TWI753664B - 風力發電裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種風力發電裝置，其對於兼顧確保發電量及降低作用於風力發電裝置之負荷兩者能夠加以改善。 本發明之風力發電裝置具備正常運轉模式與低負荷運轉模式，且當風力狀況資料超過從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值時，以低負荷運轉模式運轉；一旦風力狀況資料超過正常時之轉變閾值而從正常運轉模式轉變為低負荷運轉模式，則使轉變閾值降低特定期間。

Description

風力發電裝置

本發明係關於一種風力發電裝置，尤其是關於一種具備如下功能之風力發電裝置：根據風力狀況切換運轉模式來謀求降低作用於風力發電裝置之負荷。

就環境保護方面而言，作為不使用化石燃料且抑制二氧化碳排出之發電裝置，利用風力及太陽光等能夠從自然界獲得之可再生能源的發電裝置引人注目。尤其是風力發電裝置，其藉由選擇風速及風向等風力狀況穩定之地點設置，能夠不分晝夜地較為穩定地發電，又，因其亦能夠設置於相較陸地上而言風速高且風力狀況變化少之海上，故引人注目。

風力發電裝置係一面對風速及風向、風向與機艙之朝向之差即橫擺誤差等風力狀況進行監控一面運轉，當發生類似對風力發電裝置(風車)造成較大負荷之風力狀況時，會停止風力發電裝置之運轉。但是，頻繁地停止運轉會導致發電量降低等，因而並不理想。因此，除了風速上升至額定以上、或橫擺誤差變得非常大等作用於風力發電裝置之負荷(以下，有時簡單表達為「負荷」)變得特別大之情形以外，希望風力發電裝置繼續運轉。因此，提出有一種方法：於類似負荷變大之風力狀況下，藉由從正常運轉模式轉變為低負荷運轉模式，而降低負荷。

通常向低負荷運轉模式轉變係發生於風力狀況資料中例如風速或橫擺誤差之值超過閾值之情形。於低負荷運轉模式下，藉由限制轉速及發電功率而降低負荷，在此期間發電量較正常運轉模式下低。為了防止發電量降低，必須儘可能地將向低負荷運轉模式轉變之閾值設定得較高。但是，於從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變時，為了避免轉速及發電功率急遽變化，需要一定的時間。若將轉變閾值設定得較高，則存在向低負荷運轉模式轉變變慢而負荷增大之情形。因此，為了確實地避免負荷增大，必須下調轉變閾值。為了兼顧確保發電量及降低負荷，轉變閾值之設定成為課題。

關於此種向低負荷運轉模式轉變之閾值，例如揭示於專利文獻1中。於專利文獻1中，揭示有如下內容：於風速或風速之湍流度指標達到閾值以上時，選擇負荷抑制運轉模式，可根據風向改變風速或風速之湍流度指標之閾值；以及，於風速之湍流度指標達到閾值以上時，選擇負荷抑制運轉模式，可根據風向及風速改變風速之湍流度指標之閾值。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2017-133441號公報

[發明所欲解決之問題]

專利文獻1中所揭示之風力發電裝置係藉由考慮風向或風向及風速，使風速或風速之湍流度指標之轉變閾值適配化者。然而，根據本發明人之研究，對於確保發電量及降低負荷兩者之兼顧方面，尚有進一步改善之餘地。 即，於專利文獻1中，例如，若風向不變，則風速或風速之湍流度指標之轉變閾值相同。然而，認為在多數情況下風力狀況會持續一定程度的期間，一旦發生從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之情形時，其後會連續發生從正常運轉模式向低負荷運轉模式之轉變。先前，並未對此種易發生低負荷運轉模式之期間有所考慮。

根據本發明人之研究，若考慮了易發生低負荷運轉模式之期間而設定轉變閾值，則能夠對確保發電量及降低負荷兩者之兼顧方面進行進一步改善。 本發明之目的在於提供一種風力發電裝置，其對於兼顧確保發電量及降低作用於風力發電裝置之負荷兩者能夠加以改善。 [解決問題之技術手段]

為了解決上述問題，本發明之風力發電裝置係一旦風力狀況資料超過向低負荷運轉模式轉變之閾值而從正常運轉模式轉變為低負荷運轉模式，則使從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值降低特定期間，具體而言，本發明之風力發電裝置係如申請專利範圍中所記載般構成者。

