WO2013065323A1 - 浮体式洋上風力発電施設の制御装置 - Google Patents

浮体式洋上風力発電施設の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013065323A1
WO2013065323A1 PCT/JP2012/007057 JP2012007057W WO2013065323A1 WO 2013065323 A1 WO2013065323 A1 WO 2013065323A1 JP 2012007057 W JP2012007057 W JP 2012007057W WO 2013065323 A1 WO2013065323 A1 WO 2013065323A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
floating body
power generation
blade pitch
floating
wind power
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/007057
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊司 井上
佳成 南
Original Assignee
独立行政法人海上技術安全研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 独立行政法人海上技術安全研究所 filed Critical 独立行政法人海上技術安全研究所
Priority to JP2013541642A priority Critical patent/JP6187935B2/ja
Publication of WO2013065323A1 publication Critical patent/WO2013065323A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/04—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with single hull
    • B63B1/048—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with single hull with hull extending principally vertically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F03D13/25—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors specially adapted for offshore installation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224—Adjusting blade pitch
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/442—Spar-type semi-submersible structures, i.e. shaped as single slender, e.g. substantially cylindrical or trussed vertical bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/93—Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/342—Wave conditions, e.g. amplitude, frequency or direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines

Definitions

  • the present invention relates to a control device for a floating offshore wind power generation facility that suppresses the movement of the floating offshore wind power generation facility that occurs in response to changes in wind speed or wave external force.
  • Patent Documents 1 to 4 Various proposals have been made for the purpose of controlling various changes that occur in wind power generation facilities (Patent Documents 1 to 4).
  • Patent Document 1 a generator and a generator are analyzed so that the frequency and phase of a detected vibration component are analyzed for the purpose of suppressing or controlling the vibration of the windmill, and a frequency change in the opposite phase to the analyzed phase is generated in the windmill.
  • the configuration for controlling the value of the current flowing through the stator coil and the pitch angle of the blade is described.
  • this relates to onshore wind power generation facilities and not to floating offshore wind power generation facilities.
  • Patent Document 2 discloses that in a wind power generator, wind, wind direction, wave propagation direction, wave propagation speed, wave Based on the measured values of the height and the posture of the floating structure, identify the wind turbine that causes the floating structure to tilt or twist, and determine the rotor brake or tilt angle of the rotor of the identified wind turbine. The configuration to be controlled is described.
  • Patent Document 3 discloses that in a marine wind power plant fixed on the seabed, the critical natural frequency of the plant is always determined for the purpose of avoiding premature failure of the plant, and the forbidden resonance range according to the change in fixed strength. The structure which replaces is described. Further, in Patent Document 4, in the wind turbine system for power generation, the primary resonance frequency of the tower to which the wind turbine is attached can be attenuated, and the turbulent flow is caused so as to maintain the rated torque or force. A configuration for adjusting the blade angle for the purpose of minimizing a change in torque or power is disclosed. However, Documents 3 and 4 do not relate to changes in the output of the generator that occur as a result of floating body motion.
  • JP 2007-205225 A Japanese Patent Laid-Open No. 2005-351087 Special table 2003-530518 JP 58-17884 A
  • the surface wind power generator described in Patent Document 2 relates to a floating wind power generator including a plurality of windmills, and it is necessary to measure many factors in order to identify the cause of the swing and vibration of the floating structure. There is. Further, stabilization of the output of the generator is indirect as a result of damping the swinging and vibration of the floating structure, and the wind turbine adjusting means is not directly related to the control of the generator. Accordingly, the present invention provides a control device for a floating offshore wind power generation facility that can obtain the maximum efficiency while reducing the swing of the floating body with a simple configuration and stabilizing the output of the generator. It is an object.
  • the floating offshore wind power generation facility control apparatus is a floating offshore wind power generation facility having a rotor that is rotated by wind, blade pitch control means for controlling the blade pitch of the rotor, Floating body motion detection means for detecting the motion of the floating body, and the blade pitch control means controls the blade pitch of the rotor based on the detection result of the floating body motion detection means.
  • the force generated by the rotation of the rotor can be changed by controlling the blade pitch, so that the floating body motion caused by the wind speed change and the wave external force can be suppressed, and the output of the generator can be stabilized.
  • the floating body motion detecting means is an inclination detecting means for detecting an inclination of the floating body. To do. According to this configuration, it is possible to reduce the fluctuation of the output of the generator due to the inclination of the floating body without amplifying the inclination of the floating body due to the wind speed change and the wave external force.
  • the floating body motion detecting means detects two or more degrees of freedom. To do. According to this configuration, in a floating offshore wind power generation facility that swings with 6 degrees of freedom in some cases, by controlling the blade pitch with respect to the movement of the floating body with at least 2 degrees of freedom, the wind speed change and the wave external force The movement of the floating body caused by the above can be suppressed, and the output of the generator can be stabilized.
  • the control apparatus for a floating offshore wind power generation facility according to any one of the first to third aspects, further comprising wind speed detecting means for detecting a wind speed, wherein the blade pitch
  • the control means controls the blade pitch of the rotor based on the detection result of the wind speed detection means.
  • the blade pitch can be controlled using the detection result of the wind speed detection means in addition to the movement of the floating body.
  • the generator output control means for controlling the output of the generator is further provided. It is characterized by having. According to this configuration, the output of the generator can be controlled in addition to the blade pitch.
  • a sixth aspect of the present invention is the control apparatus for a floating offshore wind power generation facility according to one of the first to fifth aspects, further comprising a nacelle that houses a rotating shaft of the rotor.
  • Yawing detection means for detecting yawing of the nacelle is further provided, wherein the blade pitch control means controls the blade pitch of the rotor according to the rotational position based on the detection result of the yawing detection means.
  • the blade pitch is controlled according to the rotational position means that each blade is controlled to have a predetermined blade pitch when it reaches a predetermined position, or each blade has a predetermined position at a predetermined position. This refers to controlling the blade pitch in advance.
  • the blade pitch control means includes the floating body motion detection means. It has a target setting unit for setting a control target value of the blade pitch control means based on a detection result. According to this configuration, the control target value of the blade pitch control means can be set in consideration of the floating body motion.
  • the present invention is the control device for a floating offshore wind power generation facility according to one of claims 1 to 7, wherein the blade pitch control means is the one of the floating body motion detection means. It has a control gain adjusting unit for adjusting the control gain of the blade pitch control means based on the detection result. According to this configuration, the control gain of the blade pitch control means can be adjusted according to the floating body motion.
  • the blade pitch control means is provided in a weak wind region where the wind is weak.
  • the blade pitch of the rotor is controlled based on the detection result of the floating body motion detection means. According to this configuration, it is possible to suppress the movement of the floating offshore wind power generation facility in the low wind region where conventionally only the rotational speed control of the generator is used as the control target value.
  • the blade pitch control means is provided in a weak wind region where the wind is weak.
  • the blade pitch of the rotor is controlled based on the detection result of the floating body motion detection means, and the generator output control means controls the output of the generator based on the rotation state of the rotor in the low wind region. It is characterized by that. According to this configuration, the output of the generator can be controlled based on the rotation state such as the rotation speed and the cycle.
  • the present invention according to claim 11 is the control apparatus for a floating offshore wind power generation facility according to one of claims 1 to 8, wherein the blade pitch control means is the detection of the floating body motion detection means.
  • the blade pitch of the rotor is controlled based on the result and the detection result of the rotation state of the rotor. According to this configuration, a plurality of detection results can be used for blade pitch control.
  • the blade pitch control means is configured to detect the detection result of the floating body motion detection means and the rotational state of the rotor.
  • the blade pitch of the rotor is controlled by weighting detection results. According to this configuration, blade pitch control can be made more appropriate.
  • the target setting unit is configured to detect the detection of the floating body motion detection unit.
  • the target rotational speed of the generator output control means is set and changed based on the result. According to this configuration, it is possible to appropriately set and change the target rotational speed in accordance with the floating body motion, so that the rotational speed at which the output efficiency of the generator is maximized in a state where the floating body motion is occurring.
  • the target setting unit is configured to detect the detection of the floating body motion detection means.
  • the target output set value of the generator output control means is set and changed based on the result. According to this configuration, the target output set value can be appropriately set and changed according to the floating body motion, so that the rotational speed at which the generator is maximized can be achieved.
  • the target is determined in accordance with the swing angle as the detection result of the floating body motion detection means.
  • the rotational speed or the target output set value is changed. According to this configuration, the rotational speed or output of the generator can be controlled in consideration of the swing angle due to the floating body motion.
  • the blade pitch control means is the floating body motion detecting means or the floating body.
  • the blade pitch of the rotor is feedforward controlled based on a detection result of a sea state detection means provided for detecting a sea state around the rotor. According to this configuration, the blade pitch can be controlled based on a sudden change in the sea state.
  • control device for a floating offshore wind power generation facility of the present invention it is possible to suppress the movement of the floating body caused by wind speed change and wave external force, and to improve the efficiency while stabilizing the output of the generator of the floating offshore wind power generation facility. It is possible to get to the maximum.
  • the floating body motion detection means is an inclination detection means for detecting the inclination of the floating body, it does not amplify the inclination of the floating body due to changes in wind speed and wave external force, and also reduces fluctuations in the output of the generator due to the inclination of the floating body. Can do.
  • the floating body motion detecting means detects two or more degrees of freedom, in some cases, in a floating offshore wind power generation facility that swings with six degrees of freedom, the blade pitch with respect to the movement of the floating body with at least two degrees of freedom.
  • the movement of the floating body caused by the change in wind speed and the wave external force can be suppressed, and the output of the generator can be stabilized.
  • the wind speed can be used for blade pitch control in addition to the floating body motion. It can be elaborate.
  • the generator output control means since the generator output can be controlled in addition to the blade pitch, the generator speed and output can be controlled more precisely.
  • the nacelle and yawing detection means are further provided, and the rotor blade pitch is controlled according to the rotational position, it is possible to suppress the nacelle yawing and stabilize the generator output, thereby improving the efficiency. is there.
  • control can be performed based on the control target value based on the floating body motion. While the output is stabilized, the efficiency can be improved by more appropriate control.
  • control gain adjustment unit When the control gain adjustment unit is provided, the control gain of the blade pitch control means can be adjusted according to the floating body movement, so that the floating body movement is suppressed and the efficiency is improved while the generator output is stabilized. Is possible.
  • the blade pitch can be controlled in response to an abrupt change in the sea state.
  • the efficiency can be maximized while the output is stabilized.
  • the front view which shows schematic structure of the floating body type offshore wind power generation facility provided with the control apparatus by the 1st Embodiment of this invention
  • A Side view of floating offshore wind power generation facility explaining floating body swing of wind power generation facility
  • (b) Graph showing change in generator output accompanying swing shown in
  • (a) Graph of generator turbine performance curves showing the relationship between wind speed and generator output and wind speed and generator speed Among the turbine performance curves in the region (1) of FIG. 3, (a) a graph of the target rotational speed when the swing angle is less than a predetermined value, and (b) the target rotational speed when the swing angle is greater than or equal to the predetermined value.
  • Graph showing The block diagram which shows the outline of the control system in the area
  • the perspective view which shows schematic structure of the floating type offshore wind power generation facility by the 2nd Embodiment of this invention The principal part side view which shows the structure of the floating type offshore wind power generation facility by the 2nd Embodiment of this invention
