JP2013148058A - 風力発電装置及びその運転制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも前方風速計測器20の変位に基づいて、前方風速計測器20による計測が行われる前方遠隔位置A’を特定する。前方風速計測器20で計測された前方遠隔位置A’における風速に基づいて、風力発電装置1を制御する。
【選択図】 図2
Description
そのため、風力発電装置の各部(例えば、主軸受や増速機等)はアンバランスで大きな荷重が付与されることになり、このことが風力発電装置の各部の耐用年数の減少要因になっている。
ところが、突風がブレードに到達してからピッチ駆動装置によるピッチ角調節を開始しても、ピッチ角の変更が完了するまでにタイムラグがあるため、風速の経時変化に遅れなく追従してピッチ角調節を行うことは難しい。
よって、各ブレードに作用する荷重を均等化するためには、ロータが受ける風の風速を事前に知って、ロータへの風の到達に先立ってピッチ制御を行うことが望ましい。
なお、風力発電装置の前方遠隔位置における風速は、例えば、ライダー(LIDAR:Light Detection And Ranging)と称される計測器によって計測可能である。ライダーとは、レーザ光を遠隔位置に照射し、該遠隔位置における大気中のエアロゾルからの散乱光を検出し、レーザ光と散乱光の周波数のずれ(ドップラーシフト)から遠隔位置における風速を計測する装置である。
また、特許文献3には、ナセルに取り付けた計測器で計測した前方遠隔位置における風速に基づいて、所望のパワー係数Cpが得られるようにブレードのピッチ角を調節する風力発電装置の運転制御方法が開示されている。
なお、特許文献1〜3のように、ライダーに代表される前方風速計測器をナセルやハブに取り付けるのは、風向きに追従するようにナセルを旋回制御する場合であっても、ロータの正面の前方遠隔位置における風速を常に計測するためである。
したがって、特許文献1〜3に記載の風力発電装置の運転制御方法では、ロータに作用する風荷重の均等化や、風力発電装置の運転効率の向上といったメリットを、意図したとおりに享受することは難しい。
とりわけ、浮体式洋上風車の場合、波や潮汐の影響やロータ及びタワーに作用する風荷重によって、風車全体が傾いたり、浮き沈みしたりするから、陸上風車や着床式洋上風車などに比べて前方風速計測器の変位が大きくなる。そのため、前方風速計測器の変位の影響により、前方遠隔位置における風速に基づく運転制御のメリットを意図したとおりに享受することが特に難しい。したがって、上記風力発電装置の運転制御方法の適用により、浮体式洋上風車の場合においても前方遠隔位置における風速に基づく運転制御のメリットを効果的に享受しうることは、非常に有益である。
このように、前方風速計測器の変位だけでなく、前方風速計測器の計測方向に基づいて風速計測が行われる前方遠隔位置を特定することで、風速計測が実際に行われる前方遠隔位置の特定精度が向上する。よって、前方遠隔位置における風速に基づく運転制御のメリットをより効果的に享受できる。
浮体式洋上風車では、波や潮汐の影響やロータ及びタワーに作用する風荷重によって風車全体が傾いたり、浮き沈みしたりするものの、タワーの撓みは比較的小さい。よって、タワーの撓みが風速計測位置のずれに及ぼす影響は無視できるから、前方風速計測器の計測方向の変化はタワーの傾斜のみによって発生するとみなすことができる。このような事情から、浮体式洋上風車の場合、タワーの傾斜角から前方風速計測器の計測方向を求めることができる。
これにより、浮体式洋上風車、着床式洋上風車、陸上風車等のあらゆるタイプの風力発電装置について、前方風速計測器の計測方向を求めることができる。なお、前方風速計測器の傾き量を計測する「角速度センサ」として、XYZ方向の加速度とXYZ軸回りの角速度とを同時に計測可能な6軸モーションセンサを用いてもよい。
