KR20240047427A - 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법 및 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치 - Google Patents

풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법 및 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치 Download PDF

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펑 리
솽 징
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베이징 골드윈드 싸이언스 앤 크리에이션 윈드파워 이큅먼트 코.,엘티디.
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Abstract

풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법 및 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치가 개시된다. 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법은, 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분을 결정하는 것; 풍력 터빈의 로터가 제어 가능한 것인지 여부를 판단하는 것; 로터가 제어 가능한 것에 응답하여, 결정된 전력 증분을 기반으로 제1 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 제1 전력 증분을 생성하는 것; 로터를 제어하는 동시에 결정된 전력 증분을 기반으로 제2 전력 증분을 생성하는 것; 및 결정된 전력 증분을 기반으로 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 제3 전력 증분을 생성하는 것을 포함한다.

Description

풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법 및 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치
본 발명은 전반적으로 풍력 발전 기술분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법 및 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치에 관한 것이다.
전력망에서는 풍력 터빈이 계통 연계(grid-connected)될 때 1차 주파수 변조 능력을 갖출 것을 요구하는데, 다시 말하면, 전력망 주파수가 정격 주파수의 일정 범위를 초과하면, 전력망 주파수와 정격 주파수 간의 편차에 따라 상응한 전력 증분을 얻으며, 풍력 터빈은 현재 전력을 기초로 해당 전력 증분을 중첩하여 실해하여야 한다. 전력 응답이 도착한 후에는 풍속이 변동하더라도 전력은 안정적으로 유지되어야 하며 오차 대역을 초과해서는 안되는 바, 즉, 전력에 대한 폐쇄 루프 제어가 필요하다. 도 1은 종래의 주파수 변조 제어 흐름을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시된 주파수 변조 제어 흐름은 직접 구동 풍력 터빈을 예로 들었으나 다른 유형의 풍력 터빈에도 적용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 컨버터네트워크 측에서 전력망 주파수를 검출한 후, 전력 증분을 계산하고, 계산된 전력 증분을 기반으로 피치 시스템을 제어하여 필요한 전력 증분을 생성할 수 있다.
도 2는 주파수 변조 전력 계산 곡선을 도시하는 도면이다. 가로축은 전력망 주파수(f)를 나타내고, 세로축은 풍력 터빈 전력(P)을 나타낸다. f가 영점일 때, 정격 전력망 주파수(예를 들어, 50Hz)에 대응되며, 이때 세로축 전력(P)은 풍력 터빈의 현재 전력에 대응된다. 전력망 주파수가 ±0.2Hz를 초과하면, 풍력 터빈이 추가 전력 증분을 제공해야 한다. 예를 들어, f+0.7에서, 풍력 터빈이 추가로 -20% Pn(정격 전력)의 전력을 제공해야 한다.
정상 작동 과정에서 풍력 터빈은 최대 전력점 추적 상태(MPPT)에서 작업하며, 풍속과 전력은 일대일로 대응된다. 따라서, 피치 시스템을 제어하여 피치 동작을 수행함으로써 전력 제한 작동을 구현하여 풍력 터빈의 작동 상태가 MPPT에서 벗어나도록 할 수 있는 바, 즉, 풍속이 풍력 터빈의 실제 전력에 비해 과잉이 된다. 예를 들어, MPPT 작동 상태에서, 풍속이 10m/s인 바람은 풍력 터빈이 2000KW의 전력을 방출할 수 있도록 한다. 전력이 제한되면, 풍속이 10m/s인 바람은 풍력 터빈이 1000KW의 전력만 방출할 수 있도록 한다. 전력 제한 조작을 이용함으로써, 풍력 터빈은 전력망 주파수에 양의 편차가 발생할 때 대응되는 전력 증분을 수행할 수 있다. 그러나, 전력망 주파수에 음의 편차가 발생할 때 풍력 터빈이 MPPT에서 작동하면, 풍력 터빈은 더 많은 전력을 증가시킬 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 일반적인 방법은 정상 작동 시 풍력 터빈을 비 MPPT에서 작동하도록 하는 바, 즉, 실시간으로 전력의 일부를 남겨둔다. 이에 따라 주파수에 음의 편차가 발생하면 피치 시스템을 제어하여 피치 동작을 수행하여, 남겨둔 전력 중 일부를 방출하여 전력 증가의 목적을 달성한다. 도 3은 풍력 터빈이 전력 중 일부를 남겨두는 작동 과정을 도시하는 도면이다.
그러나, 전력의 일부를 남겨두는 이러한 해결수단은 발전량의 지속적인 손실을 초래하고, 이득에 심각한 영향을 미치게 된다. 한편, 종래의 해결수단은 피치 동작으로 주파수 변조를 수행하는데, 피치 응답이 느리므로 주파수 변조 응답 성능이 저하된다. 응답 시간은 5s 에 달할 수 있다. 정상 상태 작동 기간에, 풍속 변동이 빠르면, 주파수 변조 응답이 느려 전력이 오차 대역을 벗어날 수 있다.
본 발명의 실시예는 주파수 변조 응답 속도를 향상시키고 온 그리드 전력의 안정성을 유지할 수 있는 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법 및 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치를 제공한다.
하나의 전반적인 양태에서, 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법을 제공하는 바, 상기 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법은 전력망 주파수의 변화가 검출된 것에 응답하여, 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분을 결정하되, 상기 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템은 풍력 터빈 및 풍력 터빈에 연결된 에너지 저장 장치를 포함하는 것; 풍력 터빈의 로터가 제어 가능한 것인지 여부를 판단하는 것; 풍력 터빈의 로터가 제어 가능한 것으로 판단된 것에 응답하여, 결정된 전력 증분을 기반으로 제1 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 풍력 터빈의 로터를 제어하여 제1 전력 증분을 생성하는 것; 풍력 터빈의 로터를 제어하는 동시에 결정된 전력 증분을 기반으로 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 풍력 터빈의 피치 시스템 양자를 제어하여 제2 전력 증분을 생성하는 것; 및 풍력 터빈의 로터에 대한 제어가 기설정된 지속 시간에 도달한 것에 응답하여, 풍력 터빈의 로터에 대한 제어를 중지하고, 결정된 전력 증분을 기반으로 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 제3 전력 증분을 생성하는 것을 포함하되, 상기 기설정된 지속 시간은 제2 전력 증분이 정상 상태에 도달하는 데 필요한 지속 시간이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치를 제공하는 바, 상기 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치는 전력망 주파수의 변화가 검출된 것에 응답하여, 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분을 결정하도록 구성되되, 상기 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템은 풍력 터빈 및 풍력 터빈에 연결된 에너지 저장 장치를 포함하는 전력 증분 결정 유닛; 풍력 터빈의 로터가 제어 가능한 것인지 여부를 판단하도록 구성된 로터 검출 유닛; 풍력 터빈의 로터가 제어 가능한 것으로 판단된 것에 응답하여, 결정된 전력 증분을 기반으로 제1 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 풍력 터빈의 로터를 제어하여 제1 전력 증분을 생성하도록 구성된 로터 제어 유닛; 및 풍력 터빈의 로터를 제어하는 동시에, 결정된 전력 증분을 기반으로 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 풍력 터빈의 피치 시스템 양자를 제어하여 제2 전력 증분을 생성하도록 구성된 에너지 저장 및 피치 제어 유닛;을 포함하되, 풍력 터빈의 로터에 대한 제어가 기설정된 지속 시간에 도달한 것에 응답하여, 로터 제어 유닛은 풍력 터빈의 로터에 대한 제어를 중지하도록 구성되고; 에너지 저장 및 피치 제어 유닛은 결정된 전력 증분을 기반으로 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 제3 전력 증분을 생성하도록 구성되며; 여기서, 상기 기설정된 지속 시간은 제2 전력 증분이 정상 상태에 도달하는 데 필요한 지속 시간이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 컨트롤러를 제공하는 바, 상기 컨트롤러는 프로세서; 및 컴퓨터 프로그램이 저장된 메모리를 포함하고, 상기 컴퓨터 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 경우, 전술한 바와 같은 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법이 구현된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템을 제공하는 바, 상기 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템은 풍력 터빈; 풍력 터빈에 연결된 에너지 저장 장치; 및 전술한 바와 같은 컨트롤러를 포함한다.