  • the perspective view which shows schematic structure of the floating type offshore wind power generation facility by the 3rd Embodiment of this invention The top view which shows schematic structure of the floating type offshore wind power generation facility by the 4th Embodiment of this invention
  • Blade pitch control means 15 Floating body motion detection means (tilt detection means) 16 Wave height sensor (sea state detection means) 17 Anemometer (wind speed detection means) 18, 51 Nacelle 19 Rotating shaft 20
  • Generator control means 21 Blade pitch control means 22
  • Target scheduler target setting unit
  • Gain Scheduler Control Gain Adjuster
  • Feed forward control means 25
  • Generator 31 Sea state detection means (sea state detection means) 46, 48, 55 Yawing detection means
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a floating offshore wind power generation facility equipped with a control device according to the present embodiment.
  • the floating offshore wind power generation facility 10 of the present embodiment is a spar type that floats a so-called floating body on the sea surface, and includes a rotor 11 and a floating body 12 as shown in FIG.
  • the rotor 11 includes a plurality of blades 13, blade driving means 14 for changing the pitch of the blades 13, a nacelle 18 having a rotary shaft 19 therein, and a generator (not shown) to which the rotary shaft 19 is connected.
  • the floating offshore wind power generation facility 10 includes a floating body motion detection means 15 that detects the motion of the floating body 12, a wave height sensor (sea state detection means) 16, and an anemometer (wind speed detection means) 17.
  • the plurality of blades 13 are attached to the rotary shaft 19 via the blade driving means 14.
  • the rotor 11 according to the present embodiment includes three blades 13. When the blade 13 receives wind, the rotating shaft 19 rotates and power is generated by a generator provided in the nacelle 13. By changing the pitch of the blades 13, the force in the front-rear direction (front and back in FIG. 1) generated by the rotation of the rotor 11 can be changed.
  • the pitch of the blade 13 refers to the angle of the blade 13 with respect to the rotating surface.
  • the blade pitch is changed by driving the blade 13 by the blade driving means 14 provided in the nacelle 18 and changing the attachment angle of the blade 13 to the rotating shaft 19.
  • the blade driving means 14 for example, a commonly used actuator powered by electricity or hydraulic pressure can be cited.
  • a so-called horizontal axis type windmill having a rotation shaft 19 that is horizontal to the ground is shown as the rotor 11, but a so-called vertical windmill having a rotation axis that is perpendicular to the ground may be used. it can.
  • the floating body 12 includes a sea surface portion 12A that is entirely located below the sea surface P, and a tower portion 12B that is partly located below the sea surface and most of the portion is located on the sea surface P.
  • the floating body 12 is moored to an anchor on the seabed via a mooring line.
  • the floating body motion detection means 15 detects the motion (swing) of the floating body 12, and detects at least two degrees of freedom among the six degrees of freedom of rolling, pitching, yawing, heaving, surging, and swaying. Is preferred.
  • the floating body motion detection means 15 detects the tilt (swing angle ⁇ ) of the floating body 12 as at least the tilt detection means, and detects the tilt motion of the floating body 12 from its temporal change.
  • the time measurement and processing means necessary for detecting the tilt motion can be provided integrally with the floating body motion detection means (tilt detection means) 15 or can be provided as a separate circuit.
  • the inclination detecting means detects at least pitching as an inclination movement of the floating body 12 directly or indirectly.
  • the general floating body motion detection means 15 can be constituted by, for example, a gyro sensor, an inclinometer, an accelerometer, and a GPS alone, or a combination of the same or different types.
  • the two-dimensional sensor as the floating body motion detection means 15, not only pitching but also rolling as the tilting motion of the floating body 12 can be detected directly or indirectly.
  • two one-dimensional sensors can be combined.
  • In order to detect other floating body movements such as yawing, heaving, surging, and swaying, use dedicated floating body movement detection means, or use a gyro sensor that can also function functionally as tilt detection means. You can also.
  • the floating body motion detection means 15 is attached to three positions of the center of gravity of the floating body 12 (under the sea surface portion 12A), the vicinity of the work entrance of the floating body 12 (tower portion 12B), and the nacelle 18. By attaching to the vicinity of the work entrance, maintenance of the floating body motion detection means 15 is facilitated.
  • the swing angle of the floating body 12 can be detected based on accelerations measured by a plurality of accelerometers attached at different heights. Specifically, by measuring the temporal change of the detection value detected by the floating body motion detection means 15 and using it directly as a control input, or by multiplying it by the distance between the center of gravity position and the mounting position of the floating body motion detection means 15. The swing level (swing angle) of the floating body 12 is estimated and used for control.
  • the wave height sensor 16 measures the wave height on the sea surface P.
  • a laser wave height meter, an ultrasonic wave height meter, a capacitive wave height meter, a radar wave height meter, or the like can be used.
  • the configuration in which the wave height sensor 16 is provided on the floating body 12 has been described.
  • the wave height sensor 16 does not necessarily have to be attached to the floating body 12.
  • a configuration may be adopted in which a wave height sensor separate from the floating offshore wind power generation facility 10 is used, and a measurement result is transmitted to the floating offshore wind power generation facility 10 using wired or wireless communication means.
  • the anemometer 17 detects the wind speed as a vector accompanied by the wind direction.
  • a cup-type anemometer, a windmill-type anemometer, an ultrasonic anemometer, or the like can be used.
  • FIG. 2 (a) is a side view of a floating offshore wind power generation facility explaining floating body swing of the wind power generation facility
  • FIG. 2 (b) shows changes in the output of the generator accompanying the swing shown in (a). It is a graph to show.
  • the load applied to the floating body 12 is changed by the change in wind speed and the external force caused by the waves on the sea surface P, and the floating offshore wind power generation as shown by the double-sided arrow in the figure. Movement (swing) occurs before and after the facility 10 (left and right in the figure).
  • the floating offshore wind power generation facility 10 changes the blade pitch of the blade 13 by the blade driving unit 14 based on the detection result of the floating body motion detection unit 15. For example, when the floating body 12 swings back and forth (pitching) as shown in FIG. 2A, the blade driving means 14 changes the blade pitch of the blade 13 during the movement of the floating body 12 in one cycle. One cycle is performed. Thereby, the force generated in the rotor 11 can be changed, and the swinging of the floating body 12 can be reduced.
  • a solid line indicates a large swing of the floating body 12 and a change in the output of the generator
  • a broken line indicates a small swing of the floating body 12 and a change in the output of the generator. .
  • the swing of the floating body 12 By changing the blade pitch of the blade 13 by the blade driving means 14, the swing of the floating body 12 can be reduced as shown by the broken line. By suppressing the swing of the floating body 12 and reducing the swing angle ⁇ , the output of the generator can be stabilized and the quality of the power can be improved.
  • the floating body motion detection means 15 detects a two-dimensional movement of inclination (swing angle ⁇ ′), and the blade driving means 14 changes the blade pitch of the blade 13.
  • the blade pitch of the blade 13 is optimally controlled by the blade driving means 14 in consideration of two-dimensional movement.
  • the blade pitch of the blade 13 can be optimally controlled by the blade driving means 14 in consideration of floating body motion such as yawing, heaving, surging, and swaying.
  • the rocking cycle of the floating body 12 is normally 0.1 to 0.3 Hz, and is 1 Hz or more of a tower of a fixed wind power generation facility (structurally equivalent to the floating body 12) installed on the ground or beach. The numerical range is different from the vibration period.
  • FIG. 3 is a graph of the turbine performance curve of the generator showing the relationship between the wind speed and the output of the generator, and the relationship between the wind speed and the generator speed.
  • the horizontal axis of the figure shows the wind speed, and in the graph located on the upper side indicated by a thick solid line, the vertical axis indicates the number of revolutions of the generator, and in the graph located on the lower side indicated by a thin solid line, the vertical axis Indicates the output of the generator.
  • the floating offshore wind power generation facility 10 performs control in three different modes depending on the magnitude of the wind speed.
  • control modes (1) to (3) corresponding to the areas indicated by (1) to (3) separated by vertical broken lines, and are based on the magnitude of the wind speed as follows.
  • Mode (2) After reaching the maximum generator speed, but before reaching the rated output of the generator Control the generator speed to be constant (change the pitch angle of the blade)
  • Mode (3) After reaching the rated output of the generator, control the generator output to be constant (change the pitch angle of the blade)
  • the wind speed area before reaching the maximum rotational speed of the generator is referred to as a weak wind area, and the wind speed area until reaching the rated output of the generator after reaching the maximum rotational speed of the generator.
  • the floating offshore wind power generation facility 10 monitors the swing angle ⁇ of the floating body 12 by the floating body motion detection means 15 in addition to the rotational speed of the rotor 11 and the output of the generator.
  • the swinging angle ⁇ of the floating body 12 is increased, the pitch angle of the blade 13 is controlled by the blade driving means 14 for each mode specified based on the wind speed measured by the anemometer 17, and the floating body 12. Reduce exercise. Thereby, the output change of a generator can be suppressed and electric power quality can be improved.
  • FIG. 4 shows a turbine performance curve in the region (1) of FIG. 3, where (a) is a graph of the target rotational speed when the swing angle is less than a predetermined value, and (b) is the swing angle. It is a graph which shows the target rotation speed in the case of more than predetermined value.
  • control means such as the generator control means 20 and the blade pitch control means 21, are comprised by the memory
  • FIG. 5 is a block diagram showing an outline of the control system in the area (1) of FIG.
  • the floating offshore wind power generation facility 10 includes a generator control means 20 and a blade pitch control means 21 as control means.
  • the generator control means 20 controls the rotation speed N of the turbine in the generator 25 that constitutes the power generation system 30 by changing the generator torque Trq based on the target rotation speed Nd. From the power generation system 30, the rotational speed N of the turbine of the generator 25 is fed back.
  • the rotational speed N is detected by the rotational speed detection means 28 attached to the shaft of the generator 25. Since the shaft of the generator 25 is directly connected to the rotational shaft 19 of the rotor 11, the rotational speed N is substantially equal to the rotational speed N of the rotor 11. The same value.
  • the blade pitch control means 21 changes the blade pitch angle ⁇ ⁇ by the blade driving means 14 constituting the power generation system 30 when the swing angle ⁇ detected by the floating body motion detection means 15 is equal to or greater than a predetermined value. 12 is suppressed and the output of the generator 25 is stabilized. The oscillation angle ⁇ is fed back from the power generation system 30 to the blade pitch control means 21.
  • the control for changing the blade pitch angle beta theta by the blade pitch control means 21 is performed.
  • the predetermined value may be set as appropriate according to the required power quality.
  • the blade pitch control means 21 always controls the blade pitch angle beta theta. This also applies to the control in the middle wind region and the strong wind region, which will be described later.
  • the generator control means 20 changes the setting to a lower rotational speed than the target rotational speed Nd used to obtain the rotational speed Cpmax that maximizes the power generation efficiency, that is, the target rotational speed Nd is not oscillated.
  • the setting lower than the rotational speed at which the power generation efficiency at the maximum is set the average value of the efficiency of the fluctuating generator 25 is maximized in the state where the floating body motion of the predetermined swing angle ⁇ or more is occurring, Further, the output fluctuation range of the generator 25 can be minimized. Thereby, electric power quality can be improved.
  • FIG. 6 shows a turbine performance curve in the region (2) of FIG. 3, (a) is a graph of the target rotational speed when the swing angle is less than a predetermined value, and (b) is the swing angle. It is a graph which shows the target rotation speed in the case of more than predetermined value.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an outline of the control system in the region (2) of FIG.
  • the floating offshore wind power generation facility 10 includes a generator control means 20 and a blade pitch control means 21 as control means.
  • the generator control means 20 changes the blade pitch as means for maintaining the rotational speed N at the maximum rotational speed.
  • the rotational speed N of the turbine of the generator 25 is fed back.
  • the rotational speed N is detected by the rotational speed detection means 28 attached to the shaft of the generator 25. Since the shaft of the generator 25 is directly connected to the rotational shaft 19 of the rotor 11, the rotational speed N is substantially equal to the rotational speed N of the rotor 11. The same value.
  • the blade pitch control means 21 functions in the same manner as the region (1) (light wind region). However, in the region (2) (medium wind region), unlike the weak wind region, the blade pitch is also used as means for controlling the rotational speed N of the generator 25 by the generator control means 20. Therefore, unlike the region (1), the output ⁇ N from the generator control means 20 and the output ⁇ ⁇ from the blade pitch control means 21 are added and then output to the power generation system 30 to generate the generator 25 and the blade driving means. 14 is used for control. As described above, the blade angle of the rotor 11 is controlled by the blade driving means 14 based on the outputs from the generator control means 20 and the blade pitch control means 21. This suppresses the swinging of the floating body 12 and controls the rotational speed N of the generator 25 to maximize the power generation efficiency while stabilizing the output of the generator 25 of the floating offshore wind power generation facility 10. Is possible.
  • the blade pitch control in the power generation system 30 may be performed based on the result of weighting and adding ⁇ N and ⁇ ⁇ .