再者，申請專利範圍之記載為了簡化引用關係而採取單項引用，但本發明亦包含採取多項引用之情形，進而亦包含將多項引用之請求項多項引用之情形。 [發明之效果]

根據本發明，對於兼顧確保發電量及降低作用於風力發電裝置之負荷兩者能夠加以改善。即，根據本發明，能夠使低負荷運轉模式下之運轉可能性變高之風力狀況下從正常運轉模式向低負荷運轉模式之轉變提前，從而能夠降低作用於風力發電裝置之負荷。又，低負荷運轉模式下之運轉可能性不高之風力狀況下從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值恢復為正常轉變閾值，因此能夠防止發電量降低。 除上述以外之課題、構成及效果藉由以下實施方式之說明而明確。

以下，參照圖式，對本發明之實施例進行說明。再者，於各圖式中，對同一構成標註同一符號，重複部分則省略其詳細說明。 [實施例1]

利用圖1至圖5，對實施例1中之風力發電裝置進行說明。圖1係本發明之一實施例之實施例1之風力發電裝置之整體概略構成圖。 圖1所示之風力發電裝置1係轉子處於下風側之下風型，且具備可旋轉之轉子4，該轉子4包含：輪轂2，其具有旋轉軸(圖中省略)；以及複數個葉片3，其等安裝於輪轂2。轉子4經由未圖示之旋轉軸可旋轉地由機艙5支持，將轉子4之旋轉力傳遞至機艙5內之發電機6。風力發電裝置1係藉由葉片3接收風而使轉子4旋轉，利用轉子4之旋轉力使發電機6旋轉，從而產生電力。 於機艙5上，具備測量風向及風速之風向風速計7，於發電機6內，具備用以檢測轉速之轉速感測器8、及測量發電機所輸出之有效功率之功率感測器(圖中省略)等。 又，風力發電裝置1於每個葉片3上具備槳距角調整裝置9，該槳距角調整裝置9調整葉片3相對於風之角度(槳距角)。風力發電裝置1構成為，藉由槳距角調整裝置9變更葉片3之槳距角，而調整葉片3所接收之風力(風量)，從而變更由風產生之轉子4之旋轉能。藉此，能夠於較大之風速範圍內控制轉速及發電功率。 風力發電裝置1具備塔10，該塔10將機艙5可旋動地支持。機艙5之朝向被稱為橫擺角，風力發電裝置1具備橫擺角調整裝置11，該橫擺角調整裝置11控制該機艙5之朝向、即轉子4之旋轉面之朝向。如圖1所示，橫擺角調整裝置11配置於機艙5之底面與塔10之上端部之間，例如至少包含未圖示之致動器及驅動該致動器之馬達。基於從運轉控制裝置12經由信號線輸出之橫擺角目標值，構成橫擺角調整裝置11之馬達旋轉，致動器按照所需量位移，藉此機艙5旋動成為所需之橫擺角。 塔10構成為經由輪轂2、機艙5、及橫擺角調整裝置11支持葉片3之負荷，且設置於地面上。 又，構成風力發電裝置1之運轉控制裝置12基於轉速(轉子轉速)及從發電機6輸出之發電功率等來調整發電機6之轉矩及槳距角調整裝置9，藉此控制風力發電裝置1之發電功率及轉子4之轉速。又，運轉控制裝置12藉由調整橫擺角調整裝置11而控制轉子4相對於風向之角度即橫擺誤差，即便風向變化，亦能夠繼續發電。 於圖1中，以將運轉控制裝置12設置於機艙5及塔10之外部之方式進行了圖示，但亦可將運轉控制裝置12配置於機艙5或塔10之內部，還能夠設置於風力發電裝置1之外部。