본 발명의 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법 및 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치에 따르면, 주파수 변조 시, 먼저 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 풍력 터빈의 로터를 제어하여 전력 증분을 생성함으로써 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 아울러, 로터의 지원 시간이 제한되어 있으므로, 로터에 대한 제어 해제로 인한 풍력 터빈의 온 그리드 전력 변동을 방지하기 위해, 이와 동시에, 에너지 저장 장치를 제어하거나 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 추가 전력 증분을 생성할 수 있다. 아울러, 로터에 대한 제어가 해제된 후, 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치를 제어하거나 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 전력 증분을 생성하여, 풍력 터빈의 온 그리드 전력의 안정성을 유지할 수 있다. 이 밖에, 로터가 제어 불가능한 경우, 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 직접 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 전력 증분을 생성함으로써, 에너지 저장 장치에 대한 제어를 통해 응답 속도를 향상시키고, 전력 안정성을 유지하며, 피치 시스템에 대한 제어를 통해 전력 안정성을 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예의 상기 목적과 다른 목적 및 특징은 실시예를 예시하는 첨부 도면과 함께 설명되는 아래 설명을 통해 더욱 명확해질 것이다. 여기서,
도 1은 종래의 주파수 변조 제어 흐름을 도시하는 도면이다.
도 2는 주파수 변조 전력 계산 곡선을 도시하는 도면이다.
도 3은 풍력 터빈이 전력의 일부를 남겨두는 작동 과정을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법의 원리를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 제1 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통한 풍력 터빈의 로터에 대한 제어를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법을 도시하는 응답 곡선도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치를 도시하는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러를 도시하는 블록도이다.
아래 구체적인 실시형태는 독자가 본 명세서에 설명된 방법, 기기 및/또는 시스템에 대한 전반적인 이해를 얻는 데 도움이 되도록 제공된다. 그러나 본 발명의 개시를 이해한 다음, 본 명세서에 설명된 방법, 기기 및/또는 시스템의 다양한 변경, 수정 및 균등물이 명백해질 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 동작의 순서는 단지 예시일 뿐, 본 명세서에 설명된 순서에 한정되지 않으며, 본 발명의 개시를 이해하면 특정 순서로 발생되어야 하는 동작을 제외하고는 그러한 변경이 명백해 질 것이다. 이 밖에, 당업계에 알려진 구성에 대한 설명은 보다 명확하고 간결함을 위해 생략될 수 있다.
본 명세서에 설명된 구성은 상이한 형태로 구현될 수도 있으며, 본 명세서에 설명된 예시에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려 본 명세서에 설명된 예시는, 본 발명의 개시 내용을 이해하면 명백해질 수 있는, 본 명세서에 설명된 방법, 기기 및/또는 시스템을 구현하는 많은 가능한 방식 중 일부만을 설명하기 위해 제공된다.
본 명세서에 사용되는 용어 "및/또는"은 관련된 나열 항목 중 어느 하나, 어느 둘 또는 그 이상의 조합을 포함한다.
본 명세서에서는 "제1", "제2" 및 "제3"과 같은 용어가 다양한 부재, 컴포넌트, 영역, 층 또는 부분을 설명하기 위해 사용될 수 있는 데, 이러한 부재, 컴포넌트, 영역, 층 또는 부분은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안된다. 오히려 이러한 용어는 하나의 부재, 컴포넌트, 영역, 층 또는 부분을 다른 부재, 컴포넌트, 영역, 층 또는 부분과 구별하는 데에만 사용된다. 따라서, 본 명세서에 설명된 예시에서 지칭되는 제1 부재, 제1 컴포넌트, 제1 영역, 제1층 또는 제1 부분은 예시의 교시를 벗어나지 않는 한 제2 부재, 제2 컴포넌트, 제2 영역, 제2층 또는 제2 부분으로 지칭될 수도 있다.
명세서에서, 어떤 요소(예: 층, 영역 또는 베이스)가 다른 요소 "상에" 있거나, 다른 요소에 "연결"되거나 "결합"되는 것으로 설명되는 경우, 해당 요소는 직접 다른 요소 "상에" 있거나, 다른 요소에 직접 "연결"되거나 "결합"될 수도 있고, 중간에 하나 이상의 다른 요소가 존재할 수도 있다. 반면, 어떤 요소가 다른 요소 상에 "직접" 있거나, 다른 요소에 "직접 연결"되거나 "직접 결합"되는 것으로 설명된 경우에는 중간에 다른 요소가 존재하지 않을 수 있다.
본 명세서에 사용되는 용어는 다양한 예시를 설명하기 위해서만 사용될 뿐 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다. 단수형은 문맥에서 달리 명시하지 않는 한 복수형도 포함하도록 의도된다. 용어 "포함", "포괄" 및 "구비"는 언급된 구성, 수량, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들의 조합의 존재를 나타내지만 하나 이상의 다른 구성, 수량, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들의 조합의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는다.
달리 정의되지 않는 한, 여기서 사용되는 모든 용어(기술적 용어, 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이해한 후 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 여기서 명시적으로 정의되지 않는 한, 용어(예: 일반 사전에 정의된 용어)는 관련 기술의 맥락 및 본 발명에서의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 이상화되거나 너무 형식적으로 해석해서는 안된다.