  • the weighting can be performed based on the rocking angle ⁇ detected by the floating body motion detection means 15 and the wind speed V. For example, when importance is attached to the stability of the power quality (stability of the output), when the swing angle ⁇ is less than a predetermined value by controlling the power generation system 30 based only on the beta N, swing angle ⁇ is equal to or higher than the predetermined value sometimes it may be controlled based only on beta theta.
  • the swinging angle ⁇ that greatly affects the power generation efficiency of the generator 25 is set as a predetermined value, and when the swinging angle ⁇ is less than the predetermined value, the power generation system 30 is based only on ⁇ . It is also possible to control based on ⁇ N only when the swing angle ⁇ is greater than or equal to a predetermined value. Of course, it is also possible to control based on both outputs by multiplying ⁇ N and ⁇ ⁇ by appropriate weighting factors.
  • FIG. 8A is a graph of the target rated output when the swing angle is less than a predetermined value and when the swing angle is greater than or equal to the predetermined value in the turbine performance curve in the region (3) of FIG.
  • the rocking angle ⁇ (see FIG. 2) of the floating body 12 detected by the floating body motion detecting means 15 is less than a predetermined value
  • the change in the output due to the rocking of the floating body 12 does not significantly affect the quality of power. Absent. Therefore, as shown by a broken line in FIG. 8A, the power generation efficiency can be improved by controlling the generator 25 to have a rated output.
  • the blade pitch control means 21 suppresses the swinging of the floating body 12. Thereby, the output change of the electric power by rocking
  • Fig. 8 (b) is a graph showing the change in the output of the generator accompanying the target output and swinging. If the rated output is the target output when the floating body 12 is oscillating, the rated output of the generator 25 may be exceeded when the floating body 12 oscillates and the relative wind power increases. Therefore, when a swing angle ⁇ greater than a predetermined value is detected, the setting is changed so that a value lower than the rated output becomes the target output. Thereby, it is possible to prevent the generator 25 from being operated in a state where the rated output is exceeded, and to improve the safety of the floating offshore wind power generation facility 10.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an outline of the control system in the area (3) of FIG.
  • the floating offshore wind power generation facility 10 includes a generator control means 20 and a blade pitch control means 21 as control means.
  • the region (3) strong wind region
  • the rotational speed N of the generator 25 reaches the maximum rotational speed
  • the output P of the generator 25 reaches the rated output (see FIG. 3). Therefore, the rated output of the generator 25 is set as the target output Pd.
  • the generator control means 20 changes the blade pitch as a means for maintaining the output P of the generator 25 at the rated output. From the power generation system 30, the output P of the generator 25 is fed back.
  • the output P of the generator 25 is detected by the output detection means 29.
  • the blade pitch control means 21 has the same function as the region (1) (light wind region). However, the blade pitch is also used as means for controlling the output P of the generator 25 by the generator control means 20 in the strong wind region. Therefore, the area (2) Similarly, the output beta theta from the output beta P and the blade pitch control means 21 from the generator control unit 20 is added, is output to the power generation system 30. In addition of both, it is good also as weighting like area
  • region (2) medium wind area
  • FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system of the floating offshore wind power generation facility of the present embodiment.
  • the floating offshore wind power generation facility 10 includes a target scheduler (target setting unit) 22, a gain scheduler (control gain adjustment unit) in addition to the generator control unit 20 and blade pitch control unit 21 described above. ) 23, feedforward control means 24, and sea state detection means 31 for comprehensively grasping the sea state.
  • the target scheduler 22 switches the control mode and changes the target rotational speed Nref or the target output Pref depending on which of the low wind area, the medium wind area, and the strong wind area it belongs to.
  • the target scheduler 22 can be configured by using a storage unit and an arithmetic processing unit in which a table of information corresponding to a turbine performance curve graph (see FIG. 3) of the generator 25 is stored.
  • the wind speed V measured by the anemometer 17 of the power generation system 30 (see FIG. 1) and / or the rotational speed N of the generator 25 can be used.
  • the target scheduler 22 can automatically perform control by switching to an appropriate control mode according to the wind speed V and the rotational speed N of the generator 25 detected by the rotational speed detection means 28.
  • the swing angle ⁇ is used as a trigger for changing the target rotational speed Nref or the target output Pref.
  • the target scheduler 22 receives from the power generation system 30 the rotational speed N of the generator 25 detected by the rotational speed detection means 28, the output P detected by the output detection means 29, the wind speed V detected by the anemometer 17, the floating body
  • the rocking angle ⁇ by the motion detector 15 and the yaw angle ⁇ detected by the yawing detector 46 are fed back. These fed back outputs are used according to the control mode.
  • the target rotational speed Nref is used as the control target value, so the rotational speed N is used for feedback control (see FIGS. 5 and 7).
  • the output P is used for feedback control (see FIG. 9).
  • the swing angle ⁇ is output to the blade pitch control means 21 via the gain scheduler 23 and used for blade pitch control in the entire region. It should be noted that the control by the blade pitch control means 21 may be configured to start when the swing angle ⁇ is greater than or equal to a predetermined value.
  • the gain scheduler 23 adjusts a control gain that is a ratio of output to input in the generator control means 20 and the blade pitch control means 21.
  • a generally used method such as PID control can be used.
  • the gain scheduler 23 adjusts the control gain of the blade pitch control means 21 based on the detection result of the swing angle ⁇ by the floating body motion detection means 15 that has passed through the filter 26 ′. Thereby, the blade drive means 14 changes the blade pitch of the rotor 11 and suppresses the output change of the generator 25 due to the swinging of the floating body 12.
  • the feedforward control means 24 includes a filter 26 and a feedforward control system 27.
  • the state of the sea around the floating body 12 detected by the sea state detection unit 31 is reflected in the control of the generator control unit 20 and the blade pitch control unit 21.
  • the filter 26 removes various noises from the signal corresponding to the sea state detected by the sea state state detecting means 31.
  • the feedforward control system 27 predicts the disturbance detected by the sea state detection means 31 and reflects it in the control of the generator control means 20 and the blade pitch control means 21.
  • the sea state detection means 31 detects the sea state around the floating body 12. Examples of sea state include wave height, wave direction, wave period, flow velocity, flow direction, and the like.
  • the sea state detection means 31 can also be configured as a separate body from the floating body 12. Moreover, when making it a different body, it is good also as a structure which transmits a sea state to the floating-type offshore wind power generation facility 10, for example via a radio
  • the sea state detected by the sea state detection means 31 is used for controlling the blade driving means 14 and the generator 25 via the feedforward control means 24. That is, as shown in FIG. 10, the generator control means 20 uses the signal from the feedforward control means 24 in addition to the feedback signal from the power generation system 30 and the signal from the gain scheduler 23 for control.
  • the feedforward control it is possible to predict the floating body motion based on the detection result of the sea state detection means 31 and calculate the necessary control amount in advance. If there is a delay in the control time due to the response time of the blade driving means 14 as an actuator, the floating body swing may be amplified by feedforward control. Therefore, the feedforward control improves the speed response to the output fluctuation while ensuring the robustness by the feedback control.
  • FIG. 11 is a detailed block diagram of essential parts of the block diagram shown in FIG.
  • the feedforward control system 27 shown in FIG. 10 includes a rotation speed correction unit that outputs a torque change amount ⁇ Tq with respect to the output of the generator control means 20, and a blade pitch change amount ⁇ with respect to the output of the blade pitch control means 21. It consists of a blade pitch correction unit that outputs ⁇ .
  • the rotation speed correction unit includes a motion model unit 27a and a PID control unit 27b of the rotor 11 and the floating body 12.
  • the rotor and floating body motion model unit 27a has a response function calculated in advance, and the wave height and wave direction measurement data Hw (t) immediately before from the sea state detection means 31 and
  • the rotational speed deviation ⁇ N is output by inputting the rotational speed N of the generator 25 and the swing angle ⁇ immediately before being detected by the floating body motion detecting means 15.
  • the blade pitch correction unit includes a motion model unit 27c, a PID control unit 27d, and a blade pitch change amount conversion unit 27e for the rotor 11 and the floating body 12.
  • the motion model unit 27c of the rotor 11 and the floating body 12 has a response function calculated in advance, and the wave height and wave direction measurement data Hw (t) immediately before the sea state detection unit 31 and the power generation system 30
  • the output deviation ⁇ P is output by inputting the rotation speed N of the immediately preceding generator 25 and the swing angle ⁇ immediately before being detected by the floating body motion detecting means 15.
  • the PID control unit 27d receives the output deviation ⁇ P, and outputs the torque change amount ⁇ Tq by performing P control, PI control, or PID control.
  • the blade pitch change amount conversion unit 27e receives the torque change amount ⁇ Tq and outputs the blade pitch change amount ⁇ .
  • FIG. 12 is a perspective view showing a schematic configuration of a floating offshore wind power generation facility according to the present embodiment
  • FIG. 13 is a side view of a main part showing a structure of the floating offshore wind power generation facility according to the present embodiment.
  • the yawing detection means 46 which detects the yawing of the nacelle 18 which accommodated the rotating shaft 19 of the rotor 11 is provided.
  • the portions other than the configuration related to detecting yawing of the nacelle 18 and controlling the blade pitch of the rotor 11 according to the rotation position based on the detection result are the same as in the first embodiment.
  • the floating offshore wind power generation facility 40 has a floating body 12 moored to an anchor 43 on the seabed B via a mooring line 42.
  • a line extending from the bottom of the floating body 12 is a power transmission line 44.
  • the floating offshore wind power generation facility 40 includes a rotor 11 that is rotated by wind, a nacelle 18 that accommodates a rotating shaft 19 of the rotor 11, and a rotary seat bearing 45 that rotatably supports the nacelle 18 with respect to the water surface.
  • the floating body 12 and the yawing detection means 46 for detecting the yawing which is the rotational swing of the nacelle 18 with respect to the water surface are provided.
  • the rotor 11 includes a hub 47 in which a plurality of blades 13 are provided radially, and a rotating shaft 19 connected to the hub 47.
  • the rotating shaft 19 is rotatably supported in the nacelle 18, and the rotating shaft 19 rotates by receiving wind from the rotor 11, and power is generated by a generator (not shown) provided in the nacelle 18. I do.
  • the nacelle 18 is rotatably supported with respect to the sea surface P by a rotating seat bearing 45 provided on the upper part of the floating body 12. Thereby, the direction of the rotating shaft 19 can be changed according to the change of a wind direction by rotation of the nacelle 18, and the rotating surface of the rotor 11 can be made to face a wind.
  • the yawing detection means 46 detects a rotational swing (yawing) that occurs in the nacelle 18 when a vertical force is applied by waves while the rotor 11 is rotating.
  • the yawing detection means 46 is provided on the floating body 12, but the yawing detection means 46 may be provided on the nacelle 18 side.
  • a gyro sensor or the like can be used as the yawing detection means 46.
  • the blade drive means 14 drives the blade 13 so as to change individually for each blade 13 according to the rotational position. For example, the blade pitch at the rotation position A and the rotation position B indicated by the two-dot chain line on the rotation surface L of the rotor 11 in FIG. 12 is individually controlled for each blade 13 to suppress yawing indicated by T in FIG. can do.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a schematic configuration of a floating offshore wind power generation facility according to the third embodiment.
  • the floating offshore wind power generation facility 50 is configured such that the nacelle 51 and the floating body 52 are integrated so that the nacelle 51 does not rotate with respect to the floating body 52.
  • the floating body 52 floats on water, and a nacelle 51 is fixed to the upper end of the floating body 52, and the lower end of the floating body 52 is connected to the anchor 54 of the seabed B through the rotation means 53.
  • the rotating means 53 connects the floating body 52 to the anchor 54 so that the floating body 52 can rotate according to the change in the wind direction W.
  • the yawing detection means 55 provided in the floating body 52 detects the yawing of the floating body 52 (the nacelle 51), like the yawing detection means 46.
  • the floating offshore wind power generation facility 50 suppresses yawing by means similar to the floating offshore wind power generation facility 40 based on the detection result of the yawing detection means 55.
  • the floating body 52 can also be moored by using other mooring methods such as mooring lines.
  • FIG. 15 is a top view showing a schematic configuration of a floating offshore wind power generation facility according to the fourth embodiment.
  • the nacelle 15 in the floating offshore wind power generation facility shown in FIG. 1, the nacelle 15 is rotatably supported from the tower portion 12 ⁇ / b> B, and the rotor 11 faces the wind direction.
  • yawing detection means 48 is also incorporated in the nacelle 15.
  • the wind direction and the swinging direction of the floating body 12 are often different, unlike a wind power generation facility in which a tower installed on land or on a beach is fixed.
  • the direction of the rotor 11, that is, the yaw angle of the nacelle 15 with respect to the floating body 12, or the yawing movement is taken into consideration, and the blade driving means 14 further.
  • the blade pitch of the blade 13 can be controlled. As a result, the output of the generator of the floating offshore wind power generation facility can be further stabilized and the efficiency can be improved.
  • the present invention can be used as a control device for suppressing movement of a floating body and improving power generation quality and safety in a floating offshore wind power generation facility.

