드 각도를 회전 속도-전력 제어기에 의해 미리 정해진 전력에 따라서 조절하도록, 또는 전력 조절 수단에 의해 조절된 전력에 따라서 미리 지정하도록 준비되고, 상기 풍력 발전 설비는 블레이드 조절 유닛들을 포함하고, 상기 조절 유닛들은 로터 블레이드의 미리 정해진 블레이드 각도를 조절하도록 준비되는 것을 특징으로 한다. 전력 조절과 블레이드 각도 조절은, 방법과 관련해서 전술한 바와 같이, 풍력 발전 설비의 상기 요소들에 의해 실시될 수 있다.
실시예에 따라 풍력 발전 설비는, 회전 속도-전력 제어기에 정상 운전 모드를 위한 제 1 회전 속도-전력 특성 곡선 및 저감 모드를 위한 제 2 회전 속도-전력 특성 곡선이 저장되어 운전 모드에 따라 선택되며, 전력 블레이드 각도 제어기에 정상 운전 모드를 위한 제 1 전력-블레이드 각도 특성 곡선과 저감 모드를 위한 제 2 전력-블레이드 각도 특성 곡선이 저장되어 운전 모드에 따라 선택되는 것을 특징으로 한다. 이로써, 정상 운전 모드 또는 전력 저감 운전 모드의 선택은 간단하게 해당하는 특성 곡선의 선택에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 복수의 풍력 발전 설비를 포함하는 풍력 발전 단지가 제안되고, 상기 풍력 발전 설비들 중 적어도 하나의 풍력 발전 설비는 실시예에 따라 전술한 바와 같이 운전되고, 특히 전술한 운전 제어를 실행하는 것이 제안된다.
풍력 발전 단지에서도, 상기 풍력 발전 단지는 예를 들어 거주지 근처에 설치되어 제한된 소음 방출이 고려되어야 하는 경우가 있을 수 있다. 그러한 경우에 특히 중요한 것은, 각각의 풍력 발전 설비의 수율이 높아서, 수율의 전술한 개선이 이루어지는 것이다. 특히 풍력 발전 단지는, 모든 풍력 발전 설비가 공동의 그리드 접속점을 통해 전기 공급 그리드 내로 전력을 공급하는 풍력 발전 단지이다. 수율 증가, 즉 특히 전력 증가에 의해 그리드 안정화가 달성될 수도 있고 또는 그리드 불안정화가 저지될 수 있다. 예를 들어 풍력 발전 단지 전체 또는 풍력 발전 단지의 적어도 복수의 풍력 발전 설비의 경우에 야간의 소음 저감이 요구되면, 이는 큰 전력 감소를 야기할 수 있다. 예를 들어 모든 풍력 발전 설비가 특정한 시간에 전력을 줄여야 하는 경우에, 이러한 전력 저감이 이루어지고 공동 그리드 접속점을 통한 공동의 공급에 의해 전기 공급 그리드에서 인지될 수 있다. 이 경우 수율 증가로 인해 동시에, 또한 전력 저감이 현저히 약해지는 것을 달성할 수 있다.
제안된 해결 방법은, 상이한 운전 특성 곡선으로 운전될 수 있는, 회전 속도 가변형의, 피치 제어식 풍력 발전 설비에서 실현될 수 있고, 이 경우 바람직하게는 각각의 운전 특성 곡선에 고유의 피치 특성 곡선이 관련된다.
본 발명에 따른 해결 방법에 의해, 필수적인 최대 음력 레벨을 초과하지 않도록 하기 위해, 풍력 발전 설비가 전력 최적화 모드, 즉 정상 운전 모드와 달리, 저감된 정격 전력과 회전 속도로 운전될 때, 회전 속도 가변형의, 피치 제어식 풍력 발전 설비의 특히 연간 수율의 증가가 달성된다.
본 발명은 계속해서 첨부된 도면과 관련해서 실시예들을 참고로 설명된다.
도 1은 풍력 발전 설비를 도시한 사시도.
도 2는 풍력 발전 단지를 도시한 개략도.
도 3은 다양한 운전 특성 곡선들을 대조하여 도시한 도면.
도 4는 팁 속도비와 블레이드 각도의 다양한 곡선을 대조하여 도시한 도면.
도 5는 2개의 전력 곡선을 비교하여 도시한 도면.
도 6은 풍속에 따라서 달성 가능한 연간 수율의 증가를 도시한 도면.