圖2表示風力發電裝置1之發電動作概要。圖2表示發電功率、發電機之轉速、發電機轉矩及槳距角相對於風速之關係，利用該圖說明風力發電裝置1之發電動作概要。各曲線圖之橫軸表示風速，越往右側，風速越快。又，各曲線圖之縱軸表示越往上方，發電功率、轉速、發電機轉矩之各值越大。關於槳距角，上方為順槳(出風)側，下方為逆槳(受風)側。 發電係於轉子4開始旋轉之切入風速Vin至停止旋轉之切斷風速Vout之範圍內進行，至風速Vd為止，隨著風速V增加，發電功率值亦增加，但當風速為風速Vd以上時，發電功率變為固定。 於運轉控制裝置12中，從切入風速Vin至風速Va，以轉速固定(成為Wlow)之方式控制發電機轉矩，於轉速處於額定轉速Wrat以下之風速Va至風速Vb之範圍內，以發電功率相對於風速達到最大之方式，根據轉速算出發電機轉矩並進行控制。若超過風速Vb且轉速達到額定轉速Wrat，則以維持額定轉速Wrat之方式控制發電機轉矩及槳距角。基本上，為了確保發電功率，而對發電機轉矩進行控制。在發電機轉矩之控制下，於風速Vb至風速Vd之範圍內，根據風速使發電機轉矩變化至達到額定發電機轉矩Qrat，於風速Vd至切斷風速Vout之範圍內，保持額定發電機轉矩Qrat，該期間的發電功率為額定發電功率Prat。 在槳距角之控制下，截至風速Vc為止將槳距角保持於逆槳側Θmin，於風速Vc至切斷風速Vout之範圍內，根據風速使槳距角從逆槳側Θmin變化至順槳側Θmax。但是，於圖2之例中，於風速Vc至風速Vd之範圍內使發電機轉矩與槳距角之控制重疊，但亦可設為Vc＝Vd而消除重疊，使發電機轉矩之控制及槳距角之控制獨立地執行。 於低負荷運轉模式下，例如將轉速及發電功率限制為小於額定轉速Wrat或額定發電功率Prat之值，或將逆槳側之槳距角限制值設定為大於Θmin之值，藉此，與正常運轉模式下之運轉相比，較為降低施加於風力發電裝置1之風力散逸而謀求降低負荷。

圖3表示轉變到低負荷運轉模式之發生次數頻繁之地點處之轉變發生間隔及發生頻度之關係之一例。圖3之橫軸表示向低負荷運轉模式轉變之發生間隔，縱軸係發生頻度。雖因風力發電裝置1之設置地點或季節之變動而有不同的狀況，但特別是在低負荷運轉模式轉變之發生次數頻繁之地點，如圖3所示，發生間隔越小則發生頻度越大，於短時間內連續發生轉變到低負荷運轉模式之可能性高。藉由限定在連續發生此種低負荷運轉模式轉變之期間將轉變閾值下調，能夠確實地降低負荷並謀求確保發電量。

圖4係表示本發明之實施例1中之風力發電裝置1之運轉控制裝置12之一例之概要的方塊圖。實施例1之運轉控制裝置12包含風力狀況檢測部101、運轉模式決定部102、閾值計算部103、正常運轉模式控制部104、低負荷運轉模式控制部105、及運轉模式選擇部106。

於風力狀況檢測部101中，根據所輸入之風速、風向及橫擺角，檢測並輸出用以切換運轉模式之風力狀況資料。再者，風向係風吹來之方向與特定之基準方向所成之角度，橫擺角係轉子(旋轉軸)之方向與特定之基準方向所成之角度。所謂「特定之基準方向」，例如將北設為0°而為基準方向。再者，並不限於北，亦可任意設定基準方向。橫擺誤差係風向與橫擺角之差。於運轉模式決定部102中，將從風力狀況檢測部101輸入之風力狀況資料、與從閾值計算部103輸入之閾值進行比較，於風力狀況資料超過閾值之情形時，輸出選擇低負荷運轉模式之運轉模式選擇信號，於除此以外之情形時，輸出選擇正常運轉模式之運轉模式選擇信號。於閾值計算部103中，通常輸出事先設定之閾值，僅於從運轉模式決定部102輸入之運轉模式選擇信號從正常運轉模式向低負荷運轉模式變化以後之特定期間Tr內，輸出使所設定之閾值降低之值作為閾值。

於正常運轉模式控制部104中，根據所輸入之轉子轉速及發電功率，算出無特別限制之正常運轉模式下之葉片3之槳距角指令值及發電機6之轉矩指令值，並作為運轉指令值輸出。於低負荷運轉模式控制部105中，根據所輸入之轉子轉速及發電功率，算出限制了轉速及發電功率之低負荷運轉模式下之葉片3之槳距角指令值及發電機6之轉矩指令值，並作為運轉指令值輸出。於運轉模式選擇部106中，藉由來自運轉模式決定部102之運轉模式選擇信號，將來自正常運轉模式控制部104之運轉指令值與來自低負荷運轉模式控制部105之運轉指令值進行切換，並作為最終之運轉指令值輸出。