Abstract

【課題】簡単な構成により浮体の揺動を低減させ、発電機の出力を安定化させた上で最大の効率を得ることができる浮体式洋上風力発電施設の制御装置を提供すること。 【解決手段】風により回転するローター１１を有した浮体式洋上風力発電施設１０おいて、ローター１１の備えているブレード１３のブレードピッチを変更するブレード駆動手段１４と、浮体１２運動を検出する揺動角センサ１５とを備えており、揺動角センサ１５により検出された揺動に基づいて、揺動を抑制するようにブレード駆動手段１４によりブレード１３を駆動して浮体１２の揺動を低減することにより、発電出力の変化を抑制した上で最大の効率を得る。

Description

浮体式洋上風力発電施設の制御装置
　本発明は、風速変化や波浪外力に応じて発生する浮体式洋上風力発電施設の運動を抑制する浮体式洋上風力発電施設の制御装置に関する。
　自然エネルギーを利用した発電方法として、洋上の風を利用して発電を行う洋上風力発電が注目されている。その中でも浮体式風力発電は、外洋の強く安定した風を利用することが出来る発電方法として注目されている。
　しかし、この浮体式洋上風力発電は洋上に浮いた浮体上で風力発電を行うものである。このため、風速変化や波浪外力に応じて、浮体にかかる荷重の変化が生じる。そして、この荷重の変化によって発生する浮体の運動により、発電に用いられている風車に対する相対風速の変化が誘起される。相対風速が変化する結果、浮体式洋上風力発電施設の発電機の出力に変化が生じる。なお、浮体式洋上風力発電施設における浮体の運動は、陸上の風力発電施設とは異なり、周期が長い大きな運動（揺動）となる。
　風力発電施設において生じる各種変化を制御することを目的として、種々の提案がなされている（特許文献１～４）。
　特許文献１には、風車の振動を抑制または制御することを目的として、検出した振動成分の周波数および位相を解析し、解析された位相と逆位相の周波数変化が風車に生じるように、発電機のステータコイルに流れる電流値およびブレードのピッチ角を制御する構成が記載されている。しかし、これは陸上の風力発電施設に関するものであり、浮体式洋上風力発電施設に関するものではない。
　特許文献２には、水上風力発電装置において、浮体構造物の揺動、振動を抑え、発電効率の変化を抑えることを目的として、風力、風向、波の伝播方向、波の伝播速度、波の高さ、および浮体構造物の姿勢について計測した計測値を基にして、浮体構造物に傾斜や捩れなどを生じさせる原因となる風車を特定し、特定された風車のローターのロータブレーキまたは傾角を制御する構成が記載されている。
　特許文献３には、海底に固定された海上風力発電プラントにおいて、プラントの早期故障を回避することを目的として、プラントの臨界固有振動数を常に決定し、固定強度の変化に応じて禁止共振範囲の置き換えを行う構成が記載されている。
　また、特許文献４には、発電用風力タービンシステムにおいて、風力タービンの取り付けられた塔の一次共振振動数を減衰させることができ、且つ定格トルクまたは力を維持するように、乱流に起因するトルクまたは動力の変化を最小化することを目的として、ブレード角の調整をする構成が開示されている。しかし、文献３および文献４は、浮体運動の結果として生じる発電機の出力の変化に関するものではない。
特開２００７－２０５２２５号公報 特開２００５－３５１０８７号公報 特表２００３－５３０５１８号公報 特開昭５８－１７８８８４号公報
　特許文献２に記載の水上風力発電装置は、複数の風車を備えた浮体風力発電装置に関するものであり、浮体構造物の揺動、振動の原因を特定するために、多くの要因を測定する必要がある。また、発電機の出力の安定化は浮体構造物の揺動、振動を減衰させた結果として間接的なものであり、風車の調整手段が直接発電機の制御にもかかわるものではない。
　そこで、本発明は、簡単な構成により浮体の揺動を低減させ、発電機の出力を安定化させた上で最大の効率を得ることができる浮体式洋上風力発電施設の制御装置を提供することを目的としている。
　請求項１に記載の本発明の浮体式洋上風力発電施設の制御装置は、風により回転するローターを有した浮体式洋上風力発電施設において、前記ローターのブレードピッチを制御するブレードピッチ制御手段と、浮体の運動を検出する浮体運動検出手段とを備え、前記浮体運動検出手段の検出結果に基づき前記ブレードピッチ制御手段で前記ローターの前記ブレードピッチを制御したことを特徴とする。この構成によれば、ブレードピッチを制御することによりローターの回転により生じる力を変化させて、風速変化及び波浪外力によって生じる浮体の運動を抑制でき、発電機の出力を安定させることができる。
　請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、前記浮体運動検出手段は、前記浮体の傾斜を検出する傾斜検出手段であることを特徴とする。この構成によれば、風速変化及び波浪外力による浮体の傾斜を増幅させず、また浮体の傾斜による発電機の出力の変動を減少させることができる。
　請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、前記浮体運動検出手段は、２以上の自由度を検出することを特徴とする。この構成によれば、場合によっては６自由度で揺動する浮体式洋上風力発電施設において、少なくとも２以上の自由度の浮体の動きに対してブレードピッチを制御することで、風速変化及び波浪外力によって生じる浮体の運動を抑制でき、発電機の出力を安定させることができる。
　請求項４に記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、風速を検出する風速検出手段をさらに備え、前記ブレードピッチ制御手段が前記風速検出手段の検出結果に基づき前記ローターの前記ブレードピッチを制御したことを特徴とする。この構成によれば、浮体の運動に加えて風速検出手段の検出結果を用いてブレードピッチを制御できる。
　請求項５に記載の本発明は、請求項１から請求項４のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、発電機の出力を制御する発電機出力制御手段をさらに備えたことを特徴とする。この構成によれば、ブレードピッチに加えて発電機の出力を制御することができる。
　請求項６に記載の本発明は、請求項１から請求項５のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、前記ローターの回転軸を収納したナセルを有し、前記ナセルのヨーイングを検出するヨーイング検出手段をさらに備え、前記ブレードピッチ制御手段が前記ヨーイング検出手段の検出結果に基づいて前記ローターの前記ブレードピッチを回転位置に応じて制御したことを特徴とする。この構成によれば、ナセルのヨーイングを抑制することができる。ここで「ブレードピッチを回転位置に応じて制御した」とは、各ブレードが所定の位置に達したときに所定のブレードピッチとなるように制御すること、あるいは各ブレードが所定の位置で所定のブレードピッチとなるように予め制御をすること等をいう。
　請求項７に記載の本発明は、請求項１から請求項６のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、前記ブレードピッチ制御手段は、前記浮体運動検出手段の前記検出結果に基づいて前記ブレードピッチ制御手段の制御目標値を設定する目標設定部を有したことを特徴とする。この構成によれば、浮体運動を踏まえた上でブレードピッチ制御手段の制御目標値を設定することができる。
　請求項８に記載の本発明は、請求項１から請求項７のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、前記ブレードピッチ制御手段は、前記浮体運動検出手段の前記検出結果に基づいて前記ブレードピッチ制御手段の制御ゲインを調節する制御ゲイン調節部を有したことを特徴とする。この構成によれば、浮体運動に応じてブレードピッチ制御手段の制御ゲインを調節することができる。
　請求項９に記載の本発明は、請求項１から請求項８のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、風の弱い弱風領域において、前記ブレードピッチ制御手段が前記浮体運動検出手段の前記検出結果に基づき前記ローターの前記ブレードピッチを制御したことを特徴とする。この構成によれば、従来、制御目標値として発電機の回転数制御のみが用いられていた弱風領域において、浮体式洋上風力発電施設の運動を抑制することができる。
　請求項１０に記載の本発明は、請求項５から請求項８のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、風の弱い弱風領域において、前記ブレードピッチ制御手段が前記浮体運動検出手段の前記検出結果に基づき前記ローターの前記ブレードピッチを制御し、前記弱風領域において、前記発電機出力制御手段が前記ローターの回転状態に基づいて前記発電機の出力を制御したことを特徴とする。
　この構成によれば、回転数や周期などの回転状態に基づいて、発電機の出力を制御することができる。
　請求項１１に記載の本発明は、請求項１から請求項８のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、前記ブレードピッチ制御手段が前記浮体運動検出手段の前記検出結果と前記ローターの回転状態の検出結果に基づいて前記ローターの前記ブレードピッチを制御したことを特徴とする。この構成によれば、ブレードピッチ制御に複数の検出結果を用いることができる。
　請求項１２に記載の本発明は、請求項１１に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、前記ブレードピッチ制御手段が、前記浮体運動検出手段の前記検出結果と前記ローターの回転状態の検出結果の重み付けを行い前記ローターの前記ブレードピッチを制御したことを特徴とする。この構成によれば、ブレードピッチ制御をより適切なものとすることができる。
　請求項１３に記載の本発明は、請求項７から請求項１２のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、前記目標設定部が、前記浮体運動検出手段の前記検出結果に基づいて発電機出力制御手段の目標回転数を設定変更したことを特徴とする。この構成によれば、浮体運動に応じて目標回転数を適切に設定変更し、浮体運動が生じている状態で発電機の出力効率が最大となる回転数にすることができる。
　請求項１４に記載の本発明は、請求項７から請求項１３のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、前記目標設定部が、前記浮体運動検出手段の前記検出結果に基づいて、発電機出力制御手段の目標出力設定値を設定変更したことを特徴とする。この構成によれば、浮体運動に応じて目標出力設定値を適切に設定変更し、発電機が最大となる回転数にすることができる。
　請求項１５に記載の本発明は、請求項１３または請求項１４に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、前記浮体運動検出手段の前記検出結果としての揺動角に応じ、前記目標回転数あるいは前記目標出力設定値を設定変更したことを特徴とする。この構成によれば、浮体運動による揺動角を考慮して、発電機の回転数または出力を制御することができる。
　請求項１６に記載の本発明は、請求項１から請求項１５のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置において、前記ブレードピッチ制御手段が前記浮体運動検出手段あるいは前記浮体の周囲の海象状態を検出するために備えた海象検出手段の検出結果に基づいて前記ローターの前記ブレードピッチをフィードフォワード制御したことを特徴とする。この構成によれば、海象状態の急激な変化をふまえてブレードピッチを制御することができる。
　本発明の浮体式洋上風力発電施設の制御装置によれば、風速変化及び波浪外力によって生じる浮体の運動を抑制でき、浮体式洋上風力発電施設の発電機の出力を安定化させた中で効率を最大に得ることが可能である。
　浮体運動検出手段を、浮体の傾斜を検出する傾斜検出手段とした場合には、風速変化及び波浪外力による浮体の傾斜を増幅させず、また浮体の傾斜による発電機の出力の変動を減少させることができる。
　浮体運動検出手段で２以上の自由度を検出する場合には、場合によっては６自由度で揺動する浮体式洋上風力発電施設において、少なくとも２以上の自由度の浮体の動きに対してブレードピッチを制御することで、風速変化及び波浪外力によって生じる浮体の運動を抑制でき、発電機の出力を安定させることができる。
　風速検出手段の検出結果に基づいてブレードピッチを制御する場合には、浮体の運動に加えて風速をもブレードピッチ制御に用いることができるから、浮体の運動制御と発電機の出力の制御をより精緻なものとすることができる。
　発電機出力制御手段をさらに備えた場合には、ブレードピッチに加え発電機出力を制御できるから、発電機の回転数や出力をより精密に制御することができる。
　ナセルとヨーイング検出手段をさらに備え、ローターのブレードピッチを回転位置に応じて制御する場合には、ナセルのヨーイングを抑制して発電機の出力をより安定化させ、効率を向上させることが可能である。
　浮体運動検出手段の検出結果に基づいて制御目標値を設定する目標設定部を備えた場合には、浮体運動を踏まえた制御目標値に基づいて制御できるから、浮体の運動を抑制し発電機の出力を安定化させた中で、より適切な制御によって効率を向上させることが可能となる。
　制御ゲイン調節部を有する場合には、浮体運動に応じてブレードピッチ制御手段の制御ゲインを調節できるから、浮体の運動の抑制と、発電機の出力を安定化させた中で効率を向上させることが可能となる。
　弱風領域においてローターのブレードピッチを制御する場合には、弱風領域においても浮体の揺動を抑制し、発電機の出力をより安定化させた中で効率を向上させ発電品質を向上させることが可能である。さらにローターの回転状態に基づいて発電機の出力を制御する構成とすれば、浮体の運動の抑制と、揺動抑制による発電品質向上に加えて、ローターの回転状態を踏まえて発電効率を向上させることが可能である。
　ブレードピッチの制御において検出結果を重み付けする場合には、浮体の運動の抑制と発電品質の向上の制御を重み付けして、より精密に制御を行うことが可能である。
　目標回転数または目標出力設定値を設定変更する場合には、発電機の出力を安定化した上で効率向上を図ることが可能である。この場合、揺動角に応じ、目標回転数あるいは目標出力設定値を設定変更する構成とすれば、簡単な構成で浮体の運動を検出し、浮体の運動の抑制と発電品質の向上が図れる。
　海象検出手段の検出結果に基づいてフィードフォワード制御する場合には、海象状態の急激な変化に対応してブレードピッチを制御することができるから、浮体の運動を予測して抑制し、発電機の出力を安定化させた中で効率を最大に得ることが可能である。
本発明の第１の実施形態による制御装置を備えた浮体式洋上風力発電施設の概略構成を示す正面図 （ａ）風力発電施設の浮体揺動を説明する浮体式洋上風力発電施設の側面図、（ｂ）（ａ）に示す揺動に伴う発電機の出力の変化を示すグラフ 風速と発電機の出力および風速と発電機回転数との関係を示す発電機のタービン性能曲線のグラフ 図３の領域（１）のタービン性能曲線のうち、（ａ）揺動角が所定値未満の場合における目標回転数のグラフ、（ｂ）揺動角が所定値以上の場合における目標回転数を示すグラフ 図３の領域（１）における制御系の概略を示すブロック図 図３の領域（２）のタービン性能曲線のうち、（ａ）揺動角が所定値未満の場合における目標回転数のグラフ、（ｂ）揺動角が所定値以上の場合における目標回転数を示すグラフ 図３の領域（２）における制御系の概略を示すブロック図 （ａ）図３の領域（３）における目標出力のグラフ、（ｂ）目標出力と揺動に伴う発電機の出力の変化を示すグラフ 図３の領域（３）における制御系の概略を示すブロック図 本発明の第１の実施形態による制御装置を備えた浮体式洋上風力発電施設の概略構成を示すブロック図 図１０に示すブロック図の要部詳細ブロック図 本発明の第２の実施形態による浮体式洋上風力発電施設の概略構成を示す斜視図 本発明の第２の実施形態による浮体式洋上風力発電施設の構造を示す要部側面図 本発明の第３の実施形態による浮体式洋上風力発電施設の概略構成を示す斜視図 本発明の第４の実施形態による浮体式洋上風力発電施設の概略構成を示す上面図