도 7은 부분 부하 범위에서 풍력 발전 설비의 운전을 위한 제어 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 1은 타워(102)와 나셀(104)을 포함하는 풍력 발전 설비(100)를 도시한다. 나셀(104)에 3개의 로터 블레이드(108)와 스피너(110)를 가진 로터(106)가 배치된다. 로터(106)는 작동 시 풍력에 의해 회전 운동하고, 이로 인해 나셀(104) 내의 전기 발전기를 구동한다.
도 2는 동일하거나 상이할 수 있는, 예를 들어 3개의 풍력 발전 설비(100)를 포함하는 풍력 발전 단지(112)를 도시한다. 3개의 풍력 발전 설비(100)는 따라서 기본적으로 풍력 발전 단지(112)의 임의의 개수의 풍력 발전 설비를 대표한다. 풍력 발전 설비들(100)은 그것의 전력, 즉 특히 생성된 전류를 발전 단지 전력 그리드(114)를 통해 제공한다. 이 경우 개별 풍력 발전 설비들(100)의 각각의 생성된 전류 또는 전력이 가산되며, 일반적으로 변압기(116)가 제공되고, 상기 변압기는 단지 내의 전압을 승압하여, 일반적으로 PCC라고도 하는 공급점(118)에서 공급 그리드(120) 내로 공급할 수 있다. 도 2는 풍력 발전 단지(112)의 개략도만을 도시하며, 물론 제어부가 존재하지만, 상기 도면은 예를 들어 제어부를 도시하지 않는다. 예를 들어 발전 단지 그리드(114)는 다르게 형성될 수도 있고, 상기 그리드 내에, 다른 실시예를 들자면, 각각의 풍력 발전 설비(100)의 출력부에 예를 들어 또한 변압기가 제공된다.
도 3은 풍력 발전 설비의 예에 따른 다양한 운전 특성 곡선을 도시한다. 특성 곡선들은 회전 속도에 대해 기재된다. 이러한 운전 특성 곡선들은 이로써 풍력 발전 설비의 출력 전력(Pel)과 여기에서 전체 도면이 기초하는 기어리스형 풍력 발전 설비에서 발전기 회전 속도에 상응하는 로터 회전 속도 사이의 함수 관계를 나타낸다. 전력 최적의 운전 모드, 즉 정상 운전 모드의 기초가 하는 특성 곡선은 도 3에서 P1로 표시된다. 따라서 이러한 특성 곡선은 제 1 운전 특성 곡선이다. 허브 높이에서 풍속에 대해 예측된 음력 레벨에 해당하는 전력 저감 운전 모드가 존재하는 운전 특성 곡선은 Ps로서 표시된다. 이러한 운전 특성 곡선 Ps의 경우에, 감소된 정격 회전 속도가 존재하고, 이러한 정격 회전 속도에서 예측 음력 레벨이 준수된다.
이러한 2개의 운전 특성 곡선(P1, Ps)은, 운전 특성 곡선 Ps가 보다 조기에 끝나고, 그 직전에, 감소한 정격 회전 속도를 초과하지 않도록 하기 위해, 운전 특성 곡선 P1을 아래쪽으로 벗어나는 점을 제외하고, 실질적으로 동일하다.
이러한 비교 곡선(Ps)과 달리 운전 특성 곡선(P2)이 제안되고, 상기 운전 특성 곡선은 본 발명에 따른 제 2 운전 특성 곡선이고 따라서 제한된 모드에 관련된다. 상기 특성 곡선의 경우에, 이미 회전 속도가 낮을 때, 운전 특성 곡선(P1)과 동일한 구배 dPel/dn에 따라, 회전 속도의 감소 시 조사된 풍력 발전 설비 내에 설치된 발전기의 저감된, 최대로 달성 가능한 정격 전력에 도달하기 위해, 특성 곡선 P1 및 전력 최적의 부분 부하 팁 속도비도 벗어난다.
따라서 도 3에서, 제 2 운전 특성 곡선(P2)은 특정한 회전 속도 범위부터 제 1 운전 특성 곡선보다 높은 전력을 나타내는 것을 알 수 있다.
이러한 제 2 운전 특성 곡선(P2)은 따라서 전술한 지점에서, 정격 운전점(NO)보다 작은 전력을 갖지만, 저감된 비교 운전점(rOs)보다 훨씬 큰 전력을 갖는 저감 운전점(rO)을 트리거하기 위해, 제 1 운전 특성 곡선(P1)을 벗어난다.