これにより、前方風速計測器の計測方向が一定に維持されるため、前方風速計測器の変位のみに基づいて、風速の計測が行われる前方遠隔位置を高精度に特定できる。また、前方風速計測器の姿勢が変化しうる場合とは異なり、前方風速計測器の計測方向は不変であるから、風速が計測される前方遠隔位置を特定する際の誤差は、主として前方風速計測器の変位の検出誤差に起因したものだけである。そのため、風速が計測される前方計測位置を高精度に特定することができ、前方遠隔位置における風速に基づく運転制御のメリットをより一層効果的に享受できる。
この場合、前記前方風速計測器及び前記変位検出手段は、前記風力発電装置のナセル又はハブに取り付けられており、前記変位検出手段によって検出された前記ナセル又はハブの変位から、前記前方風速計測器の前記変位を取得してもよい。これにより、変位検出手段の検出結果から間接的に前方風速計測器の変位を求めることができる。なお、変位検出手段を前方風速計測器に取り付けて、前方風速計測器の変位を変位検出手段によって直接的に測定してもよい。
風力発電装置のタワー構造体の振動は概ね周期的であるから、前方風速計測器の周期的変位を予め計測しておけば、この周期的変位から前方風速計測器の変位を推定することできる。これにより、前方風速計測器の変位を変位検出手段(例えば加速度センサやGPS受信機)によって常に監視する必要がなくなる。
このように、将来の風速に基づく風力発電装置の運転制御を行うのに必要な最小限の風速情報(ブレードに対応する領域の風速)を選択的に計測することで、サンプリング周波数が低い前方風速計測器でも使用可能になる。
とりわけ、浮体式洋上風車の場合、波や潮汐の影響やロータ及びタワーに作用する風荷重によって、風車全体が傾いたり、浮き沈みしたりするから、陸上風車や着床式洋上風車などに比べて前方風速計測器の変位が大きくなる。そのため、前方風速計測器の変位の影響により、前方遠隔位置における風速に基づく運転制御のメリットを意図したとおりに享受することが特に難しい。したがって、上記風力発電装置のように構成することで、浮体式洋上風車の場合においても前方遠隔位置における風速に基づく運転制御のメリットを効果的に享受しうることは、非常に有益である。
このように、前方風速計測器の変位だけでなく、前方風速計測器の計測方向に基づいて風速計測が行われる前方遠隔位置を特定することで、風速計測が行われる前方遠隔位置の特定精度が向上する。よって、前方遠隔位置における風速に基づく運転制御のメリットをより効果的に享受できる。
浮体式洋上風車では、波や潮汐の影響やロータ及びタワーに作用する風荷重によって風車全体が傾いたり、浮き沈みしたりするものの、タワーの撓みは比較的小さい。よって、タワーの撓みが風速計測位置のずれに与える影響は無視できるから、前方風速計測器の計測方向の変化はタワーの傾斜のみによって発生するとみなすことができる。このような事情から、浮体式洋上風車の場合、浮体構造物、タワー及びナセルの少なくとも一つに高さを異ならせて設置した一対の加速度センサの計測結果からタワー傾斜角が得られ、最終的に前方風速計測器の計測方向を求めることができる。
これにより、浮体式洋上風車、着床式洋上風車、陸上風車等のあらゆるタイプの風力発電装置について、前方風速計測器の計測方向を求めることができる。
これにより、前方風速計測器の計測方向が一定に維持されるため、前方風速計測器の変位のみに基づいて、風速の計測が行われる前方遠隔位置を高精度に特定できる。また、前方風速計測器の姿勢が変化しうる場合とは異なり、前方風速計測器の計測方向は不変であるから、風速が計測される前方遠隔位置を特定する際の誤差は、主として前方風速計測器の変位の検出誤差に起因したものだけである。そのため、風速が計測される前方計測位置を高精度に特定することができ、前方遠隔位置における風速に基づく運転制御のメリットをより一層効果的に享受できる。
この場合、前記前方風速計測器及び前記変位検出手段は、前記風力発電装置のナセル又はハブに取り付けられており、前記変位検出手段によって検出された前記ナセル又はハブの変位から、前記前方風速計測器の前記変位を取得してもよい。これにより、変位検出手段の検出結果から間接的に前方風速計測器の変位を求めることができる。なお、変位検出手段を前方風速計測器に取り付けて、前方風速計測器の変位を変位検出手段によって直接的に測定してもよい。