이 밖에, 예시를 설명함에 있어서, 공지된 관련 구조 또는 기능에 대한 상세한 설명이 본 발명의 해석을 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법의 원리를 해석한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법의 원리를 도시하는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법은 풍력 터빈 및 풍력 터빈에 연결된 에너지 저장 장치를 포함하는 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템을 통해 주파수 변조를 수행함으로써, 발전량 손실을 방지하고 주파수 변조 성능을 향상시킬 수 있다. 도 4에서, 에너지 저장 장치는 컨버터 직류 버스에 연결되어 있으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 에너지 저장 장치는 다른 위치에 연결될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 전력망 전압(e_abc)은 주파수 검출 모듈에 입력되어 전력망 주파수(f)를 검출할 수 있다. 기존의 다양한 방법을 통해 전력망 전압(e_abc)으로부터 전력망 주파수(f)를 검출할 수 있는 바, 본 발명은 이에 대해 어떠한 한정도 하지 않는다. 그 후, 전력망 주파수(f)의 변화량을 기반으로, 미리 결정된 주파수 변조 전력 계산 곡선을 사용하여 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분(ΔP)을 결정할 수 있다. 이어서, 에너지 스케줄링 알고리즘을 통해 전력 증분(ΔP)을 분해하여 3개의 전력 증분(ΔPgen, ΔPbat 및 ΔPwt)을 얻을 수 있다. 여기서, ΔPgen은 풍력 터빈의 로터를 제어하여 생성된 전력 증분을 나타내고, ΔPbat는 에너지 저장 장치를 제어하여 생성된 전력 증분을 나타내며, ΔPwt는 피치 시스템을 제어하여 생성된 전력 증분을 나타낸다. ΔPgen, ΔPbat 및 ΔPwt를 로터 제어 목표, 에너지 저장 제어 목표 및 피치 제어 목표로 사용하고, 로터 제어 시스템, 에너지 저장 제어 시스템 및 피치 시스템을 통해, 로터, 에너지 저장 장치 및 피치 시스템을 제어하여 전력 응답을 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 로터, 에너지 저장 및 피치 이 세 장치를 통합하여 전력 증분에 응답하고, 전력의 협동 및 분배는 에너지 스케줄링 알고리즘을 통해 구현된다. 로터 응답 속도가 빠르고 지속 가능 시간이 짧아 주파수 응답 속도를 향상시키는 데 사용된다. 피치 응답 속도가 느리고 지속 가능 시간이 길어 주파수 변조 전력의 안정화에 사용된다. 에너지 저장 응답 속도가 중간이고 지속 가능한 시간이 중간이므로 속도를 높이는 데 사용될 수 있고 전력을 안정화하는 데 사용될 수도 있다. 이하, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법을 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, S501단계에서, 전력망 주파수의 변화를 검출한 것에 응답하여, 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분(ΔP)을 결정한다. 전술한 바와 같이, 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템은 풍력 터빈 및 풍력 터빈에 연결된 에너지 저장 장치를 포함하고, 전력망 주파수의 변화량을 기반으로, 미리 결정된 주파수 변조 전력 계산 곡선을 사용하여 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분을 결정할 수 있다. 여기서, 기존의 다양한 방법을 통해 전력망 전압으로부터 전력망 주파수를 검출하고, 검출된 전력망 주파수를 기반으로 전력망 주파수의 변화 여부와 전력망 주파수의 변화량을 결정할 수 있다.
이어서, S502단계에서, 풍력 터빈의 로터가 제어 가능한 것인지 여부를 판단할 수 있다. 전술한 바와 같이, 로터 응답 속도가 빨라 주파수 응답 속도를 향상시키는 데 사용될 수 있으므로, 먼저 로터를 제어하여 상응한 전력 증분을 생성할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다. 그러나, 로터의 운동 에너지는 풍력 터빈의 전력 및 부하와 밀접한 관련이 있기 때문에 풍력 터빈이 특정 상태일 때에는 로터의 운동 에너지를 사용할 수 없는 바, 즉, 로터가 제어 불가능하다. 예를 들어, 풍력 터빈의 출력 전력이 풍력 터빈의 정격 전력과 기설정된 계수의 곱보다 작거나 같은 경우, 또는 풍력 터빈의 출력 전력이 풍력 터빈의 정격 전력보다 크거나 같은 경우, 풍력 터빈의 로터가 제어 불가능한 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 기설정된 계수는 1보다 작은 정수, 예를 들어 0.1이다. 구체적으로, 풍력 터빈의 출력 전력이 너무 낮은 경우(예를 들어, ≤10%Pn), 풍력 터빈의 너무 낮은 회전 속도로 인해 풍력 터빈이 정지되거나 전력 역류가 발생하는 것을 방지하기 위해, 로터가 제어 불가능한 것으로 판단할 수 있으며; 다른 한편으로, 풍력 터빈의 출력 전력이 너무 높은 경우(예를 들어, ≥100%Pn), 풍력 터빈의 너무 큰 부하로 인해 안전 위험을 초래할 수 있는 경우를 방지하기 위해, 로터가 제어 불가능한 것으로 판단할 수도 있다.
로터가 제어 가능한 것으로 판단된 경우, S503단계에서, 결정된 전력 증분(ΔP)을 기반으로 제1 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 풍력 터빈의 로터를 제어하여 제1 전력 증분(Δpgen)을 생성한다.
도 6은 제1 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통한 풍력 터빈의 로터에 대한 제어를 도시하는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 결정된 전력 증분(ΔP)을 지정값으로 하고, 풍력 터빈의 실시간 온 그리드 전력값 (Pgrid)과 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분 결정 시 온 그리드 전력값(Plast)의 차이를 피드백 값으로 사용하여 비례 적분 미분(PID) 연산을 통해 제1 제어 분량을 계산한 후, 결정된 전력 증분(ΔP)을 피드포워드량으로 사용하고, 피드포워드량과 제1 제어 분량의 합을 로터 제어 목표(ΔP*)로 계산하며, 마지막으로 계산된 로터 제어 목표(ΔP*)를 기반으로, 풍력 터빈의 로터를 제어하여 제1 전력 증분(Δpgen)을 생성할 수 있다. 이처럼 피드백 제어를 통해 로터에 대한 폐쇄 루프 제어를 구현하여 전력 응답의 안정성 및 정확성을 향상시키고, 피드포워드 제어를 통해 전력 응답 속도를 증가시킨다. 여기서, 로터에 대한 제어는 전자기 토크를 제어하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 로터 제어 목표(ΔP*)를 전자기 토크 증분(Δte)으로 변환시켜 기계 측 AC/DC(정류기)의 토크의 지정된 Te*에 인가하고, AC/DC가 Te*을 제어 및 추적한 후, 전자기 토크가 발전기 고정자를 통해 발전기 G에 인가된다. 상기 전자기 토크 제어 방식은 당업계에서 잘 알려져 있으므로 여기서 더 이상 설명하지 않는다.