圖5表示實施例1之運轉控制裝置12中之運轉模式切換動作之一例。圖5之橫軸表示時刻，縱軸自圖上方起係橫擺誤差及橫擺誤差之閾值、轉速限制值。於本實施例中，將用以切換運轉模式之風力狀況資料設為橫擺誤差之值，於低負荷運轉模式下降低轉速。又，從低負荷運轉模式向正常運轉模式轉變之閾值與從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值相同。再者，「橫擺誤差」嚴格(狹義)而言並不能說是風力狀況，但亦係將轉子(旋轉軸)之方向作為基準方向之風向，於本說明書中廣義上理解將「橫擺誤差」亦算作一種風力狀況。

從虛線所示之橫擺誤差超過閾值之時刻T1至經過特定期間Tr後之時刻T5，轉變閾值成為降低後之閾值。如粗實線所示，於時刻T2及T4，橫擺誤差達到降低後之閾值以下，於時刻T3，橫擺誤差超過了降低後之閾值。轉速之限制值於時刻T1及T3從額定轉速Wrat變為降低轉速Wlim(低負荷運轉模式)，於時刻T2及T4恢復為額定轉速Wrat(正常運轉模式)。但是，從額定轉速Wrat向降低轉速Wlim之轉變需要一定時間。因此，於時刻T1後不久，轉速之變化不及橫擺誤差之增大，於發生於降低後之閾值處之時刻T3，在橫擺誤差增大之前，已降低轉速。於不使閾值降低之情形時，由於在到達時刻T3'以後開始向降低轉速Wlim轉變，因此與時刻T1後不久的情況相同，轉速之變化不及橫擺誤差之增大。於圖5中，為了簡化說明，將特定期間Tr內之橫擺誤差超過正常閾值之情形設為1次，但於特定期間Tr內之橫擺誤差之增大多次發生之情形時，負荷降低效果極大。再者，特定期間Tr係於風力發電裝置之設置地點事先測量風力狀況，考慮圖3所示之發生頻度變得足夠小之發生間隔而做出決定。又，對於特定期間Tr，亦可提前儲存開始使用風力發電裝置之後之風力狀況，考慮該儲存之風力狀況而重新決定特定期間Tr。

如此，一旦發生向低負荷運轉模式之轉變，則於特定期間內下調從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值，藉此於類似負荷增大的風力狀況持續之情形時，從正常運轉模式提早向低負荷運轉模式轉變(圖5中之時刻T3)，能夠確實地謀求負荷降低。又，於不處於類似風力狀況變化而負荷增大的狀況時，藉由恢復為正常閾值，能夠確保發電量。又，根據本實施例，亦可將低負荷運轉模式下之運轉可能性不高之風力狀況下從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值設定得較高，由此，於如此般構成之情形時，能夠進一步防止發電量降低。

再者，難以根據風向及風速充分地鎖定低負荷運轉模式容易發生之期間，亦考慮到於使用風向及風速之湍流度等統計值之情形時回應遲緩，於本實施例中，一旦發生向低負荷運轉模式轉變，就會在特定期間內下調從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值，因而能夠容易地實現考慮了易發生低負荷運轉模式之期間之風力發電裝置之運轉。 [實施例2]

利用圖6，對實施例2中之風力發電裝置進行說明。再者，對與實施例1重複之方面省略詳細說明。 於本實施例中，於閾值計算部103中，通常係輸出事先所設定之閾值(從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值)，從運轉模式決定部102輸入之運轉模式選擇信號於低負荷運轉模式期間、及從低負荷運轉模式變為正常運轉模式後之特定期間Tr之期間，輸出使所設定之閾值降低後之值作為從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值。又，若於特定期間Tr中再次發生從低負荷運轉模式向正常運轉模式之變化，則於從該時間點起又一特定期間Tr之期間，閾值計算部103輸出降低後之轉變閾值。