도 3에서 또한, 제 1 운전 특성 곡선(P1) 및 제 2 운전 특성 곡선(P2)은 제 1 회전 속도 범위(310)에서 일치하고, 제 2 회전 속도 범위(320)에서 일치하지 않으며, 제 2 회전 속도 범위에서 제 2 운전 특성 곡선이 존재할 경우에, 더 큰 전력값을 갖고 운전 제어를 위해 더 큰 전력값으로 미리 지정하는 것을 알 수 있다.
도 4는 먼저 3개의 팁 속도비(λ1,λ2 및 λs)를 도시한다. 이러한 팁 속도비들은 m/s의 풍속(v)에 대해 기재된다. 또한, 제 1 운전 특성 곡선 및 제 2 운전 특성 곡선에 대해 블레이드 각도들(γ1,γ2)이 표시된다. 도 4는 이로써 상이한 특성 곡선들로 풍력 발전 설비의 운전 시 팁 속도비 곡선들과 블레이드 각도 곡선들을 도시한다.
팁 속도비들의 도시된 곡선들에서, 풍력 발전 설비의 본 발명에 따라 제안된 운전에 의해 풍속이 더 작을 때 이미 최적의 팁 속도비를 벗어나는 것을 알 수 있다. 이때 풍력 발전 설비는 정격 풍속에 도달할 때까지 정상 운전 모드의 경우보다 작은 팁 속도비를 갖는다. 특히, 특정한 풍속에서 특성 곡선(λ2)에 따른 팁 속도비는 안정기를 끝내고, 다른 팁 속도비 곡선들에 비해, 특히 정상 운전 모드의 팁 속도비 곡선(λ1)에 비해 항상 더 작은 값을 갖는 것을 알 수 있다. 팁 속도비(λs)에 비해 그리고 비교 특성 곡선으로서 제시된 도 3에 따른 운전 특성 곡선(Ps)과 달리, 제안된 해결 방법의 팁 속도비(λ2)는 더 작다.
또한, 도 4에 각도 곡선들이 도시되고, 따라서 제 2 운전 특성 곡선의 경우 해당하는 블레이드 각도(γ2)는 풍속이 작을 때 이미 증가하고, 이로써 도 3에 도시된, 상응하게 조기에 정상 운전 모드의 제 1 특성 곡선(P1)을 벗어나는 제 2 특성 곡선(P2)도 뒷받침된다.
정상 운전 모드는 그 블레이드 각도(γ1)를 이미 부분 부하 운전 모드에서도, 즉 부분 부하 범위에서, 그러나 풍속이 저감 모드 시보다 높은 경우에야 변경한다. 저감 모드의 블레이드 각도는 따라서 정상 운전 모드의 블레이드 각도보다 훨씬 일찍 변경된다.
제안된 해결 방법의 중요한, 적어도 바람직한 요소는 따라서, 피치 특성 곡선의 변경도 운전 특성 곡선의 변경을 수반한다는 것이다. 피치 특성 곡선으로서 설비 제어부에 저장된 출력 전력(Pel)과 로터 블레이드의 피치각, 즉 이 경우 γ1 또는 γ2 사이의 관계가 표시된다. 따라서 피치 특성 곡선은 조정되어야 하는데, 그 이유는 그렇지 않으면 제 2 운전 특성 곡선에 따라 운전 시 팁 속도비의 제안된 감소 또는 결과적인 감소의 경우에 로터 블레이드에서 기류 이탈이 예상될 수 있기 때문이다. 이러한 기류 이탈은 전력을 감소시키고 음향 레벨을 높이는 작용을 할 수 있다. 따라서 바람직하게 제 2 운전 특성 곡선뿐만 아니라, 제 2 피치 특성 곡선도 제안된다.
따라서, 예시적으로 도 4에 도시된, 피치 특성 곡선들, 즉 블레이드 각도(γ1, γ2 )의 곡선들이 제안된다. 거기에서, 저감 모드를 위한 설비의 피칭이 훨씬 더 작은 풍속에서 시작되고, 풍력 발전 설비는 훨씬 더 높은 피치각들로 운전되는 것을 명확하게 알 수 있다. 블레이드 각도와 피치각, 또는 간단하게 피치는 동의어로 사용될 수 있는 것이 참조된다. 따라서 피치 특성 곡선은 블레이드 각도 특성 곡선이기도 하다.