다시 도 5를 참조하면, S504단계에서, 풍력 터빈의 로터를 제어하는 동시에, 결정된 전력 증분(ΔP)을 기반으로 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 풍력 터빈의 피치 시스템 양자를 제어하여 제2 전력 증분을 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 에너지 저장 장치 및 피치 시스템을 제어하여 주파수 응답의 안정성을 향상시킬 수 있다. 피치 시스템의 응답이 가장 느리므로, 에너지 저장 장치만 제어하여 주파수 응답의 안정성을 향상시킬 수 있지만, 일반적으로 피치 시스템만 제어하지는 않는다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 피치 시스템만 제어하여 주파수 응답의 안정성을 향상시킬 수도 있다. 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하는 경우, 우선적으로 에너지 저장 장치를 제어하여 전력 증분을 생성하고, 에너지 저장 장치를 제어하여 생성된 전력 증분이 수요를 충족할 수 없는 경우, 피치 시스템을 추가로 제어하여 추가 전력 증분을 보충 생성할 수 있다. 한편, 로터를 제어하는 동시에 제2 전력 증분이 생성되므로, 상기 실시간 온 그리드 전력값은 풍력 터빈의 컨버터 기계 측 전력, 제1 전력 증분 및 제2 전력 증분을 기반으로 결정될 수 있다.
구체적으로, 결정된 전력 증분(ΔP)을 기반으로 에너지 저장 장치를 제어하는 경우, 결정된 전력 증분(ΔP)이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)보다 작거나 같으면, 결정된 전력 증분(ΔP)을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여, 에너지 저장 장치를 제어하여 제2 전력 증분(ΔPbat)를 생성할 수 있다. 그러나, 결정된 전력 증분(ΔP)이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)보다 크면, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여, 에너지 저장 장치를 제어하여 제2 전력 증분(ΔPbat)을 생성할 수 있다. 여기서, 제1 전력 증분과 제2 전력 증분의 합이 전체 전력 증분을 구성하므로, 경사도 지정 방식을 통해 에너지 저장 제어 목표를 제공하여 에너지 저장 장치를 제어함으로써, 제2 전력 증분과 제1 전력 증분이 중첩될 때 가능한 충격이 없도록 보장하여 실시간 온 그리드 전력 (Pgrid)이 안정적으로 유지되도록 할 수 있다. 물론, 에너지 저장 제어 목표는 다른 지정 방식(예를 들어, 스텝 지정 방식, 계단 지정 방식 또는 지수 곡선 지정 방식)으로 제공될 수도 있다.
한편, 결정된 전력 증분(ΔP)을 기반으로 에너지 저장 장치와 풍력 터빈의 피치 시스템 양자를 제어하는 경우, 결정된 전력 증분(ΔP)이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)보다 작거나 같으면, 결정된 전력 증분(ΔP)을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여, 에너지 저장 장치만 제어하여 제2 전력 증분(ΔPbat)을 생성할 수 있다.
결정된 전력 증분(ΔP)이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)보다 크고 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)과 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPwt_max)x의 합보다 작거나 같은 경우, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어하고, 결정된 전력 증분(ΔP)와 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)의 차이를 피치 제어 목표로 사용하여 피치 시스템을 제어함으로써 제2 전력 증분을 생성할 수 있다. 이 경우, 제2 전력 증분은 에너지 저장 장치를 제어하여 생성된 전력 증분(ΔPbat)와 피치 시스템을 제어하여 생성된 전력 증분(ΔPwt)의 합일 수 있다.
결정된 전력 증분(ΔP)이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)과 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPwt_max)의 합보다 큰 경우, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어하고, 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPwt_max)을 피치 제어 목표로 사용하여 피치 시스템을 제어함으로써 제2 전력 증분을 생성할 수 있다. 이 경우, 제2 전력 증분은 에너지 저장 장치를 제어하여 생성된 전력 증분(ΔPbat)과 피치 시스템을 제어하여 생성된 전력 증분(ΔPwt)의 합일 수 있다.
전술한 바와 같이, 에너지 저장 제어 목표는 경사도 지정 방식, 스텝 지정 방식, 계단 지정 방식 또는 지수 곡선 지정 방식으로 제공될 수 있으며, 피치 지정 목표도 경사도 지정 방식, 스텝 지정 방식, 계단 지정 방식 또는 지수 곡선 지정 방식으로 제공될 수 있다. 이 밖에, 에너지 저장 제어 목표와 피치 제어 목표는 상이한 지정 방식으로 제공될 수 있는데, 예를 들어, 에너지 저장 제어 목표가 경사도 지정 방식으로 제공되는 경우, 피치 지정 목표는 스텝 지정 방식, 계단 지정 방식 또는 지수 곡선 지정 방식으로 제공될 수 있다.
에너지 저장 장치를 제어하는 경우, 에너지 저장 장치를 제어하여 전기 에너지를 흡수하거나 저장된 전기 에너지를 방출함으로써 상응한 전력 증분을 생성할 수 있고, 피치 시스템을 제어하는 경우, 피치 시스템을 제어하여 블레이드 열기 동작 또는 블레이드 접기 동작(즉, 피치각 변경)을 수행함으로써 상응한 전력 증분을 생성할 수 있다. 상기 에너지 저장 장치 및 피치 시스템의 동작 방식은 모두 당업계에 잘 알려져 있으므로 여기서 더 이상 설명하지 않는다.
풍력 터빈의 로터에 대한 제어가 기설정된 지속 시간에 도달한 경우, S505단계에서, 풍력 터빈의 로터에 대한 제어를 중지하고, 결정된 전력 증분(ΔP)을 기반으로, 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여, 제3 전력 증분을 생성할 수 있다. 여기서, 기설정된 지속 시간은 제2 전력 증분(ΔPbat 또는 ΔPbat와 ΔPwt의 합)이 정상 상태에 도달하는 데 필요한 지속 시간일 수 있다. 일반적으로, 이러한 지속 시간은 로터가 지원할 수 있는 최대 시간을 초과할 수 없는 바, 일반적으로 5s를 초과하지 않는다. 한편, 이러한 지속 시간은 너무 짧아서도 안되는데, 너무 짧다는 것은 경사도 지정 방식의 경사도가 너무 크다는 것을 의미하며, 경사도가 너무 크면 피드포워드 피드백 제어(즉, 폐쇄 루프 제어) 방식의 안정성에 도전하게 되는 바, 예를 들어, 제2 전력 증분이 빠르게 상승하면 로터는 실시간 온 그리드 전력을 안정적으로 유지하기 위해, 빠르게 전력을 감소시켜야 하며, 감소가 적시에 이루어지지 않으면, 실시간 온 그리드 전력 변동량이 한계를 초과하게 된다. 풍력 터빈의 로터에 대한 제어를 중지한 후, 실시간 온 그리드 전력의 평온성을 유지하기 위해서는 여전히 피드포워드 피드백 제어(즉, 폐쇄 루프 제어) 방식으로 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어해야 한다. 예를 들어, 풍속이 감소하여 풍력 전력이 감소하는 경우, 실시간 온 그리드 전력의 평온성을 유지하기 위해서는 에너지 저장 장치와 피치 시스템을 제어하여 생성된 전력 증분을 증가시켜야 하는데, 이를 위해서는 에너지 저장 장치와 피치 시스템에 대해 폐쇄 루프 제어를 수행해야 한다.