風力発電装置のタワー構造体の振動は概ね周期的であるから、前方風速計測器の周期的変位を計測して記憶手段に予め記憶しておけば、この周期的変位から前方風速計測器の変位を推定できる。これにより、前方風速計測器の変位を変位検出手段(例えば加速度センサやGPS受信機)によって常に監視する必要がなくなる。
このような前方風速計測器の制御により、最小限の風速情報(ブレードに対応する領域の風速)を選択的に計測することで、サンプリング周波数が低い前方風速計測器でも使用可能になる。
この風力発電装置の運転制御方法によれば、前方風速計測器による計測を行う前方遠隔位置を一定に維持するようにしたので、前方風速計測器が変位しても、前方遠隔位置における風速に基づく運転制御のメリットを効果的に享受できる。
この風力発電装置によれば、前方風速計測器による計測を行う前方遠隔位置を一定に維持するようにしたので、前方風速計測器が変位しても、前方遠隔位置における風速に基づく運転制御部による運転制御のメリットを効果的に享受できる。
また、本発明の第2の態様によれば、前方風速計測器による計測を行う前方遠隔位置を一定に維持するようにしたので、前方風速計測器が変位しても、前方遠隔位置における風速に基づく運転制御のメリットを効果的に享受できる。
図1は、第1実施形態に係る風力発電装置の全体構成例を示す図である。同図に示すように風力発電装置1は、少なくとも一本のブレード2と、ブレード2が取り付けられるハブ(ロータハブ)4と、ハブ4に連結された主軸6と、主軸6の回転を増速する増速機8と、増速機8の出力軸9に接続された発電機10とを備える。なお、主軸6は主軸受7によってナセル12に回転自在に支持されている。
なお、増速機8は、任意の形式のものを用いることができ、例えば、ギヤ式の増速機であってもよいし、油圧ポンプ及び油圧モータを組み合わせた油圧トランスミッションからなる増速機であってもよい。また、増速機8を用いずに、主軸6の回転を発電機10に直接入力してもよい。
前方風速計測器20の風速計測原理は、前方遠隔位置Aに照射された電磁波(例えばレーザ光)と、その位置における大気中のエアロゾルからの散乱光との周波数のずれ(ドップラーシフト)から風速を求めるものであってもよい。前方風速計測器20の具体例として、ライダーを挙げることができる。
例えば、前方風速計測器20で計測した風速に基づいて、ハブ4内に設けられたブレード2のピッチ角を調節するためのアクチュエータ(例えば、油圧シリンダや電動モータ)3を制御して、ブレード2を図1の矢印方向に旋回させてブレード2のピッチ角を調節してもよい。あるいは、前方風速計測器20で計測した風速に基づいて、パワー係数Cpが最大となるような回転数でロータ5が回転するように風力発電装置1の各部(例えば、発電機10と電力系統との間に設けられる周波数変換回路)を制御してもよい。
そこで、本実施形態では、前方遠隔位置における風速に基づく風力発電装置1の運転制御を行うに際し、風速が実際に計測される前方遠隔位置を特定し、この特定された前方遠隔位置を風力発電装置1の運転制御に用いる。
以下、風力発電装置1が浮体式洋上風車である場合と、風力発電装置1が陸上風車又は着床式洋上風車である場合とに分けて、風速が実際に計測される前方遠隔位置を特定する手法について順に説明する。
なお、第1加速度センサ30の取付け位置は、前方風速計測器20の変位を取得可能である限り特に限定されず、ハブ4やタワー14の上端部に第1加速度センサ30を取り付けてもよいし、前方風速計測器20に第1加速度センサ30を直接取り付けてもよい。
なお、前方風速計測器20の計測角度θとは、前方風速計測器20の計測方向を示す角度であり、実際に風速計測が行われる前方遠隔位置A’と前方風速計測器20とを結ぶ線が水平方向に対してなす角度を意味する。
なお、図2には、浮体構造物16の内部に第2加速度センサ32を設置した例を示している。
ただし、前方風速計測器20がXYZ方向に3次元的に変位する場合、前方風速計測器20の3次元的な変位と、タワー14の3次元的な傾斜角を取得する必要がある。よって、第1加速度センサ30及び第2加速度センサ32は、例えばXYZ方向の3軸の加速度を計測可能な3軸加速度センサを用いることが好ましい。