도 5와 도 6은 비교 운전 특성 곡선에 의한, 즉 도 3의 Ps에 따른 그리고 도 3에 따라 제안된 제 2 운전 특성 곡선 P2에 따른 전력 곡선 및 연간 수율을 도시한다.
도 5에는 이를 위해, 제안된 제 2 운전 특성 곡선에 따른 전력(P2) 및 비교 운전 특성 곡선에 따른 전력(Ps)이 표시된다. 기호들은 도 3의 기호들과 일치하는데, 그 이유는 두 경우에 해당하는 전력(P2 또는 Ps)은, 상이한 종속성에 대해서만, 즉 도 3의 회전 속도(n) 및 도 5에 따른 풍속(v)에 대해서만 도시되기 때문이다. 도 5는 제 2 운전 특성 곡선(P2)의 달성 가능한 전력 획득을 매우 명확하게 도시한다.
상응하게 도 6에는, 제 2 운전 특성 곡선에 대해 대략 예측된 연간 수율 E2 또는 비교 운전 특성 곡선에 대한 연간 수율 Es가 표시된다. 제안된 새로운 제 2 운전 특성 곡선에 따라 설비의 운전 시 도 5의 전력 곡선 및 도 6의 연간 수율에서 증가분이 명확하게 제시된다. 조사된 풍력 발전 설비의 예시적인 경우에, 풍력의 레일리(Rayleigh) 분포의 가정 하에 7.5 m/s의 평균 연간 풍속에서 약 30%의 규모로 연간 수율의 증대가 이루어질 수 있었다.
도 7은 부분 부하 범위에서 풍력 발전 설비(100)를 운전하기 위한 제어 구조(70)를 개략적으로 도시한다. 상기 구조는 회전 속도-전력 제어기(72)를 포함하고, 상기 제어기는 풍력 발전 설비(100)에 의해 생성될 전력(P)을, 검출된 회전 속도(n), 즉 실제-회전 속도에 따라 미리 지정한다. 이를 위해 상기 전력값(P)은 전력 조절 수단(74)에 전달되고, 상기 전력 조절 수단은 여기에서 블록(74)으로 개략적으로만 표시된다.
이러한 전력 조절 수단은 예를 들어 여자 전류를 조절하기 위한 전류 조절기일 수 있거나, 이러한 것을 포함할 수 있다. 전력 조절 수단(74)은, 예를 들어 또는 추가로, 제어식 정류기에 의해 또는 후방에 배치된 승압 컨버터에 의해 구현될 수도 있다. 전력 조절 수단(74)은 여기에서 마찬가지로 개략적으로만 도시된 풍력 발전 설비(100)의 부분이다.
전력 조절 수단(74)은 미리 정해진 전력(P)을 조절하여 그로부터, 또한 풍력에 의존해서 회전 속도(n 또는 nist)를 얻고, 상기 회전 속도는 회전 속도-전력 제어기(72)로 피드백된다.
미리 정해진 전력(P)은 또한 전력-블레이드 각도 제어기(76)에 입력되고, 이에 의존해서 상기 제어기는 블레이드 각도(γ)를 미리 정한다. 전력-블레이드 각도 제어기(76)는 회전 속도-전력 제어기(72)에 의해 미리 정해진 전력(P)에 따라서 조절될 블레이드 각도(γ)를 결정한다. 이와 같이 결정된 블레이드 각도(γ)는 블레이드 조절 유닛들(78)에 전달되고, 상기 조절 유닛들은 풍력 발전 설비(100)의 부분이고 상기 조절 유닛들 중 여기에는 하나의 블레이드 조절 유닛(78)만이 대표적으로 표시된다. 이 경우 상기 조절 유닛은 로터 블레이드의 미리 정해진 블레이드 각도를 조절한다.
회전 속도-전력 제어기(72) 및 전력-블레이드 각도 제어기(76)는 즉 정상 운전 모드와 저감 모드에 대해 각각 2개의 특성 곡선을 갖고, 이는 블록 표시 내에 각각 도시된다. 이러한 작동 모드 중 하나만이 선택되면, 2개의 제어기, 즉 회전 속도-전력 제어기(72) 및 전력-블레이드 각도 제어기(76)에서 해당하는 특성 곡선이 선택된다.
제어 구조(70)의 이러한 제어 경로의 안정성의 점검은 경우에 따라서 공개된 제어 기술적인 방법, 예컨대 고조파 밸런스 방법에 의해 실시될 수 있다. 이를 위해 전술한 바와 같은 조사를 시뮬레이션으로 수행하는 것이 고려된다.