구체적으로, 결정된 전력 증분(ΔP)을 기반으로 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치를 제어하는 경우, 결정된 전력 증분(ΔP)을 지정값으로 사용하고, 풍력 터빈의 실시간 온 그리드 전력값(P'grid)과 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분 결정 시 온 그리드 전력값(Plast)의 차이를 피드백 값으로 사용하여, 비례 적분 미분(PID) 연산을 통해 제2 제어 분량을 계산한 후, 결정된 전력 증분(ΔP)을 피드포워드량으로 사용하고, 피드포워드량과 제2 제어 분량의 합을 에너지 저장 장치 제어 목표(ΔP*)로 계산하며, 마지막으로 계산된 에너지 저장 장치 제어 목표(ΔP*)를 기반으로, 에너지 저장 장치를 제어하여 제3 전력 증분(ΔPbat)을 생성할 수 있다. 여기서, 실시간 온 그리드 전력값은 풍력 터빈의 컨버터 기계 측 전력 및 제3 전력 증분을 기반으로 결정될 수 있다.
한편, 결정된 전력 증분(ΔP)을 기반으로 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하는 경우, 결정된 전력 증분(ΔP)을 지정값으로 사용하고, 풍력 터빈의 실시간 온 그리드 전력값(P'grid)과 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분 결정 시 온 그리드 전력값(Plast)의 차이를 피드백 값으로 사용하여, 비례 적분 미분(PID) 연산을 통해 제2 제어 분량을 계산한 후, 결정된 전력 증분을 피드포워드량으로 사용하고, 피드포워드량과 제2 제어 분량의 합을 에너지 저장-피치 통합 제어 목표(ΔP*)로 계산하며, 마지막으로 계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표(ΔP*)를 기반으로, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 제3 전력 증분을 생성할 수 있다.
나아가, 계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표(ΔP*)가 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)보다 작거나 같은 경우, 계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표(ΔP*)를 기반으로 에너지 저장 장치만 제어하여 제3 전력 증분(ΔPbat)을 생성할 수 있다.
계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표(ΔP*)가 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)보다 크고 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)과 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPwt_max)의 합보다 작거나 같은 경우, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)을 에너지 저장 장치 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어하고, 에너지 저장-피치 통합 제어 목표와 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)의 차이를 피치 시스템 제어 목표로 사용하여 피치 시스템을 제어함으로써 제3 전력 증분을 생성한다. 이 경우, 제3 전력 증분은 에너지 저장 장치를 제어하여 생성된 전력 증분(ΔPbat)과 피치 시스템을 제어하여 생성된 전력 증분(ΔPwt)의 합일 수 있다.
계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표(ΔP*)가 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)과 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPwt_max)의 합보다 큰 경우, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPbat_max)을 에너지 저장 장치 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어하고, 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분(ΔPwt_max)을 피치 시스템 제어 목표로 사용하여 피치 시스템을 제어하여 제3 전력 증분을 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이 경우, 제3 전력 증분은 에너지 저장 장치를 제어하여 생성된 전력 증분(ΔPbat)과 피치 시스템을 제어하여 생성된 전력 증분(ΔPwt)의 합일 수 있다.
전술한 바와 같이, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하는 경우, 우선적으로 에너지 저장 장치를 제어하여 전력 증분을 생성하고, 에너지 저장 장치를 제어하여 생성된 전력 증분이 수요를 충족할 수 없는 경우, 피치 시스템을 추가로 제어하여 추가 전력 증분을 보충 생성할 수 있다.
선택적으로, 풍력 터빈의 로터가 제어 불가능한 것으로 판단된 경우, S506단계에서, 결정된 전력 증분(ΔP)을 기반으로 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 제3 전력 증분을 생성할 수 있다. S506단계에서, 로터에 대한 제어를 중지할 필요가 없는 경우(로터를 전혀 제어하지 않았기 때문임)를 제외하고는, 에너지 저장 장치에 대한 제어 또는 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자에 대한 제어는S505단계에서의 에너지 저장 장치에 대한 제어 또는 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자에 대한 제어와 완전히 동일하므로 여기서 더 이상 설명하지 않는다.
전술한 바와 같이, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하는 경우, 우선적으로 에너지 저장 장치를 제어하여 전력 증분을 생성하고, 에너지 저장 장치를 제어하여 생성된 전력 증분이 수요를 충족할 수 없는 경우, 피치 시스템을 추가로 제어하여 추가 전력 증분을 보충 생성할 수 있다.
본 발명의 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법에 따르면, 주파수 변조 시, 먼저 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 풍력 터빈의 로터를 제어하여 전력 증분을 생성함으로써 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 아울러, 로터의 지원 시간이 제한되어 있으므로, 로터에 대한 제어 해제로 인한 풍력 터빈의 온 그리드 전력 변동을 방지하기 위해, 에너지 저장 장치를 동시에 제어하거나 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 추가 전력 증분을 생성할 수 있다. 아울러, 로터에 대한 제어가 해제된 후, 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해, 에너지 저장 장치를 제어하거나 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 전력 증분을 생성하여, 풍력 터빈의 온 그리드 전력의 안정성을 유지할 수 있다. 이 밖에, 로터가 제어 불가능한 경우, 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해, 직접 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 전력 증분을 생성함으로써, 에너지 저장 장치에 대한 제어를 통해 응답 속도를 향상시키고, 전력 안정성을 유지하며, 피치 시스템에 대한 제어를 통해 전력 안정성을 유지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법을 도시하는 응답 곡선 다이어그램이다. 도 7에 도시된 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법에서, 풍력 터빈의 로터는 제어 가능하고, 로터에 대한 보충으로 에너지 저장 장치만 사용된다.
도 7을 참조하면, 주파수 변조 시동 시각(t0)에 로터를 제어하여 전력 증분(Δpgen)을 즉시 생성하고, 실시간 온 그리드 전력값(Pgrid)이 증가되어 주파수 변조 응답이 구현된다. 이와 동시에, 경사도 지정 방식을 통해 에너지 저장 제어 목표를 제공하여 에너지 저장 장치를 제어함으로써 전력 증분(ΔPbat)를 생성한다. 전력 증분(ΔPbat)이 증가할 수록 전력 증분(ΔPgen)은 감소할 수 있다. t1시각에 전력 증분(ΔPbat)이 정상 상태에 도달하고, 로터에 대한 제어가 해제되는데, 이때 실시간 온 그리드 전력값(Pgrid)을 안정적으로 유지할 수 있다. 이 후, t2시각에 풍속이 감소하여 풍력 전력이 감소하는 경우, 이미 피드포워드 피드백 제어(즉, 폐쇄 루프 제어) 방식을 통해 에너지 저장 장치를제어하도록 전환되었으므로, 전력 증분(ΔPbat)이 점차 증가하여 실시간 온 그리드 전력값(Pgrid)이 안정적으로 유지될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치를 도시하는 블록도이다. 예시로서, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치는 풍력 터빈의 컨버터 컨트롤러에 설치될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치는 풍력 터빈의 메인 컨트롤러 또는 풍력 터빈의 전용 컨트롤러에 설치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치(800)는 전력 증분 결정 유닛(801), 로터 검출 유닛(802), 로터 제어 유닛(803) 및 에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)을 포함할 수 있다.