１０、４０、５０　浮体式洋上風力発電施設
１１　ローター
１２　５２　浮体
１３　ブレード
１４　ブレード駆動手段（ブレードピッチ制御手段）
１５　浮体運動検出手段（傾斜検出手段）
１６　波高センサ（海象検出手段）
１７　風速計（風速検出手段）
１８、５１　ナセル
１９　回転軸
２０　発電機制御手段
２１　ブレードピッチ制御手段
２２　ターゲットスケジューラ（目標設定部）
２３　ゲインスケジューラ（制御ゲイン調節部）
２４　フィードフォワード制御手段
２５　発電機
３１　海象状態検出手段（海象検出手段）
４６、４８、５５  ヨーイング検出手段
（第１の実施形態）
　本発明の第１の実施形態について、図１～図１１を参酌して以下に説明する。
　図１は本実施形態による制御装置を備えた浮体式洋上風力発電施設の概略構成を示す正面図である。本実施形態の浮体式洋上風力発電施設１０は、いわゆる浮体を海面に浮かべたスパー型のものであり、同図に示すように、ローター１１と浮体１２とから構成される。ローター１１は、複数のブレード１３、ブレード１３のピッチを変更するブレード駆動手段１４、回転軸１９を内部に有するナセル１８、及び回転軸１９が接続された発電機（図示せず）を有する。
　浮体式洋上風力発電施設１０は、浮体１２の運動を検出する浮体運動検出手段１５、波高センサ（海象検出手段）１６、風速計（風速検出手段）１７を備えている。
　複数のブレード１３は、ブレード駆動手段１４を介して回転軸１９に取り付けられている。本実施の形態のローター１１は３枚のブレード１３を備えている。ブレード１３が風を受けることにより回転軸１９が回転して、ナセル１３内に設けられている発電機によって発電を行う。ブレード１３のピッチを変更することで、ローター１１の回転により生じる前後（図１の手前と奥）方向の力を変化させることができる。
　ここでブレード１３のピッチすなわちブレードピッチとは、回転面に対するブレード１３の角度をいう。ナセル１８内に設けられたブレード駆動手段１４によりブレード１３を駆動してブレード１３の回転軸１９への取付角を変更することにより、ブレードピッチを変更する。ブレード駆動手段１４としては、例えば電気や油圧を動力とする一般的に用いられるアクチュエータを挙げることができる。
　本実施形態では、ローター１１として、地面に対して水平な回転軸１９を備えたいわゆる水平軸型風車を示したが、地面に対して垂直な回転軸を備えたいわゆる縦型風車を用いることもできる。
　浮体１２は、その一部が海面Ｐの下に位置し、その浮力によって浮体式洋上風力発電施設１０を海面Ｐ上に設置するものである。浮体１２は、その全体が海面Ｐ下に位置する海面下部分１２Ａと、その一部が海面下に位置し大半の部分が海面Ｐ上に位置するタワー部１２Ｂとを備えている。図１では省略しているが、浮体１２は、係留索を介して海底のアンカーに係留されている。
　浮体運動検出手段１５は、浮体１２の運動（揺動）を検出するものであり、ローリング、ピッチング、ヨーイング、ヒービング、サージング、スウェイングの６自由度の内、少なくとも２以上の自由度を検出することが好ましい。特に、浮体運動検出手段１５は、少なくとも傾斜検出手段として浮体１２の傾斜（揺動角θ）を検出し、その時間的な変化から浮体１２の傾斜運動を検出する。傾斜運動の検出に必要な時間計測や処理手段は、浮体運動検出手段（傾斜検出手段）１５と一体的に設けることも、また別体の回路として設けることもできる。
ここで、傾斜検出手段は、浮体１２の傾斜運動としてのピッチングを直接あるいは間接的に少なくとも検出する。一般的な浮体運動検出手段１５は、例えば、ジャイロセンサー、傾斜計、加速度計、ＧＰＳを単独で、又は同種又は異種を組み合わせて構成することができる。また、浮体運動検出手段１５を２次元センサーとすることにより、ピッチングのみならず浮体１２の傾斜運動としてのローリングを直接あるいは間接的に検出することができる。この２次元の浮体運動を検出するには１次元センサーを２個組み合わせて構成することができる。また、ヨーイング、ヒービング、サージング、スウェイングと言った他の浮体運動を検出するには、専用の浮体運動検出手段を設けるか、例えば機能的に傾斜検出手段と兼ねることのできるジャイロセンサー等を用いることもできる。
本実施形態では、浮体運動検出手段１５は、浮体１２の重心位置（海面下部分１２Ａ）、浮体１２の作業入り口付近（タワー部１２Ｂ）、ならびにナセル１８の３箇所に取り付けられている。作業入り口付近に取り付けることにより、浮体運動検出手段１５のメンテナンスが容易になる。
　浮体運動検出手段１５として加速度計を用いる場合、例えば、高さの異なる位置に取り付けられた複数の加速度計により測定された加速度に基づいて、浮体１２の揺動角を検出することができる。
　具体的には、浮体運動検出手段１５で検出された検出値の時間的な変化を測定し、直接制御入力として利用したり、重心位置と浮体運動検出手段１５取り付け位置の距離とかけ合わせることで浮体１２の揺動レベル（揺動角）を推定し制御に利用する。
　波高センサ１６は、海面Ｐにおける波の高さを測定するものであり、例えば、レーザ式波高計、超音波式波高計、容量式波高計、レーダー式波高計等を用いることができる。なお、本実施形態では、波高センサ１６が浮体１２に設けられている構成について説明したが、波高センサ１６は必ずしも浮体１２に取り付けられている必要はない。例えば、浮体式洋上風力発電施設１０とは別体の波高センサを用い、有線または無線の通信手段を用いて測定結果を浮体式洋上風力発電施設１０に送信する構成としてもよい。
　風速計１７は、風向を伴ったベクトルとして風速を検出するものであり、例えば、風杯型風速計、風車型風速計、超音波式風速計などを用いることができる。
　図２（ａ）は風力発電施設の浮体揺動を説明する浮体式洋上風力発電施設の側面図であり、図２（ｂ）は（ａ）に示す揺動に伴う発電機の出力の変化を示すグラフである。図２（ａ）に示すように、風速の変化や海面Ｐにおける波浪による外力により、浮体１２にかかる荷重が変化して、同図に両側矢印を用いて示したように、浮体式洋上風力発電施設１０の前後（図では左右）に運動（揺動）が生じる。
　浮体１２に揺動が生じると、揺動に起因してローター１１にあたる風の相対風速に変化が生じる。例えば、図２（ａ）に片側矢印で示した風速Ｖが一定であったとしても、浮体１２が前方向に揺動（ピッチング）する際には（両側矢印のＡ方向への運動）相対風速が風速Ｖよりも大きくなり、後方向に揺動する際には（両側矢印のＢ方向への運動）相対風速が風速Ｖよりも小さくなる。この結果、図２（ｂ）に示すように、時間の経過に伴って発電機の出力が変動する。
　浮体式洋上風力発電施設１０は、浮体運動検出手段１５の検出結果に基づいて、ブレード駆動手段１４によりブレード１３のブレードピッチを変更する。例えば、図２（ａ）に示すように浮体１２が前後方向に揺動（ピッチング）する際には、１サイクルの浮体１２の運動の中で、ブレード駆動手段１４によりブレード１３のブレードピッチの変更も１サイクルが行われる。
　これによりローター１１に生じる力を変化させて、浮体１２の揺動を低減させることができる。図２（ａ）（ｂ）において、実線は、浮体１２の大きい揺動と発電機の出力の変化を示しており、破線は浮体１２の小さい揺動と発電機の出力の変化を示している。ブレード駆動手段１４によりブレード１３のブレードピッチを変更することで、破線で示すように浮体１２の揺動を小さくすることができる。浮体１２の揺動を抑制して揺動角θを小さくすることにより、発電機の出力を安定させ、電力の品質を向上させることができる。また、浮体１２がローリングする場合は、浮体運動検出手段１５が傾斜（揺動角θ’）の２次元的な動きを検出してブレード駆動手段１４によりブレード１３のブレードピッチを変更する。また、ピッチングとローリングが組み合わさった浮体12の運動の場合は、２次元的な動きを考慮して最適にブレード駆動手段１４によりブレード１３のブレードピッチを制御する。更に、ヨーイング、ヒービング、サージング、スウェイングと言った浮体の運動を考慮して最適にブレード駆動手段１４によりブレード１３のブレードピッチを制御することもできる。
なお、浮体１２の揺動周期は、通常は０．１～０．３Ｈｚであり、地上や浜辺に設置される固定式の風力発電施設のタワー（構造的には浮体１２に相当）の1Ｈｚ以上の振動周期とは、数値的な範囲が異なっている。
　図３は風速と発電機の出力、および風速と発電機回転数との関係を示す発電機のタービン性能曲線のグラフである。同図の横軸は風速を示しており、太い実線で示した上側に位置するグラフでは縦軸が発電機の回転数を示しており、細い実線で示した下側に位置するグラフでは縦軸が発電機の出力を示している。
　浮体式洋上風力発電施設１０は、風速の大きさによって３つの異なるモードでの制御を行う。図３に示すように、縦の破線で区切った（１）～（３）で示す各領域に対応して、制御モード（１）～（３）があり、下記のとおり風速の大きさに基づいてモードの切替を行う。
　モード（１）発電機の最大回転数に到達する前
　　発電機のタービンの最大出力係数Ｃｐｍａｘに合わせて発電機の回転数を制御する（発電機の負荷変更、ブレードのピッチ角固定）
　モード（２）発電機の最大回転数に達した後、発電機の定格出力に達する前
　　発電機の回転数が一定になるように制御する（ブレードのピッチ角変更）
　モード（３）発電機の定格出力に達した後
　発電機の出力が一定になるように制御する（ブレードのピッチ角変更）
　なお、本発明では、適宜、発電機の最大回転数に到達する前の風速領域を弱風領域といい、発電機の最大回転数に達した後、発電機の定格出力に達するまでの風速領域を中風領域といい、発電機の定格出力に達した後の領域を強風領域という。なお、発電機の定格出力に達する前を弱風領域、定格出力に達した以降を強風領域と定義することも場合によっては可能である。
　浮体式洋上風力発電施設１０は、ローター１１の回転数、発電機の出力以外に、浮体運動検出手段１５により浮体１２の揺動角θもモニターしている。浮体１２の揺動角θが大きくなった場合は、風速計１７により測定された風速に基づいて特定されるモード毎に、ブレード駆動手段１４によりブレード１３のピッチ角制御を実施して、浮体１２の運動を低減させる。これにより、発電機の出力変化を抑制して、電力品質を向上することができる。
　図４は、図３の領域（１）のタービン性能曲線を示しており、（ａ）は揺動角が所定値未満の場合における目標回転数のグラフであり、（ｂ）は揺動角が所定値以上の場合における目標回転数を示すグラフである。
　浮体運動検出手段１５により検出された浮体１２の揺動角θが所定値未満である場合、浮体１２の揺動による発電機の出力変化（図２参照）が電力の品質および発電効率に与える影響は大きくない。そこで、この場合、図４（ａ）に示すように、図３のモード（１）と同様、発電効率が最大となる回転数Ｃｐｍａｘを目標回転数（目標値）として発電機の負荷を変化させる制御を行う。
　対して、浮体運動検出手段１５により検出された浮体１２の揺動角θが所定値以上である場合、浮体１２の揺動による出力の変化が電力の品質低下および発電効率に与える影響は大きい。そこで、この場合、図４（ｂ）に示すように、図３におけるモード（１）とは異なり、目標回転数をＣｐｍａｘよりも低く設定変更した上、発電機の負荷を変化させる制御に加えて、ブレードピッチ制御手段２１により浮体１２の揺動の抑制制御を行う。
　なお、発電機制御手段２０やブレードピッチ制御手段２１などの制御手段は、例えば、制御に用いられる各種情報が記録された記憶手段および演算処理装置により構成される。
　図５は、図３の領域（１）における制御系の概略を示すブロック図である。同図に示すように、浮体式洋上風力発電施設１０は、制御手段として、発電機制御手段２０とブレードピッチ制御手段２１を備えている。発電機制御手段２０は、目標回転数Ｎｄに基づいて発電機トルクＴｒｑを変化させることにより、発電システム３０を構成する発電機２５におけるタービンの回転数Ｎを制御するものである。発電システム３０からは発電機２５のタービンの回転数Ｎがフィードバックされる。回転数Ｎは発電機25の軸に取り付けられた回転数検出手段２８で検出するが、発電機25の軸はローター１１の回転軸１９と直結されているため、ローター１１の回転数Ｎと実質的には同一の値である。
　ブレードピッチ制御手段２１は、浮体運動検出手段１５により検出された揺動角θが所定値以上である場合に、発電システム３０を構成するブレード駆動手段１４によりブレードピッチ角βθを変化させて浮体１２の揺動を抑制し、発電機２５の出力を安定化するものである。発電システム３０からブレードピッチ制御手段２１へ揺動角θがフィードバックされる。
　上述したように浮体運動検出手段１５により検出された揺動角θが所定値以上である場合に、ブレードピッチ制御手段２１によるブレードピッチ角βθを変化させる制御がなされる。上記所定値は、要求される電力品質に応じて、適宜設定すればよい。また、ブレードピッチ制御手段２１が常にブレードピッチ角βθを制御することとしてもよい。この点は、後述する、中風領域および強風領域における制御でも同様である。
　発電機制御手段２０が、発電効率が最大となる回転数Ｃｐｍａｘを得るために用いる目標回転数Ｎｄよりも低い回転数に設定変更することにより、すなわち目標回転数Ｎｄを、揺動していない状態での発電効率が最大となる回転数よりも低く設定変更することにより、所定の揺動角θ以上の浮体運動が生じている状態において、変動する発電機２５の効率の平均値を最大とし、また発電機２５の出力変動幅を最小とすることができる。これにより、電力品質を向上させることができる。
　図６は、図３の領域（２）のタービン性能曲線を示しており、（ａ）は揺動角が所定値未満の場合における目標回転数のグラフであり、（ｂ）は揺動角が所定値以上の場合における目標回転数を示すグラフである。
　図６（ａ）に示すように、浮体運動検出手段１５により検出された浮体１２の揺動角θが所定値未満である場合、浮体１２の揺動による出力変化が電力の品質および発電効率に与える影響は大きくない。そこで、この場合、図３のモード（２）と同様、Ｃｐｍａｘを目標回転数としてブレードピッチを変化させる制御を行う。
　図６（ｂ）に示すように、浮体運動検出手段１５により検出された浮体１２の揺動角θが所定値以上である場合、浮体１２の運動による出力の変化が電力の品質低下および発電効率に与える影響が大きい。そこで、図３のモード（２）とは異なり、目標回転数をＣｐｍａｘよりも低く設定変更した上、発電機２５の負荷を変化させる制御に加えて、ブレードピッチ制御手段２１により浮体１２の揺動を抑制する。
　図７は図３の領域（２）における制御系の概略を示すブロック図である。同図に示すように、浮体式洋上風力発電施設１０は、制御手段として、発電機制御手段２０とブレードピッチ制御手段２１を備えている。領域（２）（中風領域）においては、発電機２５の回転数Ｎが最大回転数に達している（図３参照）。このため発電機制御手段２０は、回転数Ｎを最大回転数に維持する手段としてブレードピッチを変化させる。発電システム３０からは発電機２５のタービンの回転数Ｎがフィードバックされる。回転数Ｎは発電機25の軸に取り付けられた回転数検出手段２８で検出するが、発電機25の軸はローター１１の回転軸１９と直結されているため、ローター１１の回転数Ｎと実質的には同一の値である。