具体的には、第1加速度センサ30によって計測されたXYZ方向の加速度(ナセル12の加速度)α1は、風車コントローラ40の変位算出部42に送られて、変位算出部42において前方風速計測器20の変位が算出される。また、ナセル12のXYZ方向の加速度α1は、第2加速度センサ32で計測されたXYZ方向の加速度α2とともに風車コントローラ40の計測方向算出部44に送られて、計測方向算出部44において前方風速計測器20の計測方向を示す計測角度θが算出される。なお、前方風速計測器20の計測方向を示す計測角度θを、ナセル12の加速度α1および風力発電装置1の詳細情報を用いて算出する場合、第2加速度センサ32は省略してもよい。
風車コントローラ40の計測位置特定部46は、変位算出部42で得られた前方風速計測器20の変位と、計測方向算出部44で得られた前方風速計測器20の計測角度θとを用いて、実際に風速計測が行われる前方遠隔位置A’を特定する。すなわち、計測位置特定部46によって、前方遠隔位置A’の座標(x’,y’,z’)を求める。
そして、風車コントローラ40の運転制御部48は、前方風速計測器20で計測した風速Vと、計測位置特定部46で特定した前方遠隔位置A’とに基づいて、風力発電装置1の運転制御を行う。すなわち、運転制御部48は、前方遠隔位置A’における風速Vに基づいて、ロータ5への風の到達に先立って各ブレード2のピッチ角を独立して調整するようにアクチュエータ3を制御してもよい。あるいは、運転制御部48は、前方遠隔位置A’における風速Vに基づいて、ロータ5への風の到達に先立って、所望のパワー係数Cpが得られる回転数でロータ5が回転するように風力発電装置1を運転制御してもよい。なお、ロータ5の回転数を制御するには、例えば、発電機10と電力系統との間に設けられる周波数変換回路49の制御により、発電機10のトルクを調節してもよい。この場合、周波数変換回路49とは例えばAC−DC−ACコンバータを意味する。
陸上風車又は着床式洋上風車の場合、前方風速計測器20が変位する主な要因がタワー14の撓みである点で浮体式洋上風車の場合と異なるが、浮体式洋上風車の場合と同様に前方風速計測器20の変位が生じる。そのため、前方風速計測器20で実際に風速が計測される位置(前方遠隔位置)A’は、基準状態における計測予定位置Aからずれる。
なお、加速度センサ34の取付け位置は、前方風速計測器20の変位を取得可能である限り特に限定されず、ハブ4やタワー14の上端部に加速度センサ34を取り付けてもよいし、前方風速計測器20自体に加速度センサ34を取り付けてもよい。
なお、前方風速計測器20の傾き量とは、図4の破線で示した基準状態に対するXYZ軸回りの前方風速計測器20の回転角度を意味する。
具体的には、6軸モーションセンサ34によって計測されたXYZ方向の加速度(ナセル12の加速度)αは、風車コントローラ40の変位算出部42に送られて、変位算出部42において前方風速計測器20の変位が算出される。また、6軸モーションセンサ34によって計測されたXYZ軸回りの角速度(ナセル12の角速度)ωは、風車コントローラ40の計測方向算出部44に送られて、計測方向算出部44において前方風速計測器20の計測角度θが算出される。
風車コントローラ40の計測位置特定部46は、変位算出部42で得られた前方風速計測器20の変位と、計測方向算出部44で得られた計測角度θとを用いて、実際に風速計測が行われる前方遠隔位置A’を特定する。すなわち、計測位置特定部46によって、前方遠隔位置A’の座標(x’,y’,z’)を求める。
そして、風車コントローラ40の運転制御部48は、前方風速計測器20で計測した風速Vと、計測位置特定部46で特定した前方遠隔位置A’とに基づいて、風力発電装置1の運転制御を行う。すなわち、運転制御部48は、前方遠隔位置A’における風速Vに基づいて、ロータ5への風の到達に先立って各ブレード2のピッチ角を独立して調整するようにアクチュエータ3を制御してもよい。あるいは、運転制御部48は、前方遠隔位置A’における風速Vに基づいて、ロータ5への風の到達に先立って、所望のパワー係数Cpが得られる回転数でロータ5が回転するように風力発電装置1を運転制御してもよい。なお、ロータ5の回転数を制御するには、例えば、発電機10と電力系統との間に設けられる周波数変換回路(例えば、AC−DC−ACコンバータ)49の制御により、発電機10のトルクを調節してもよい。