전력 증분 결정 유닛(801)은 전력망 주파수의 변화가 검출된 것에 응답하여, 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분을 결정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템은 풍력 터빈 및 풍력 터빈에 연결된 에너지 저장 장치를 포함한다. 전력 증분 결정 유닛(801)은 전력망 주파수의 변화량을 기반으로, 미리 결정된 주파수 변조 전력 계산 곡선을 사용하여 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분을 결정할 수 있다.
로터 검출 유닛(802)은 풍력 터빈의 로터가 제어 가능한 것인지 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 풍력 터빈의 출력 전력이 풍력 터빈의 정격 전력과 기설정된 계수의 곱보다 작거나 같은 경우, 또는 풍력 터빈의 출력 전력이 풍력 터빈의 정격 전력보다 크거나 같은 경우, 로터 검출 유닛(802)은 풍력 터빈의 로터가 제어 불가능한 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 기설정된 계수는 1보다 작은 정수, 예를 들어 0.1이지만 이에 한정되지 않는다.
로터 제어 유닛(803)은 풍력 터빈의 로터가 제어 가능한 것으로 판단된 것에 응답하여, 결정된 전력 증분을 기반으로 제1 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 풍력 터빈의 로터를 제어하여 제1 전력 증분을 생성할 수 있다. 구체적으로, 로터 제어 유닛(803)은 먼저 결정된 전력 증분을 지정값으로 사용하고, 풍력 터빈의 실시간 온 그리드 전력값과 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분 결정 시 온 그리드 전력값의 차이를 피드백 값으로 사용하여, 비례 적분 미분 연산을 통해 제1 제어 분량을 계산한 후, 결정된 전력 증분을 피드포워드량으로 사용하고, 피드포워드량과 제1 제어 분량의 합을 로터 제어 목표로 계산하며, 마지막으로, 계산된 로터 제어 목표를 기반으로 풍력 터빈의 로터를 제어하여 제1 전력 증분을 생성할 수 있다.
에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)은 풍력 터빈의 로터를 제어하는 동시에, 결정된 전력 증분을 기반으로 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 풍력 터빈의 피치 시스템 양자를 제어하여, 제2 전력 증분을 생성할 수 있다. 이 경우, 풍력 터빈의 컨버터 기계 측 전력, 제1 전력 증분 및 제2 전력 증분을 기반으로, 상기 실시간 온 그리드 전력값을 결정할 수 있다.
구체적으로, 에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)은 결정된 전력 증분이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분보다 작거나 같은 것에 응답하여, 결정된 전력 증분을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어함으로써 제2 전력 증분을 생성할 수 있다. 이 밖에, 에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)은 결정된 전력 증분이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분보다 큰 것에 응답하여, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어함으로써 제2 전력 증분을 생성할 수 있다. 경사도 지정 방식 외에 스텝 지정 방식, 계단 지정 방식 또는 지수 곡선 지정 방식을 통해 에너지 저장 제어 목표를 제공할 수도 있다.
선택적으로, 에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)은 결정된 전력 증분이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분보다 작거나 같은 것에 응답하여, 결정된 전력 증분을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치만 제어함으로써 제2 전력 증분을 생성할 수 있다. 이 밖에, 에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)은 결정된 전력 증분이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분보다 크고, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분과 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분의 합보다 작거나 같은 것에 응답하여, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어하고, 결정된 전력 증분과 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분의 차이를 피치 제어 목표로 사용하여 피치 시스템을 제어함으로써 제2 전력 증분을 생성할 수 있다. 이 밖에, 에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)은 결정된 전력 증분이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분과 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분의 합보다 큰 것에 응답하여, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어하고, 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 피치 제어 목표로 사용하여 피치 시스템을 제어함으로써 제2 전력 증분을 생성할 수 있다. 여기서, 경사도 지정 방식, 스텝 지정 방식, 계단 지정 방식 또는 지수 곡선 지정 방식을 통해 에너지 저장 제어 목표를 제공할 수 있다. 이 밖에, 경사도 지정 방식, 스텝 지정 방식, 계단 지정 방식 또는 지수 곡선 지정 방식을 통해 피치 제어 목표를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 풍력 터빈의 로터에 대한 제어가 기설정된 지속 시간에 도달한 것에 응답하여, 로터 제어 유닛(803)은 풍력 터빈의 로터에 대한 제어를 중지할 수 있고, 에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)은 결정된 전력 증분을 기반으로, 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 제3 전력 증분을 생성할 수 있다. 여기서, 기설정된 지속 시간은 제2 전력 증분이 정상 상태에 도달하는 데 필요한 지속 시간일 수 있다. 이 밖에, 에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)은 풍력 터빈의 로터가 제어 불가능한 것으로 판단된 것에 응답하여, 결정된 전력 증분을 기반으로, 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 제3 전력 증분을 생성할 수 있다.
구체적으로, 에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)은 먼저 결정된 전력 증분을 지정값으로 사용하고, 풍력 터빈의 실시간 온 그리드 전력값과 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분 결정 시 온 그리드 전력값의 차이를 피드백 값으로 사용하여, 비례 적분 미분 연산을 통해 제2 제어 분량을 계산한 후, 결정된 전력 증분을 피드포워드량으로 사용하고, 피드포워드량과 제2 제어 분량의 합을 에너지 저장 장치 제어 목표로 계산하며, 마지막으로, 계산된 에너지 저장 장치 제어 목표를 기반으로 에너지 저장 장치를 제어하여 제3 전력 증분을 생성할 수 있다. 여기서, 풍력 터빈의 컨버터 기계 측 전력 및 제3 전력 증분을 기반으로 상기 실시간 온 그리드 전력값을 결정할 수 있다.