圖6表示實施例2之運轉控制裝置12中之運轉模式切換動作之一例。圖6之橫軸表示時刻，縱軸自圖上方起係風速之標準偏差及風速之標準偏差之閾值、發電功率限制值。於本實施例中，將用以切換運轉模式之風力狀況資料設為風速之標準偏差，於低負荷運轉模式下降低發電功率。又，從低負荷運轉模式向正常運轉模式轉變之閾值(正常運轉模式轉變閾值)設定為較從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值(低負荷運轉模式轉變閾值)小之值(圖6中之單點鏈線)，防止頻繁之模式變化。

從虛線所示之風速之標準偏差超過正常時之閾值之時刻T1起，粗實線所示之低負荷運轉模式轉變閾值降低，從風速之標準偏差成為單點鏈線所示之正常運轉模式轉變閾值以下之時刻T2至特定期間Tr後之時刻T5，持續降低狀態。進而，於低負荷運轉模式轉變閾值降低期間，於時刻T3向低負荷運轉模式轉變，於時刻T4再次向正常運轉模式轉變，因此低負荷運轉模式轉變閾值之降低期間從時刻T4延長特定期間Tr，維持至時刻T6。時刻T6以後低負荷運轉模式轉變閾值恢復為時刻T1以前之正常時之閾值。

發電功率之限制值於時刻T1及T3從額定發電功率Prat變為降低發電功率Plim，於時刻T2及T4恢復為額定發電電量Prat。與實施例1之轉速之情形相同，由於從額定發電功率Prat向降低發電功率Plim轉變需要一定時間，故於本實施例中，藉由下調向低負荷運轉模式轉變之閾值，亦能夠於時刻T3提早轉變為低負荷運轉模式，從而能夠謀求降低類似負荷增大的風力狀況持續期間內之負荷。又，藉由延長低負荷運轉模式轉變閾值之降低期間，而能夠連續降低類似負荷增大的風力狀況持續期間之閾值，因而能夠謀求提高負荷降低效果。又，藉由將從低負荷運轉模式向正常運轉模式轉變之閾值設定為較從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值小之值，能夠防止頻繁之運轉模式變化。

再者，特定期間Tr與實施例1相同，於風力發電裝置之設置地點事先測量風力狀況，考慮圖3所示之發生頻度變得足夠小之發生間隔而做出決定。又，對於特定期間Tr，亦可提前儲存開始使用風力發電裝置之後之風力狀況，考慮該儲存之風力狀況而重新決定特定期間Tr。又，本實施例中之特定期間Tr係將恢復為正常運轉模式之時間點作為起點而對時間進行計數，因而能夠容易地延長低負荷運轉模式轉變閾值之降低期間。並且，無須將特定期間Tr設定成超出必要的時間長度，能夠降低對應於實際風力狀況之低負荷運轉模式轉變閾值。 [實施例3]

利用圖7，對實施例3中之風力發電裝置進行說明。再者，對與實施例1及實施例2重複之方面省略詳細說明。 於本實施例中，與實施例2相同，於閾值計算部103中，通常係輸出事先設定之閾值(從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值)，於從運轉模式決定部102輸入之運轉模式選擇信號為低負荷運轉模式期間、及從低負荷運轉模式變為正常運轉模式後之特定期間Tr之間，輸出使所設定之閾值降低後之值作為從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值。又，若於特定期間Tr中再次發生從低負荷運轉模式向正常運轉模式之變化，則於該時間點起進而特定期間Tr之間，由閾值計算部103輸出降低後之轉變閾值。但是，於本實施例中，與實施例2不同之方面在於：於特定期間Tr之間，低負荷運轉模式轉變閾值呈斜坡狀變化，最終成為正常之低負荷運轉模式轉變閾值。

圖7表示實施例3之運轉控制裝置12中之運轉模式切換動作之一例。圖7之橫軸表示時刻，縱軸自圖上方起為風向之標準偏差及風向之標準偏差之閾值、槳距角逆槳側限制值。於本實施例中，將用以切換運轉模式之風力狀況資料設為風向之標準偏差，於低負荷運轉模式下槳距角逆槳側限制值經變更。又，從低負荷運轉模式向正常運轉模式轉變之閾值，與從正常運轉模式向低負荷運轉模式轉變之閾值相同。