したがって、前方風速計測器20が変位しても、前方遠隔位置A’における風速Vに基づく運転制御のメリットを効果的に享受できる。とりわけ、風力発電装置1が浮体式洋上風車の場合、波や潮汐の影響やロータ5及びタワー14に作用する風荷重によって、風車全体が傾いたり、浮き沈みしたりするから、陸上風車や着床式洋上風車などに比べて前方風速計測器20の変位が大きくなり、前方遠隔位置における風速に基づく運転制御のメリットを意図したとおりに享受することが特に難しい。したがって、本実施形態のような風力発電装置1の運転制御により、浮体式洋上風車の場合においても、前方遠隔位置における風速に基づく運転制御のメリットを効果的に享受しうることは非常に有益である。
風力発電装置のタワー構造体の振動は概ね周期的であるから、前方風速計測器20のXYZ方向の変位やXYZ軸回りの回転量の周期的変化を予め計測しておけば、これらの周期的変化に関する情報から前方風速計測器20のXYZ方向の変位やXYZ軸回りの回転量を推定できる。これにより、前方風速計測器20の変位や傾き量をセンサ(例えば加速度センサ(6軸モーションセンサを含む)やGPS受信機)によって常に監視する必要がなくなる。
次に第2実施形態に係る風力発電装置について説明する。本実施形態の風力発電装置は、前方風速計測器20の姿勢を一定に維持するようにした点を除けば、第1実施形態の風力発電装置1と同様である。よって、ここでは、第1実施形態の風力発電装置1と同一の箇所については共通する符号を付してその説明を省略し、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
なお、図6には、姿勢維持手段50を介して前方風速計測器20がナセル12に取り付けられた例を示したが、前方風速計測器20は、ナセル12以外に取り付けられていてもよく、例えば姿勢維持手段50を介してタワー14に取り付けられていてもよい。
ここで、6軸モーションベースとは、油圧シリンダや電動シリンダ等のリニアアクチュエータ55(55−1〜55−6)を6台備え、各リニアアクチュエータ55を独立して制御することで、XYZ方向の移動およびXYZ軸回りの回転を含む6軸動作を実現する装置をいう。6軸モーションベースの各リニアアクチュエータ55のストローク量は、ステージ52に取り付けられた6軸モーションセンサ56により検出されたステージ52のXYZ方向の移動量及びXYZ軸回りの回転量に基づくフィードバック制御で調節される。これにより、ステージ52は常に水平に維持される。
なお、ステージ52に取り付けた6軸モーションセンサ56は、前方風速計測器20の変位や傾き量を計測するためのセンサ30,34と兼用してもよい。
なお、ここでは、弾性部材58及びダンパ59で構成される水平支持ユニット54を用いてステージ52をナセル12に吊り下げる例について説明したが、ステージ52はタワー14の上端部に吊り下げるように取り付けてもよい。また、ステージ52をナセル12又はタワー14の上端部に吊り下げる態様に替えて、弾性部材58及びダンパ59で構成される水平支持ユニット54を介してステージ52をナセル12又はタワー14の上端部に載置してもよい。
上記構成の姿勢維持手段50は、図7に示すようなアクチュエータ55を用いた構成のものに比べて簡素であり、製造コストの削減に寄与するだけでなく、姿勢維持手段50の故障頻度を大幅に低減できる。
あるいは、前方風速計測器20のXYZ方向の変位をセンサの計測結果から求めるのではなく、前方風速計測器20の周期的変位を予め計測しておき、この既知の周期的変位から推定してもよい。
したがって、前方風速計測器20が変位しても、前方遠隔位置A’における風速Vに基づく運転制御のメリットを効果的に享受できる。
また、前方風速計測器20の姿勢が変化しうる場合とは異なり、前方風速計測器20の計測方向は不変であるから、風速が計測される前方遠隔位置A’を特定する際の誤差は、主として前方風速計測器20の変位の誤差に起因したものである。そのため、風速が計測される前方計測位置A’を高精度に特定することができ、前方遠隔位置における風速に基づく運転制御のメリットをより一層効果的に享受できる。