　ブレードピッチ制御手段２１は、領域（１）（弱風領域）と同様に機能するものである。しかし、領域（２）（中風領域）では、弱風領域とは異なり、ブレードピッチが発電機制御手段２０による発電機２５の回転数Ｎを制御する手段としても用いられている。そこで、領域（１）とは異なり、発電機制御手段２０からの出力βＮとブレードピッチ制御手段２１からの出力βθが加算された後に発電システム３０に出力され、発電機２５およびブレード駆動手段１４の制御に用いられる。このように、発電機制御手段２０およびブレードピッチ制御手段２１からの出力に基づいて、ブレード駆動手段１４によりローター１１のブレード角を制御する。これにより浮体１２の揺動を抑えると共に、発電機２５の回転数Ｎを制御して、浮体式洋上風力発電施設１０の発電機２５の出力を安定化させた中で発電効率を最大とすることが可能となる。
　発電システム３０におけるブレードピッチの制御は、βＮとβθとの重み付けを行って加算した結果に基づいて行うこととしてもよい。重み付けは、浮体運動検出手段１５により検出された揺動角θや風速Ｖなどに基づいて行うことができる。例えば、電力品質の安定性（出力の安定性）を重視する場合、揺動角θが所定値未満のときにはβＮのみに基づいて発電システム３０を制御し、揺動角θが所定値以上のときにはβθのみに基づいて制御することとしてもよい。また、発電効率を重視する場合、発電機２５の発電効率への影響が大きくなる揺動角θを所定値として、揺動角θが所定値未満のときにはβθのみに基づいて発電システム３０を制御し、揺動角θが所定値以上のときにはβＮのみに基づいて制御することとしてもよい。無論、βＮ、βθに適切な重み付け係数を掛けて双方の出力に基づいて制御することもできる。
　図８（ａ）は、図３の領域（３）のタービン性能曲線のうち揺動角が所定値未満の場合および揺動角が所定値以上の場合における目標定格出力のグラフである。
　浮体運動検出手段１５により検出された浮体１２の揺動角θ（図２参照）が所定値未満である場合、浮体１２の揺動による出力の変化が電力の品質低下に与える影響は大きなものではない。そこで、図８（ａ）に破線で示すように、発電機２５が定格出力となるように制御することで、発電効率を良好にすることができる。
　対して、浮体運動検出手段１５により検出された浮体１２の揺動角θが所定値以上である場合、浮体１２の運動による出力の変化が電力の品質低下に与える影響は大きい。そこで、図３のモード（３）とは異なり、ブレードピッチ制御手段２１により浮体１２の揺動を抑制する。これにより、揺動による電力の出力変化を抑制し、電力品質を向上させることができる。
　図８（ｂ）は目標出力と揺動に伴う発電機の出力の変化を示すグラフである。浮体１２が揺動している場合に定格出力を目標出力とすると、浮体１２が揺動して相対風力が大きくなったときに発電機２５の定格出力を超えるおそれがある。そこで、所定値以上の揺動角θが検出された場合、定格出力よりも低い値が目標出力となるように設定を変更する。これにより、定格出力を超えた状態で発電機２５が運転されることを防いで、浮体式洋上風力発電施設１０の安全性を向上させることができる。
　図９は、図３の領域（３）における制御系の概略を示すブロック図である。同図に示すように、浮体式洋上風力発電施設１０は制御手段として、発電機制御手段２０およびブレードピッチ制御手段２１を備えている。領域（３）（強風領域）においては、発電機２５の回転数Ｎが最大回転数に達し、発電機２５の出力Ｐが定格出力に達している（図３参照）。そこで、発電機２５の定格出力を目標出力Ｐｄとして設定する。また、発電機制御手段２０は、発電機２５の出力Ｐを定格出力に維持するための手段としてブレードピッチを変化させる。発電システム３０からは、発電機２５の出力Ｐがフィードバックされる。なお、発電機２５の出力Ｐは、出力検出手段29により検出される。
　ブレードピッチ制御手段２１は、領域（１）（弱風領域）と同様の機能を有するものである。しかし、強風領域ではブレードピッチが発電機制御手段２０による発電機２５の出力Ｐを制御する手段としても用いられている。このため、領域（２）同様、発電機制御手段２０からの出力βＰとブレードピッチ制御手段２１からの出力βθが加算されて、発電システム３０に出力される。両者の加算においては、領域（２）（中風領域）同様、重み付けすることとしてもよい。このように、発電機制御手段２０からの出力βＰとブレードピッチ制御手段２１からの出力βθに基づいて、ブレード駆動手段１４によりローター１１のブレード角を制御する。これにより浮体１２の揺動を抑えると共に発電機２５の出力Ｐを制御することができるから、浮体式洋上風力発電施設１０の発電機２５の出力Ｐを安定化させた中で発電効率を最大にすることが可能となる。
　浮体式洋上風力発電施設１０の制御手段について、図１０を参酌して以下に説明する。
　図１０は本実施形態の浮体式洋上風力発電施設の制御系の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、浮体式洋上風力発電施設１０は、既に説明した発電機制御手段２０、ブレードピッチ制御手段２１に加えて、ターゲットスケジューラ（目標設定部）２２、ゲインスケジューラ（制御ゲイン調整部）２３、フィードフォワード制御手段２４、および海象の状態を総合的に把握する海象状態検出手段３１を備えている。
　ターゲットスケジューラ２２は、弱風領域、中風領域および強風領域のうちどの領域に属するかにより、制御モードを切換えて、目標回転数Ｎｒｅｆまたは目標出力Ｐｒｅｆを変更する。例えば、発電機２５のタービン性能曲線のグラフ（図３参照）に対応した情報のテーブルが記憶された記憶手段と演算処理装置とを用いてターゲットスケジューラ２２を構成することができる。
　ターゲットスケジューラ２２が制御モードを切換えるトリガ（きっかけ）としては、発電システム３０の風速計１７（図１参照）により測定された風速Ｖおよび／または発電機２５の回転数Ｎを用いることができる。ターゲットスケジューラ２２により、風速Ｖおよび回転数検出手段２８で検出される発電機２５の回転数Ｎに応じた適切な制御モードに自動的に切換えて制御を行うことができる。また、各制御モードにおいて、目標回転数Ｎｒｅｆまたは目標出力Ｐｒｅｆを変更するトリガとしては、揺動角θが用いられる。
　ターゲットスケジューラ２２には、発電システム３０から、回転数検出手段２８で検出される発電機２５の回転数Ｎ、出力検出手段２９で検出される出力Ｐ、風速計１７で検出される風速Ｖ、浮体運動検出手段１５による揺動角θ、及びヨーイング検出手段４６で検出されるヨー角ψがフィードバックされる。フィードバックされたこれら出力は、制御モードに応じて用いられる。弱風領域および中風領域においては、制御目標値として目標回転数Ｎｒｅｆが用いられるから、回転数Ｎがフィードバック制御に用いられる（図５、７参照）。強風領域においては、制御目標値として目標出力Ｐｒｅｆが用いられるから、出力Ｐがフィードバック制御に用いられる（図９参照）。
　また、揺動角θは、ゲインスケジューラ２３を介してブレードピッチ制御手段２１に出力され、全領域においてブレードピッチ制御に用いられる。なお、ブレードピッチ制御手段２１による制御は、揺動角θが所定値以上となることをトリガとして開始する構成としてもよい。
　ゲインスケジューラ２３は、発電機制御手段２０およびブレードピッチ制御手段２１における入力に対する出力の比である制御ゲインを調節するものである。ゲインスケジューラ２３による制御は、例えばＰＩＤ制御などのような一般的に用いられる方式を用いることができる。ゲインスケジューラ２３は、フィルタ２６’を通した浮体運動検出手段１５による揺動角θの検出結果に基づいて、ブレードピッチ制御手段２１の制御ゲインを調節する。これによりブレード駆動手段１４がローター１１のブレードピッチを変化させて、浮体１２の揺動による発電機２５の出力変化を抑制する。
　フィードフォワード制御手段２４は、フィルタ２６とフィードフォワード制御システム２７とを備えている。そして、海象状態検出手段３１により検出された浮体１２の周囲の海象状態を発電機制御手段２０およびブレードピッチ制御手段２１の制御に反映させるものである。フィルタ２６は、海象状態検出手段３１により検出された海象に対応した信号から各種ノイズを取り除くものである。フィードフォワード制御システム２７は、海象状態検出手段３１により検出された外乱を予測して、発電機制御手段２０およびブレードピッチ制御手段２１の制御に反映させるものである。
　海象状態検出手段３１は、浮体１２の回りの周囲の海象状態を検出するものである。海象状態としては、例えば、波高、波向き、波周期、流速、流向などが挙げられる。なお、海象状態検出手段３１は、浮体１２とは別体のものとして構成することもできる。また、別体とする場合、例えば、無線や有線の通信手段を介して、浮体式洋上風力発電施設１０に海象状態を送信する構成としてもよい。
　海象状態検出手段３１により検出された海象は、フィードフォワード制御手段２４を介してブレード駆動手段１４および発電機２５の制御に用いられる。すなわち、図１０に示すように、発電機制御手段２０は、発電システム３０からのフィードバック信号およびゲインスケジューラ２３からの信号に加えて、フィードフォワード制御手段２４からの信号をも制御に用いる。
　フィードフォワード制御では、海象状態検出手段３１の検出結果に基づいて浮体運動を予測して予め必要な制御量を計算することが可能である。アクチュエータとしてのブレード駆動手段１４の応答時間等に起因する制御時間の遅れがあると、フィードフォワード制御することによって逆に浮体揺動を増幅することもある。そこで、フィードバック制御によってロバスト性を確保しながら、フィードフォワード制御で出力変動に対する速応性を向上させている。
　図１１は、図１０に示すブロック図の要部詳細ブロック図である。
　図１０に示すフィードフォワード制御システム２７は、発電機制御手段２０の出力に対してトルク変化量△Ｔｑを出力する回転数補正部と、ブレードピッチ制御手段２１の出力に対してブレードピッチ変化量△βを出力するブレードピッチ補正部からなる。
　回転数補正部は、ローター１１及び浮体１２の運動モデル部２７ａとＰＩＤ制御部２７ｂとを有する。
　ローター及び浮体の運動モデル部２７ａは、あらかじめ計算された応答関数を有しており、海象状態検出手段３１からの直前の波高、波向計測データＨｗ（ｔ）と、発電システム３０からの直前の発電機２５の回転数Ｎ及び浮体運動検出手段１５により検出される直前の揺動角θが入力されることで、回転数偏差△Ｎを出力する。
　ＰＩＤ制御部２７ｂでは、回転数偏差△Ｎが入力され、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御又はＰＩＤ制御を行うことでトルク変化量△Ｔｑを出力する。
　ブレードピッチ補正部は、ローター１１及び浮体１２の運動モデル部２７ｃとＰＩＤ制御部２７ｄとブレードピッチ変化量変換部２７ｅを有する。
　ローター１１及び浮体１２の運動モデル部２７ｃは、あらかじめ計算された応答関数を有しており、海象状態検出手段３１からの直前の波高、波向計測データＨｗ（ｔ）と、発電システム３０からの直前の発電機２５の回転数Ｎ及び浮体運動検出手段１５により検出される直前の揺動角θが入力されることで、出力偏差△Ｐを出力する。ＰＩＤ制御部２７ｄでは、出力偏差△Ｐが入力され、Ｐ制御、ＰＩ制御、又はＰＩＤ制御を行うことでトルク変化量△Ｔｑを出力する。ブレードピッチ変化量変換部２７ｅでは、トルク変化量△Ｔｑが入力され、ブレードピッチ変化量△βを出力する。
（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態について、図１２及び図１３を参酌して以下に説明する。
　図１２は本実施形態による浮体式洋上風力発電施設の概略構成を示す斜視図、図１３は本実施形態による浮体式洋上風力発電施設の構造を示す要部側面図である。
　本実施形態では、ローター１１の回転軸１９を収納したナセル１８のヨーイングを検出するヨーイング検出手段４６を備えている。
　なお、ナセル１８のヨーイングを検出し、検出結果に基づいてローター１１のブレードピッチを回転位置に応じて制御することに関係する構成以外の部分は、第１の実施形態と同様である。
　浮体式洋上風力発電施設４０は、浮体１２が係留索４２を介して海底Ｂのアンカー４３に係留されたものである。なお、浮体１２の下から出ている線は送電線４４である。
　浮体式洋上風力発電施設４０は、風により回転するローター１１と、ローター１１の回転軸１９を収容するナセル１８と、ナセル１８を水面に対して回動自在に支持する回動座軸受４５を有した浮体１２と、ナセル１８の水面に対する回動揺動であるヨーイングを検出するヨーイング検出手段４６を備えている。
　ローター１１は、複数のブレード１３が放射状に設けられているハブ４７と、ハブ４７に連結された回転軸１９とを備えている。回転軸１９は、ナセル１８内に回転可能に軸支されており、ローター１１が風を受けることにより回転軸１９が回転して、ナセル１８内に設けられている発電機（図示しない）によって発電を行う。
　ナセル１８は、浮体１２の上部に設けられている回動座軸受４５により、海面Ｐに対して回動自在に支持されている。これにより、ナセル１８の回動によって風向の変化に応じて回転軸１９の方向を変化させて、ローター１１の回転面を風に正対させることができる。
　ヨーイング検出手段４６は、ローター１１が回転している際、波浪により鉛直方向の力が加わったときなどにナセル１８に生じる回動揺動（ヨーイング）を検出するものである。なお、本実施形態では浮体１２にヨーイング検出手段４６を設けているが、ナセル１８側にヨーイング検出手段４６を設ける構成としても良い。ヨーイング検出手段４６としては、例えば、ジャイロセンサー等を用いることができる。
　ブレード駆動手段１４は、ヨーイング検出手段４６の検出結果に基づいて、回転位置に応じてブレード１３毎に個別に変化するようにブレード１３を駆動する。たとえば、図１２のローター１１の回転面Ｌに二点鎖線で示した回転位置Ａと回転位置Ｂにおけるブレードピッチをブレード１３毎に個別に制御
することにより、同図にTで示したヨーイングを抑制することができる。
（第3の実施形態）
　図１４は、第３の実施形態による浮体式洋上風力発電施設の概略構成を示す斜視図である。同図に示すように、浮体式洋上風力発電施設５０は、ナセル５１と浮体５２とを一体にして、ナセル５１が浮体５２に対して回動しないように構成したものである。浮体５２は、水に浮くものであって、その上端にはナセル５１が固定されており、その下端が回動手段５３を介して海底Ｂのアンカー５４に繋がれている。回動手段５３は、浮体５２が風向Ｗの変化に応じて回動可能となるように浮体５２をアンカー５４に繋ぐものである。
　浮体５２に設けられているヨーイング検出手段５５は、ヨーイング検出手段４６同様、浮体５２（ナセル５１）のヨーイングを検出するものである。浮体式洋上風力発電施設５０は、ヨーイング検出手段５５の検出結果に基づいて、浮体式洋上風力発電施設４０同様の手段によりヨーイングを抑制する。
なお、浮体５２は係留索等の他の係留方式を併用して係留することもできる。
（第４の実施形態）
　図１５は、第４の実施形態による浮体式洋上風力発電施設の概略構成を示す上面図である。
この第４の実施形態は、図１に示す浮体式洋上風力発電施設において、タワー部１２Bからナセル１５が回動自在に支持されて風の方向にローター１１が正対するように構成されている場合に、ナセル１５にもヨーイング検出手段４８を組み込んでいるものである。
　浮体式洋上風力発電施設の場合、陸上や浜辺に設置されるタワーが固定された風力発電施設と異なり、風の方向と浮体１２の揺動する方向が異なる場合が多い。このような場合に、浮体１２の運動を考慮することに加え、ローター１１の向き、すなわちナセル１５の浮体１２に対するヨー角を考慮して、あるいはヨーイング運動を考慮して、更にブレード駆動手段１４によりブレード１３のブレードピッチを制御することができる。これにより、更に浮体式洋上風力発電施設の発電機の出力を安定化させたり、効率を向上させることが可能となる。
　本発明は、浮体式洋上風力発電施設における浮体の運動の抑制と発電品質や安全性を向上させるための制御装置として利用することができる。