선택적으로, 에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)은 먼저 결정된 전력 증분을 지정값으로 사용하고, 풍력 터빈의 실시간 온 그리드 전력값과 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분 결정 시 온 그리드 전력값의 차이를 피드백 값으로 사용하여, 비례 적분 미분 연산을 통해 제2 제어 분량을 계산한 후, 결정된 전력 증분을 피드포워드량으로 사용하고, 피드포워드량과 제2 제어 분량의 합을 에너지 저장-피치 통합 제어 목표로 계산하며, 마지막으로, 계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표를 기반으로, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 제3 전력 증분을 생성할 수 있다. 이 경우, 에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)은 계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표가 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분보다 작거나 같은 것에 응답하여, 계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표를 기반으로 에너지 저장 장치만 제어하여 제3 전력 증분을 생성할 수 있다. 이 밖에, 에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)은 계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표가 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분보다 크고 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분과 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분의 합보다 작거나 같은 것에 응답하여, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 에너지 저장 장치 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어하고, 에너지 저장-피치 통합 제어 목표와 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분의 차이를 피치 시스템 제어 목표로 사용하여 피치 시스템을 제어함으로써 제3 전력 증분을 생성할 수 있다. 이 밖에, 에너지 저장 및 피치 제어 유닛(804)은 계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표가 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분과 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분의 합보다 큰 것에 응답하여, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 에너지 저장 장치 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어하고, 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 피치 시스템 제어 목표로 사용하여 피치 시스템을 제어함으로써 제3 전력 증분을 생성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러를 도시하는 블록도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(900)는 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에서 구현될 수 있는 바, 예를 들어, 풍력 터빈의 메인 컨트롤러로 구현될 수 있다. 본 실시예에 개시된 컨트롤러(900)는 프로세서(910) 및 메모리(920)를 포함할 수 있다. 프로세서(910)는 중앙 처리 장치(CPU), 디지털 신호 프로세서(DSP), 마이크로 컴퓨터, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 시스템 온 칩(SoC), 마이크로 프로세서, 주문형 집적 회로(ASIC) 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 메모리(920)는 프로세서(910)에 의해 실행될 컴퓨터 프로그램을 저장할 수 있다. 메모리(920)는 고속 랜덤 액세스 메모리 및/또는 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 프로세서(910)가 메모리(920)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 실행할 경우, 전술한 바와 같은 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법이 구현될 수 있다.
선택적으로, 컨트롤러(900)는 유선/무선 통신 방식으로 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템 내의 기타 다양한 컴포넌트들과 통신할 수 있으며, 유선/무선 통신 방식으로 풍력 발전 단지 내의 기타 장치들과 통신할 수도 있다. 이 밖에, 컨트롤러(900)는 유선/무선 통신 방식으로 풍력 발전 단지 외부의 장치들과 통신할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성되어 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 경우, 전술한 바와 같은 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법이 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 예시에는 읽기 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 프로그래밍 가능 읽기 전용 메모리(PROM), 전기적으로 소거 및 프로그래밍 가능 읽기 전용 메모리(EEPROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 플래시 메모리, 비휘발성 메모리, CD-ROM, CD-R, CD+R, CD-RW, CD+RW, DVD-ROM, DVD-R, DVD+R, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM, BD-ROM, BD-R, BD-R LTH, BD-RE, 블루 레이 또는 광 디스크 스토리지, 하드 디스크 드라이브(HDD), 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 카드형 메모리(예: 멀티미디어 카드, 보안 디지털(SD) 카드 또는 익스트림 디지털(XD) 카드), 자기 테이프, 플로피 디스크, 광자기 데이터 저장 장치, 광학 데이터 저장 장치, 하드 디스크, 솔리드 스테이트 디스크 및 임의의 기타 장치가 포함되며, 상기 임의의 기타 장치는 컴퓨터 프로그램 및 임의의 관련 데이터, 데이터 파일 및 데이터 구조를 비일시적 방식으로 저장하고, 상기 컴퓨터 프로그램 및 임의의 관련 데이터, 데이터 파일 및 데이터 구조를 프로세서 또는 컴퓨터에 제공하여, 프로세서 또는 컴퓨터가 상기 컴퓨터 프로그램을 실행할 수 있도록 한다. 일 예시에서, 컴퓨터 프로그램 및 임의의 관련 데이터, 데이터 파일 및 데이터 구조는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분포되어 컴퓨터 프로그램 및 임의의 관련 데이터, 데이터 파일 및 데이터 구조가 하나 이상의 프로세서 또는 컴퓨터를 통해 분포 방식으로 저장, 액세스 및 실행되도록 한다.
본 발명의 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법 및 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치에 따르면, 주파수 변조 시, 먼저 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 풍력 터빈의 로터를 제어하여 전력 증분을 생성함으로써 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 아울러, 로터의 지원 시간이 제한되어 있으므로, 로터에 대한 제어 해제로 인한 풍력 터빈의 온 그리드 전력 변동을 방지하기 위해, 이와 동시에,에너지 저장 장치를 제어하거나 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 추가 전력 증분을 생성할 수 있다. 아울러, 로터에 대한 제어가 해제된 후, 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치를 제어하거나 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 전력 증분을 생성하여, 풍력 터빈의 온 그리드 전력의 안정성을 유지할 수 있다. 이 밖에, 로터가 제어 불가능한 경우, 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 직접 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 전력 증분을 생성함으로써, 에너지 저장 장치에 대한 제어를 통해 응답 속도를 향상시키고, 전력 안정성을 유지하며, 피치 시스템에 대한 제어를 통해 전력 안정성을 유지할 수 있다.
이상 본 발명의 일부 실시예를 나타내고 설명하였지만 당업자는 청구범위와 그 균등물에 의해 한정된 범위 내의 본 발명의 원리와 사상을 벗어나지 않는 한 이러한 실시예를 수정할 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (16)

  1. 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법으로서,
    상기 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법은,
    전력망 주파수의 변화가 검출된 것에 응답하여, 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분을 결정하되, 상기 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템은 풍력 터빈 및 풍력 터빈에 연결된 에너지 저장 장치를 포함하는 것;
    풍력 터빈의 로터가 제어 가능한 것인지 여부를 판단하는 것;
    풍력 터빈의 로터가 제어 가능한 것으로 판단된 것에 응답하여, 결정된 전력 증분을 기반으로, 제1 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 풍력 터빈의 로터를 제어하여 제1 전력 증분을 생성하는 것;
    풍력 터빈의 로터를 제어하는 동시에, 결정된 전력 증분을 기반으로 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 풍력 터빈의 피치 시스템 양자를 제어하여 제2 전력 증분을 생성하는 것; 및
    풍력 터빈의 로터에 대한 제어가 기설정된 지속 시간에 도달한 것에 응답하여, 풍력 터빈의 로터에 대한 제어를 중지하고, 결정된 전력 증분을 기반으로 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 제3 전력 증분을 생성하는 것을 포함하되, 상기 기설정된 지속 시간은 제2 전력 증분이 정상 상태에 도달하는 데 필요한 지속 시간인,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법은,
    풍력 터빈의 로터가 제어 불가능한 것으로 판단된 것에 응답하여, 결정된 전력 증분을 기반으로 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해, 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 제3 전력 증분을 생성하는 것을 더 포함하는,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분을 결정하는 단계는,
    전력망 주파수의 변화량을 기반으로, 미리 결정된 주파수 변조 전력 계산 곡선을 사용하여 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분을 결정하는 것을 포함하는,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    풍력 터빈의 로터가 제어 가능한 것인지 여부를 판단하는 단계는,