Claims (15)

  1. 조절 가능한 블레이드 각도를 갖는 로터 블레이드(108)를 가진 로터(106)를 포함하는 풍력 발전 설비(100)를 운전하기 위한 방법으로서, 상기 풍력 발전 설비(100)는,
    - 설비 특정적인 최대 전력을 출력하기 위해 전부하 운전 모드로 운전되고,
    - 상기 설비 특정적인 최대 전력까지 더 작은 전력을 출력하기 위해 부분 부하 운전 모드로 운전되고,
    상기 풍력 발전 설비(100)는 부분 부하 운전 모드에서 선택적으로 정상 운전 모드 또는 제한된 모드로 작동하고, 각각의 운전 특성 곡선이 기초가 되고, 상기 운전 특성 곡선은 상기 로터(106)의 회전 속도(n)와 출력될 전력 사이의 관계를 미리 지정하며,
    - 정상 운전 모드로의 상기 풍력 발전 설비(100)의 운전을 위해 제 1 운전 특성 곡선이 제공되고,
    - 제한된 모드로의 상기 풍력 발전 설비(100)의 운전을 위해 적어도 하나의 제 2 운전 특성 곡선이 제공되고,
    - 상기 제 2 운전 특성 곡선은 적어도 하나의 회전 속도 범위에 대해 그와 같은 회전 속도 범위의 제 1 운전 특성 곡선보다 높은 전력을 제공하는 것인 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 정상 운전 모드를 위해 제 1 전력-블레이드 각도 특성 곡선이 제공되고, 저감 모드를 위해 제 2 전력-블레이드 각도 특성 곡선이 제공되고, 정상 운전 모드에서 제 1 전력-블레이드 각도 특성 곡선은 제 1 운전 특성 곡선과 함께 선택되고, 제한된 모드에서 제 2 전력-블레이드 각도 특성 곡선은 제 2 운전 특성 곡선과 함께 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 제 1 전력-블레이드 각도 특성 곡선 및 제 2 전력-블레이드 각도 특성 곡선은, 프로파일 받음각이 예정된 값을 초과하지 않도록 미리 정해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 부분 부하 운전 모드에서
    - 적어도 제 1 회전 속도 범위 및 제 2 회전 속도 범위가 제공되고,
    - 제 1 회전 속도 범위(310)는 제 1 범위 회전 속도 미만의 회전 속도들을 포함하고,
    - 제 2 회전 속도 범위(320)는 상기 제 1 범위 회전 속도 이상의 회전 속도들을 포함하고,
    - 제 1 회전 속도 범위에서 제 1 운전 특성 곡선과 제 2 운전 특성 곡선은 일치하고, 제 2 회전 속도 범위에서 제 2 운전 특성 곡선은 제 1 운전 특성 곡선에서 벗어나서, 상기 제 2 운전 특성 곡선은 동일한 회전 속도값들에 대해, 그과 같은 회전 속도값들에 대한 제 1 운전 특성 곡선보다 큰 전력값들을 각각 미리 지정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제한된 모드에서 회전 속도는 미리 정해진 회전 속도 한계값을 초과해서는 안 되고, 제 2 운전 특성 곡선은 상기 회전 속도 한계값까지만 제공되고, 제 2 운전 특성 곡선은 상기 회전 속도 한계값 미만의 회전 속도들에 있어서 제 1 운전 특성 곡선보다 높은 전력을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 정상 운전 모드 및 제한된 모드는 각각 풍속에 따른 팁 속도비(λ)의 곡선에 의해 특징되고, 정상 운전 모드의 팁 속도비의 곡선은 제한된 모드의 팁 속도비의 곡선의 상부에 적어도 부분적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 제한된 모드를 위해 회전 속도 한계값의 도달 전에 블레이드 각도의 조절이 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 정상 운전 모드로의 풍력 발전 설비의 운전 시 제 1 기준 풍속까지 또는 제 1 기준 회전 속도의 도달까지 블레이드 각도는 일정한 값을 갖고 이어서 풍속이 더 커질수록 또는 회전 속도가 더 증가할수록 그리고 풍속 또는 회전 속도에 따라서 블레이드 각도는 커지며,
    - 제한된 모드로의 풍력 발전 설비의 운전 시 제 2 기준 풍속까지 또는 제 2 기준 회전 속도의 도달까지 블레이드 각도는 일정한 값을 갖고 이어서 풍속이 더 커질수록 또는 회전 속도가 더 증가할수록 그리고 풍속 또는 회전 속도에 따라서 블레이드 각도는 커지며,