Claims (16)

  1. 　風により回転するローターを有した浮体式洋上風力発電施設において、
    　前記ローターのブレードピッチを制御するブレードピッチ制御手段と、
    　浮体の運動を検出する浮体運動検出手段とを備え、
    　前記浮体運動検出手段の検出結果に基づき前記ブレードピッチ制御手段で前記ローターの前記ブレードピッチを制御したことを特徴とする浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  2. 　前記浮体運動検出手段は、前記浮体の傾斜を検出する傾斜検出手段であることを特徴とする請求項１に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  3. 　前記浮体運動検出手段は、２以上の自由度を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  4. 　風速を検出する風速検出手段をさらに備え、
    　前記ブレードピッチ制御手段が前記風速検出手段の検出結果に基づき前記ローターの前記ブレードピッチを制御したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  5. 　発電機の出力を制御する発電機出力制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  6. 　前記ローターの回転軸を収納したナセルを有し、
    　前記ナセルのヨーイングを検出するヨーイング検出手段をさらに備え、
    　前記ブレードピッチ制御手段が前記ヨーイング検出手段の検出結果に基づいて前記ローターの前記ブレードピッチを回転位置に応じて制御したことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  7. 　前記ブレードピッチ制御手段は、前記浮体運動検出手段の前記検出結果に基づいて前記ブレードピッチ制御手段の制御目標値を設定する目標設定部を有したことを特徴とする請求項１から請求項６のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  8. 　前記ブレードピッチ制御手段は、前記浮体運動検出手段の前記検出結果に基づいて前記ブレードピッチ制御手段の制御ゲインを調節する制御ゲイン調節部を有したことを特徴とする請求項１から請求項７のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  9. 　風の弱い弱風領域において、前記ブレードピッチ制御手段が前記浮体運動検出手段の前記検出結果に基づき前記ローターの前記ブレードピッチを制御したことを特徴とする請求項１から請求項８のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  10. 　風の弱い弱風領域において、前記ブレードピッチ制御手段が前記浮体運動検出手段の前記検出結果に基づき前記ローターの前記ブレードピッチを制御し、前記弱風領域において、前記発電機出力制御手段が前記ローターの回転状態に基づいて前記発電機の出力を制御したことを特徴とする請求項５から請求項８のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  11. 　前記ブレードピッチ制御手段が前記浮体運動検出手段の前記検出結果と前記ローターの回転状態の検出結果に基づいて前記ローターの前記ブレードピッチを制御したことを特徴とする請求項１から請求項８のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  12. 　前記ブレードピッチ制御手段が、前記浮体運動検出手段の前記検出結果と前記ローターの回転状態の検出結果の重み付けを行い前記ローターの前記ブレードピッチを制御したことを特徴とする請求項１１に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  13. 　前記目標設定部が、前記浮体運動検出手段の前記検出結果に基づいて発電機出力制御手段の目標回転数を設定変更したことを特徴とする請求項７から請求項１２のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  14. 　前記目標設定部が、前記浮体運動検出手段の前記検出結果に基づいて、発電機出力制御手段の目標出力設定値を設定変更したことを特徴とする請求項７から請求項１３のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  15. 　前記浮体運動検出手段の前記検出結果としての揺動角に応じ、前記目標回転数あるいは前記目標出力設定値を設定変更したことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
  16. 　前記ブレードピッチ制御手段が前記浮体運動検出手段あるいは前記浮体の周囲の海象状態を検出するために備えた海象検出手段の検出結果に基づいて前記ローターの前記ブレードピッチをフィードフォワード制御したことを特徴とする請求項１から請求項１５のうちの１項に記載の浮体式洋上風力発電施設の制御装置。
PCT/JP2012/007057 2011-11-04 2012-11-02 浮体式洋上風力発電施設の制御装置 WO2013065323A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013541642A JP6187935B2 (ja) 2011-11-04 2012-11-02 浮体式洋上風力発電施設の制御装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-242805 2011-11-04
JP2011242805 2011-11-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013065323A1 true WO2013065323A1 (ja) 2013-05-10