從虛線所示之風向之標準偏差超過正常時之閾值之時刻T1起，粗實線所示之閾值降低，從風向之標準偏差成為轉變閾值以下之時刻T2起至特定期間Tr後之時刻T5，呈斜坡狀變化並且持續降低狀態。再者，於圖7中，如下所述，於特定期間Tr之間，再次轉變為低負荷運轉模式，因此，雖未示出截至時刻T5為止之轉變閾值之實線，但於特定期間Tr之間未發生轉變到低負荷運轉模式之情形時，閾值呈斜坡狀變化至時刻T5而恢復為正常時之閾值。並且，於轉變閾值降低期間，在風向之標準偏差超過呈斜坡狀變化之轉變閾值之時刻T3，轉變到低負荷運轉模式，又，轉變閾值成為與T1時間點之降低後之轉變閾值相同之閾值(轉變閾值之斜坡狀變化被重設)。進而，於風向之標準偏差成為轉變閾值以下之時刻T4，再次轉變到正常運轉模式，故低負荷運轉模式轉變閾值之降低期間係從時刻T4起計數特定期間Tr，呈斜坡狀變化並於時刻T6恢復為正常閾值(降低期間之終點從T5延長至T6)。

槳距角逆槳側限制值於時刻T1及T3從Θmin變為順槳側之Θlim，使風力散逸，於時刻T2及T4恢復為Θmin。與實施例1之轉速之情形相同，由於從Θmin向Θlim轉變需要一定時間，故藉由下調向低負荷運轉模式轉變之閾值而能夠於時刻T3提早轉變為低負荷運轉模式，能夠謀求降低類似負荷增大之風力狀況持續期間之負荷。又，藉由使降低後之閾值於特定期間Tr中逐漸恢復為正常時之閾值，於類似風力狀況變化且負荷增大之狀況消失之情形時，閾值之轉變變得順暢，能夠確保發電量。

再者，於上述實施例中，使閾值呈斜坡狀變化，但亦可使其呈曲線狀或階梯狀變化。又，於上述實施例中，以使閾值呈斜坡狀變化並於特定期間Tr後與正常閾值一致之方式使閾值變化，但亦可不需要於特定期間Tr後使其與正常閾值一致，而於特定期間Tr後之時間點使其呈階梯狀變為正常時之閾值。

又，關於風力狀況資料及低負荷運轉模式，上述實施例中所記載者係一例，並不限定於其等。例如，作為風力狀況資料，除了類似實施例1之橫擺誤差之瞬時值之外，亦可使用風速及風向之瞬時值，除了類似實施例2、3之風速之標準偏差及風向之標準偏差之外，亦可使用風速、風向、橫擺誤差之平均值等統計值。又，於低負荷運轉模式下，除了對發電功率、轉速、槳距角(逆槳側)進行控制以外，亦可將轉矩作為指標進行控制。

進而，於上述實施例中，針對風力發電裝置，以下風型風力發電裝置為例進行了說明，但亦可適用於上風型風力發電裝置。又，並不限於設置在地面上之風力發電裝置，亦可適用於浮體式或著床式之海上風力發電裝置。

又，本發明並不限於上述實施例，而包含各種變化例。例如，上述實施例係為了將本發明簡單易懂地說明而進行了詳細說明，但未必限定於具備所說明之所有構成者。又，能夠將某實施例之一部分構成置換為其他實施例之構成，又，亦能夠對某實施例之構成添加其他實施例之構成。又，能夠對各實施例之一部分構成追加、刪除、置換其他構成。

1:風力發電裝置 2:輪轂 3:葉片 4:轉子 5:機艙 6:發電機 7:風向風速計 8:轉速感測器 9:槳距角調整裝置 10:塔 11:橫擺角調整裝置 12:運轉控制裝置 101:風力狀況檢測部 102:運轉模式決定部 103:閾值計算部 104:正常運轉模式控制部 105:低負荷運轉模式控制部 106:運轉模式選擇部 Plim:降低發電功率 Prat:額定發電功率 Qrat:額定發電機轉矩 T1:時刻 T2:時刻 T3:時刻 T3':時刻 T4:時刻 T5:時刻 T6:時刻 Tr:特定期間 Va:風速 Vb:風速 Vc:風速 Vd:風速 Vin:切入風速 Vout:切斷風速 Wlim:降低轉速 Wlow:轉速 Wrat:額定轉速