    풍력 터빈의 출력 전력이 풍력 터빈의 정격 전력과 기설정된 계수의 곱보다 작거나 같은 것에 응답하거나, 풍력 터빈의 출력 전력이 풍력 터빈의 정격 전력보다 크거나 같은 것에 응답하여, 풍력 터빈의 로터가 제어 불가능한 것으로 판단하는 것을 포함하되, 상기 기설정된 계수는 1보다 작은 정수인,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    결정된 전력 증분을 기반으로 제1 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 풍력 터빈의 로터를 제어하는 단계는,
    결정된 전력 증분을 지정값으로 사용하고, 풍력 터빈의 실시간 온 그리드 전력값과 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분 결정 시 온 그리드 전력값의 차이를 피드백 값으로 사용하여, 비례 적분 미분 연산을 통해 제1 제어 분량을 계산하는 것;
    결정된 전력 증분을 피드포워드량으로 사용하고, 피드포워드량과 제1 제어 분량의 합을 로터 제어 목표로 계산하는 것; 및
    계산된 로터 제어 목표를 기반으로 풍력 터빈의 로터를 제어하여 제1 전력 증분을 생성하는 것을 포함하는,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    결정된 전력 증분을 기반으로 에너지 저장 장치를 제어하는 단계는,
    결정된 전력 증분이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분보다 작거나 같은 것에 응답하여, 결정된 전력 증분을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어함으로써 제2 전력 증분을 생성하는 것; 및
    결정된 전력 증분이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분보다 큰 것에 응답하여, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어함으로써 제2 전력 증분을 생성하는 것을 포함하는,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    결정된 전력 증분을 기반으로 에너지 저장 장치와 풍력 터빈의 피치 시스템 양자를 제어하는 단계는,
    결정된 전력 증분이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분보다 작거나 같은 것에 응답하여, 결정된 전력 증분을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치만 제어함으로써 제2 전력 증분을 생성하는 것;
    결정된 전력 증분이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분보다 크고 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분과 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분의 합보다 작거나 같은 것에 응답하여, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어하고, 결정된 전력 증분과 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분의 차이를 피치 제어 목표로 사용하여 피치 시스템을 제어함으로써 제2 전력 증분을 생성하는 것; 또는,
    결정된 전력 증분이 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분과 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분의 합보다 큰 것에 응답하여, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 에너지 저장 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어하고, 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 피치 제어 목표로 사용하여 피치 시스템을 제어함으로써 제2 전력 증분을 생성하는 것을 포함하는,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    결정된 전력 증분을 기반으로 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치를 제어하는 단계는,
    결정된 전력 증분을 지정값으로 사용하고, 풍력 터빈의 실시간 온 그리드 전력값과 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분 결정 시 온 그리드 전력값의 차이를 피드백 값으로 사용하여, 비례 적분 미분 연산을 통해 제2 제어 분량을 계산하는 것;
    결정된 전력 증분을 피드포워드량으로 사용하고, 피드포워드량과 제2 제어 분량의 합을 에너지 저장 장치 제어 목표로 계산하는 것; 및
    계산된 에너지 저장 장치 제어 목표를 기반으로 에너지 저장 장치를 제어하여 제3 전력 증분을 생성하는 것을 포함하는,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    결정된 전력 증분을 기반으로 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하는 단계는,
    결정된 전력 증분을 지정값으로 사용하고, 풍력 터빈의 실시간 온 그리드 전력값과 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분 결정 시 온 그리드 전력값의 차이를 피드백 값으로 사용하여, 비례 적분 미분 연산을 통해 제2 제어 분량을 계산하는 것;
    결정된 전력 증분을 피드포워드량으로 사용하고, 피드포워드량과 제2 제어 분량의 합을 에너지 저장-피치 통합 제어 목표로 계산하는 것; 및
    계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표를 기반으로 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 제3 전력 증분을 생성하는 것을 포함하는,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표를 기반으로 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하는 단계는,
    계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표가 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분보다 작거나 같은 것에 응답하여, 계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표를 기반으로 에너지 저장 장치만 제어하여 제3 전력 증분을 생성하는 것;
    계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표가 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분보다 크고 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분과 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분의 합보다 작거나 같은 것에 응답하여, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 에너지 저장 장치 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어하고, 에너지 저장-피치 통합 제어 목표와 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분의 차이를 피치 시스템 제어 목표로 사용하여 피치 시스템을 제어함으로써 제3 전력 증분을 생성하는 것; 또는,
    계산된 에너지 저장-피치 통합 제어 목표가 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분과 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분의 합보다 큰 것에 응답하여, 에너지 저장 장치에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 에너지 저장 장치 제어 목표로 사용하여 에너지 저장 장치를 제어하고, 피치 시스템에 의해 제공될 수 있는 최대 전력 증분을 피치 시스템 제어 목표로 사용하여 피치 시스템을 제어함으로써 제3 전력 증분을 생성하는 것을 포함하는,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법.
  11. 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치로서,
    상기 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치는,
    전력망 주파수의 변화가 검출된 것에 응답하여, 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템에 의해 제공되어야 하는 전력 증분을 결정하도록 구성되되, 상기 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템은 풍력 터빈 및 풍력 터빈에 연결된 에너지 저장 장치를 포함하는 전력 증분 결정 유닛;
    풍력 터빈의 로터가 제어 가능한 것인지 여부를 판단하도록 구성된 로터 검출 유닛;
    풍력 터빈의 로터가 제어 가능한 것으로 판단된 것에 응답하여, 결정된 전력 증분을 기반으로 제1 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 풍력 터빈의 로터를 제어하여 제1 전력 증분을 생성하도록 구성된 로터 제어 유닛; 및
    풍력 터빈의 로터를 제어하는 동시에, 결정된 전력 증분을 기반으로 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 풍력 터빈의 피치 시스템 양자를 제어하여 제2 전력 증분을 생성하도록 구성된 에너지 저장 및 피치 제어 유닛을 포함하며,
    여기서, 풍력 터빈의 로터에 대한 제어가 기설정된 지속 시간에 도달한 것에 응답하여, 로터 제어 유닛은 풍력 터빈의 로터에 대한 제어를 중지하도록 구성되고; 에너지 저장 및 피치 제어 유닛은 결정된 전력 증분을 기반으로 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해, 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 제3 전력 증분을 생성하도록 구성되며; 상기 기설정된 지속 시간은 제2 전력 증분이 정상 상태에 도달하는 데 필요한 지속 시간인,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 에너지 저장 및 피치 제어 유닛은 또한,
    풍력 터빈의 로터가 제어 불가능한 것으로 판단된 것에 응답하여, 결정된 전력 증분을 기반으로 제2 피드포워드와 피드백 혼합 제어 방식을 통해 에너지 저장 장치를 제어하거나, 에너지 저장 장치와 피치 시스템 양자를 제어하여 제3 전력 증분을 생성하도록 구성되는,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치는 풍력 터빈의 컨버터 컨트롤러에 설치되는, 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 장치.
  14. 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 경우, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법이 구현되는, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  15. 컨트롤러로서,
    상기 컨트롤러는,
    프로세서; 및
    컴퓨터 프로그램이 저장된 메모리를 포함하고,
    상기 컴퓨터 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 경우, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 주파수 변조 방법이 구현되는, 컨트롤러.
  16. 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템으로서,
    상기 풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템은,
    풍력 터빈;
    풍력 터빈에 연결된 에너지 저장 장치; 및
    제15항에 따른 컨트롤러를 포함하는,
    풍력 터빈 및 에너지 저장 통합 시스템.
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