    - 제 1 기준 풍속 또는 제 1 기준 회전 속도는 제 2 기준 풍속 또는 제 2 기준 회전 속도보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 제 1 운전 특성 곡선은, 정격 전력을 갖는 운전점으로 풍력 발전 설비를 안내하도록 준비되고, 상기 운전점 이전에 또는 상기 운전점까지의 섹션에서 회전 속도에 대해 제 1 전력 구배(dP/dn)를 갖고,
    - 제 2 운전 특성 곡선은, 정격 전력과 비교해서 저감된 전력을 갖는 저감 운전점으로 풍력 발전 설비를 안내하도록 준비되고, 상기 저감 운전점 이전에 또는 상기 저감 운전점까지의 섹션에서 회전 속도에 대해 제 2 전력 구배(dP/dn)를 갖고,
    - 상기 제 1 전력 구배 및 상기 제 2 전력 구배는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    부분 부하 운전 모드에서 풍력 발전 설비를 제어하기 위해,
    - 회전 속도-전력 제어기를 이용해서, 풍력 발전 설비에 의해 생성될 전력(P)이 검출된 회전 속도에 따라서 미리 정해지고,
    - 미리 정해지는 이러한 전력을 조절하기 위해, 회전 속도-전력 제어기에 의해 미리 정해진 전력은 풍력 발전 설비의 전력 조절 수단에 제공되고,
    - 전력-블레이드 각도 제어기를 이용해서, 조절될 블레이드 각도는 회전 속도-전력 제어기에 의해 미리 정해진 전력에 따라서, 또는 전력 조절 수단에 의해 조절된 전력에 따라서 미리 정해지며,
    - 미리 정해진 블레이드 각도는 로터 블레이드의 조절을 위해 풍력 발전 설비의 블레이드 각도 조절 유닛들에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    - 회전 속도-전력 제어기에, 정상 운전 모드를 위한 제 1 회전 속도-전력 특성 곡선과 저감 모드를 위한 제 2 회전 속도-전력 특성 곡선이 저장되어 운전 모드에 따라 선택되고,
    - 전력 블레이드 각도 제어기에, 정상 운전 모드를 위한 제 1 전력-블레이드 각도 특성 곡선과 저감 모드를 위한 제 2 전력-블레이드 각도 특성 곡선이 저장되어 운전 모드에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 조절 가능한 블레이드 각도를 갖는 로터 블레이드(108)를 가진 로터(106)를 포함하는 풍력 발전 설비(100)로서, 상기 풍력 발전 설비(100)는, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하도록 준비되는 것인 풍력 발전 설비.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 풍력 발전 설비는,
    - 풍력 발전 설비에 의해 생성될 전력(P)을 검출된 회전 속도에 따라서 미리 지정하도록 준비된 회전 속도-전력 제어기,
    - 회전 속도-전력 제어기에 의해 미리 정해진 전력을 조절하도록 준비된 전력 조절 수단,
    - 회전 속도-전력 제어기에 의해 미리 정해진 전력에 따라서, 또는 전력 조절 수단에 의해 조절된 전력에 따라서, 조절될 블레이드 각도를 미리 지정하도록 준비된 전력-블레이드 각도 제어기, 및
    - 로터 블레이드의 미리 정해진 블레이드 각도를 조절하도록 준비된 블레이드 조절 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비.
  14. 제 13 항에 있어서,
    - 회전 속도-전력 제어기에, 정상 운전 모드를 위한 제 1 회전 속도-전력 특성 곡선 및 저감 모드를 위한 제 2 회전 속도-전력 특성 곡선이 저장되어 운전 모드에 따라 선택되고,
    - 전력 블레이드 각도 제어기에, 정상 운전 모드를 위한 제 1 전력-블레이드 각도 특성 곡선과 저감 모드를 위한 제 2 전력-블레이드 각도 특성 곡선이 저장되어 운전 모드에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비.
  15. 복수의 풍력 발전 설비(100)를 포함하는 풍력 발전 단지(112)로서, 상기 풍력 발전 설비들 중 적어도 하나의 풍력 발전 설비(100)는 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따라 형성되는 것인 풍력 발전 단지.
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