圖1係表示本發明之一實施方式之風力發電裝置之構成概要的圖。 圖2係表示風力發電裝置之發電功率、發電機轉速、發電機轉矩、及槳距角之關係之一例的概略圖。 圖3係表示向低負荷運轉模式之轉變多發之地點處之轉變發生間隔與發生頻度之關係之一例的模式圖。 圖4係表示實施例1之風力發電裝置之運轉控制部之概要的方塊圖。 圖5係表示實施例1中之運轉模式切換動作之一例之概要圖。 圖6係表示實施例2中之運轉模式切換動作之一例之概要圖。 圖7係表示實施例3中之運轉模式切換動作之一例之概要圖。

T1:時刻

T2:時刻

T3:時刻

T3':時刻

T4:時刻

T5:時刻

Tr:特定期間

Wlim:降低轉速

Wrat:額定轉速

Claims (9)

1. 一種風力發電裝置，其特徵在於：具備正常運轉模式及低負荷運轉模式，上述低負荷運轉模式使作用於風力發電裝置之負荷較正常運轉模式下運轉時為低；且上述風力發電裝置具備運轉控制裝置，上述運轉控制裝置當風力狀況資料超過從上述正常運轉模式向上述低負荷運轉模式轉變之閾值、即低負荷運轉模式轉變閾值時，從上述正常運轉模式轉變為上述低負荷運轉模式；且一旦上述風力狀況資料超過上述低負荷運轉模式轉變閾值而從上述正常運轉模式轉變為上述低負荷運轉模式，則上述運轉控制裝置使上述低負荷運轉模式轉變閾值之值降低，且維持特定期間之降低狀態。
2. 如請求項1之風力發電裝置，其中上述運轉控制裝置具備正常運轉模式轉變閾值，該正常運轉模式轉變閾值係針對上述風力狀況資料之從上述低負荷運轉模式向上述正常運轉模式轉變之閾值，上述運轉控制裝置當上述風力狀況資料成為上述正常運轉模式轉變閾值以下時，從上述低負荷運轉模式轉變為上述正常運轉模式；上述特定期間係重新從自上述低負荷運轉模式恢復為上述正常運轉模式之時間點開始。
3. 如請求項2之風力發電裝置，其中上述運轉控制裝置於上述特定期間之間，從上述正常運轉模式轉變 為上述低負荷運轉模式之情形時，上述特定期間重新從自上述低負荷運轉模式恢復為上述正常運轉模式之時間點開始。
4. 如請求項2之風力發電裝置，其中上述運轉控制裝置於上述特定期間之間，將上述低負荷運轉模式轉變閾值之降低程度減小。
5. 如請求項1之風力發電裝置，其中上述運轉控制裝置具備正常運轉模式轉變閾值，該正常運轉模式轉變閾值係針對上述風力狀況資料之從上述低負荷運轉模式向上述正常運轉模式轉變之閾值，將上述正常運轉模式轉變閾值設定為小於上述低負荷運轉模式轉變閾值之值，當上述風力狀況資料成為上述正常運轉模式轉變閾值以下時，從上述低負荷運轉模式轉變為上述正常運轉模式。
6. 如請求項1之風力發電裝置，其中上述運轉控制裝置具備正常運轉模式轉變閾值，該正常運轉模式轉變閾值係針對上述風力狀況資料之從上述低負荷運轉模式向上述正常運轉模式轉變之閾值，將上述低負荷運轉模式轉變閾值與上述正常運轉模式轉變閾值設定為相同值，當上述風力狀況資料成為上述正常運轉模式轉變閾值以下時，從上 述低負荷運轉模式轉變為上述正常運轉模式。
7. 如請求項1之風力發電裝置，其中作為上述風力狀況資料，包含風速、風向或者橫擺誤差之瞬時值或統計值中之至少1者。
8. 如請求項1之風力發電裝置，其中上述運轉控制裝置以如下方式進行控制：於上述低負荷運轉模式下，使上述風力發電裝置之輪轂轉速或上述風力發電裝置之發電機輸出小於上述正常運轉模式下之上述風力發電裝置之輪轂轉速或上述風力發電裝置之發電機輸出。
9. 如請求項1之風力發電裝置，其中上述運轉控制裝置以如下方式進行控制：於上述低負荷運轉模式下，使上述風力發電裝置之葉片之槳距角之逆槳側的限制值，較上述正常運轉模式下之上述風力發電裝置之葉片之槳距角之逆槳側的限制值更靠順槳側。

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