Family

ID=48191695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/007057 WO2013065323A1 (ja) 2011-11-04 2012-11-02 浮体式洋上風力発電施設の制御装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6187935B2 (ja)
WO (1) WO2013065323A1 (ja)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015124736A (ja) * 2013-12-27 2015-07-06 株式会社日立製作所 風力発電装置
WO2015158348A1 (en) * 2014-04-14 2015-10-22 Envision Energy (Denmark) Aps Wind turbine with floating foundation and position regulating control system and method thereof
WO2015198793A1 (ja) * 2014-06-24 2015-12-30 Ntn株式会社 状態監視システムおよびそれを用いた風力発電システム
JP2016008536A (ja) * 2014-06-24 2016-01-18 Ntn株式会社 状態監視システム及びそれを備えた風力発電システム
JP2016008538A (ja) * 2014-06-24 2016-01-18 Ntn株式会社 状態監視システムおよびそれを用いた風力発電システム
JP2016031047A (ja) * 2014-07-29 2016-03-07 Ntn株式会社 状態監視システム及びそれを備えた風力発電システム
JP2016531804A (ja) * 2013-09-24 2016-10-13 ユニバーシティ オブ メイン システム ボード オブ トラスティズ 浮体式風車支持システム
CN106410870A (zh) * 2016-12-02 2017-02-15 浙江大学 一种海上风电接入多端柔性直流输电系统的频率控制方法
JPWO2015004737A1 (ja) * 2013-07-09 2017-02-23 株式会社日立産機システム 浮体式洋上風力発電装置およびそれに用いる変圧器
JP2017053274A (ja) * 2015-09-10 2017-03-16 株式会社日立製作所 風力発電システムまたは風力発電システムの制御方法
US10047726B2 (en) 2014-07-29 2018-08-14 Ntn Corporation Condition monitoring system and wind power generation system comprising the same
WO2019049502A1 (ja) * 2017-09-05 2019-03-14 株式会社日立製作所 風力発電装置
JP2019094886A (ja) * 2017-11-28 2019-06-20 株式会社日立製作所 浮体式洋上風力発電装置
WO2019114897A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-20 Vestas Wind Systems A/S Tower damping in wind turbine power production
EP3719308A1 (en) * 2019-04-01 2020-10-07 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine with sea level wave characteristic determination
WO2021125966A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 Equinor Energy As Wind turbine control
EP3885570A1 (en) * 2020-03-23 2021-09-29 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Using tidal currents for optimizing production in a floating wind turbine
WO2022139586A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 Equinor Energy As Floating wind turbine control below rated wind speed
EP4063643A1 (en) * 2021-03-22 2022-09-28 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method and device of controlling an operation of a floating wind turbine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005351087A (ja) * 2004-06-08 2005-12-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 水上風力発電装置
JP2009513881A (ja) * 2005-11-01 2009-04-02 スタトイルハイドロ・アーエスアー 風力タービン設備のタワーの振動を減衰する方法
JP2010501777A (ja) * 2006-08-22 2010-01-21 スタトイルハイドロ・アーエスアー 風力発電設備のタワーの振動を減衰する方法
WO2010076557A2 (en) * 2008-12-30 2010-07-08 Statoil Asa Blade pitch control in a wind turbine installation

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5097729B2 (ja) * 2009-02-24 2012-12-12 株式会社日立製作所 水平軸風車
GB0907132D0 (en) * 2009-04-24 2009-06-03 Statoilhydro Asa Wave energy extraction
US8022566B2 (en) * 2010-06-23 2011-09-20 General Electric Company Methods and systems for operating a wind turbine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005351087A (ja) * 2004-06-08 2005-12-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 水上風力発電装置
JP2009513881A (ja) * 2005-11-01 2009-04-02 スタトイルハイドロ・アーエスアー 風力タービン設備のタワーの振動を減衰する方法
JP2010501777A (ja) * 2006-08-22 2010-01-21 スタトイルハイドロ・アーエスアー 風力発電設備のタワーの振動を減衰する方法
WO2010076557A2 (en) * 2008-12-30 2010-07-08 Statoil Asa Blade pitch control in a wind turbine installation

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2015004737A1 (ja) * 2013-07-09 2017-02-23 株式会社日立産機システム 浮体式洋上風力発電装置およびそれに用いる変圧器
JP2016531804A (ja) * 2013-09-24 2016-10-13 ユニバーシティ オブ メイン システム ボード オブ トラスティズ 浮体式風車支持システム
JP2015124736A (ja) * 2013-12-27 2015-07-06 株式会社日立製作所 風力発電装置
WO2015158348A1 (en) * 2014-04-14 2015-10-22 Envision Energy (Denmark) Aps Wind turbine with floating foundation and position regulating control system and method thereof
JP2017515033A (ja) * 2014-04-14 2017-06-08 エンビジョン エナジー（デンマーク） アンパーツゼルスカブ 浮体式基礎及び位置調整制御システムを有する風力タービン並びにその位置調整制御方法
CN106460790A (zh) * 2014-04-14 2017-02-22 远景能源（江苏）有限公司 具有浮动地基和位置调节的风力涡轮机控制系统及其方法
JP2016008538A (ja) * 2014-06-24 2016-01-18 Ntn株式会社 状態監視システムおよびそれを用いた風力発電システム
US10519935B2 (en) 2014-06-24 2019-12-31 Ntn Corporation Condition monitoring system and wind power generation system using the same
JP2016008536A (ja) * 2014-06-24 2016-01-18 Ntn株式会社 状態監視システム及びそれを備えた風力発電システム
WO2015198793A1 (ja) * 2014-06-24 2015-12-30 Ntn株式会社 状態監視システムおよびそれを用いた風力発電システム
JP2016031047A (ja) * 2014-07-29 2016-03-07 Ntn株式会社 状態監視システム及びそれを備えた風力発電システム
US10047726B2 (en) 2014-07-29 2018-08-14 Ntn Corporation Condition monitoring system and wind power generation system comprising the same
JP2017053274A (ja) * 2015-09-10 2017-03-16 株式会社日立製作所 風力発電システムまたは風力発電システムの制御方法
CN106410870A (zh) * 2016-12-02 2017-02-15 浙江大学 一种海上风电接入多端柔性直流输电系统的频率控制方法
CN106410870B (zh) * 2016-12-02 2018-11-06 浙江大学 一种海上风电接入多端柔性直流输电系统的频率控制方法
WO2019049502A1 (ja) * 2017-09-05 2019-03-14 株式会社日立製作所 風力発電装置
JP2019044715A (ja) * 2017-09-05 2019-03-22 株式会社日立製作所 風力発電装置
TWI708892B (zh) * 2017-09-05 2020-11-01 日商日立製作所股份有限公司 風力發電裝置
JP2019094886A (ja) * 2017-11-28 2019-06-20 株式会社日立製作所 浮体式洋上風力発電装置
US11319925B2 (en) 2017-12-14 2022-05-03 Vestas Wind Systems A/S Tower damping in wind turbine power production
WO2019114897A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-20 Vestas Wind Systems A/S Tower damping in wind turbine power production
CN111712632A (zh) * 2017-12-14 2020-09-25 维斯塔斯风力系统集团公司 风力涡轮机电力生产中的塔架阻尼
CN111712632B (zh) * 2017-12-14 2023-04-25 维斯塔斯风力系统集团公司 风力涡轮机电力生产中的塔架阻尼
EP3719308A1 (en) * 2019-04-01 2020-10-07 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine with sea level wave characteristic determination
WO2021125966A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 Equinor Energy As Wind turbine control
JP7440636B2 (ja) 2019-12-20 2024-02-28 エクイノール・エナジー・アーエス 風力タービンの制御
WO2021190885A1 (en) * 2020-03-23 2021-09-30 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Using tidal currents for optimizing production in a floating wind turbine
TWI765613B (zh) * 2020-03-23 2022-05-21 丹麥商西門子歌美颯再生能源公司 浮動式風力渦輪機設施及操作浮動式風力渦輪機設施的方法
EP3885570A1 (en) * 2020-03-23 2021-09-29 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Using tidal currents for optimizing production in a floating wind turbine
WO2022139586A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 Equinor Energy As Floating wind turbine control below rated wind speed
EP4063643A1 (en) * 2021-03-22 2022-09-28 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method and device of controlling an operation of a floating wind turbine
WO2022200025A1 (en) * 2021-03-22 2022-09-29 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method and device of controlling an operation of a floating wind turbine

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2013065323A1 (ja) 2015-04-02
JP6187935B2 (ja) 2017-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6187935B2 (ja) 浮体式洋上風力発電施設の制御装置
US8174137B2 (en) Method for the damping of tower oscillations in wind power installations
KR102638423B1 (ko) 부유식 풍력 터빈 구조체를 위한 제어 시스템
US9732730B2 (en) Partial pitch wind turbine with floating foundation
US10087913B2 (en) Controlling motions of floating wind turbines
JP5819286B2 (ja) 風力タービン装置の波動エネルギの抽出
US20170037832A1 (en) Wind Turbine with Floating Foundation and Position Regulating Control System and Method Thereof
US20180100487A1 (en) Wind Turbine System or Method of Controlling Wind Turbine System
KR20120018284A (ko) 윈드 터빈 설비에서의 블레이드 피치 제어
JP2014500929A (ja) 洋上風力タービンの振動を低減する方法
TW201809460A (zh) 風力發電系統
JP6352778B2 (ja) 浮体式風力発電装置及びその運転方法
JP4766844B2 (ja) 水上風力発電装置
KR102644711B1 (ko) 풍력 터빈 제어
TWI708892B (zh) 風力發電裝置
JP6462388B2 (ja) 風力発電装置
KR20230119238A (ko) 정격 풍속 이하의 부유식 풍력 터빈 제어
JP2019094886A (ja) 浮体式洋上風力発電装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12845172

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013541642

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12845172

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1