次に第3実施形態に係る風力発電装置について説明する。本実施形態では、計測角度および計測距離が可変な前方風速計測器を用いて、常に同じ前方遠隔位置で計測された風速に基づいて風力発電装置の運転制御を行う。
以下、第1実施形態の風力発電装置1と同一の箇所については共通する符号を付してその説明を省略し、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
具体的には、6軸モーションセンサ60によって計測されたXYZ方向の加速度(ナセル12の加速度)αは、風車コントローラ70の変位算出部71に送られて、変位算出部71において前方風速計測器20の変位が算出される。また、6軸モーションセンサ60によって計測されたXYZ軸回りの角速度(ナセル12の角速度)ωは、風車コントローラ70の傾き算出部72に送られて、傾き算出部72において前方風速計測器20の傾き量が算出される。なお、前方風速計測器20の傾き量とは、図11又は12の破線で示した基準状態に対するXYZ軸回りの前方風速計測器20の回転角度を意味する。
風車コントローラ70の計測距離算出部73は、変位算出部71で得られた前方風速計測器20の変位に基づいて、風速の計測位置を一定に維持するための計測距離L’を求める。また、風車コントローラ70の計測角度算出部74は、傾き算出部72で得られた前方風速計測器20の傾き量に基づいて、風速の計測位置を一定に維持するための計測角度φを求める。このようにして得られた計測距離L及び計測角度φは、計測器制御部75による前方風速計測器20の制御の指令値として用いられる。
風車コントローラ70の計測器制御部75は、前方風速計測器20の計測距離がL’となり、前方風速計測器20の計測角度がφとなるように、前方風速計測器20を制御する。具体的には、前方風速計測器20がライダーである場合、計測器制御部75は前方風速計測器(ライダー)20のレーザ光の焦点距離およびレーザ光照射方向を調節する。これにより、前方風速計測器20による風速の計測は、常に同じ計測位置Aで行われるようになる。
そして、風車コントローラ70の運転制御部76は、前方風速計測器20で計測した風速Vに基づいて、風力発電装置1の運転制御を行う。すなわち、運転制御部76は、前方遠隔位置Aにおける風速Vに基づいて、ロータ5への風の到達に先立って各ブレード2のピッチ角を独立して調整するようにアクチュエータ3を制御してもよい。あるいは、運転制御部76は、前方遠隔位置Aにおける風速Vに基づいて、ロータ5への風の到達に先立って、所望のパワー係数Cpが得られる回転数でロータ5が回転するように風力発電装置200を運転制御してもよい。なお、ロータ5の回転数を制御するには、例えば、発電機10と電力系統との間に設けられる周波数変換回路(例えば、AC−DC−ACコンバータ)49の制御により、発電機10のトルクを調節してもよい。
前方風速計測器20の計測エリア22は、図14に示すように、風力発電装置1の前方に距離dだけ離れた位置(計測位置)における領域22A〜22Cであってもよい。ここで、平面P内における領域22A〜22Cは、それぞれ、ブレード2A〜2Cに対応しており、将来の風速に基づく風力発電装置1の運転制御を行うのに必要な最小限の風速情報が取得できるように設定される。例えば、領域22A〜22Cは、各ブレード2A〜2Cが将来受ける風が計測位置において通過する領域であってもよい。なお、前方風速計測器20による風速計測は、領域22A〜22Cのうちの重要部分(例えば、領域22A〜22Cのうちブレード先端部周辺に対応する部分)のみについて行ってもよい。
また、ロータ5の回転に伴って領域22A〜22Cの位置も刻々と変化するから、計測エリア22たる領域22A〜22Cの設定は、ロータ5の回転数および距離dなどを考慮して前方風速計測器20による風速計測時にその都度行われる。
なお、計測エリア22の設定は、風車コントローラ40,70に設けた計測器制御部(不図示)によって行ってもよい。すなわち、計測器制御部による制御下で、前方風速計測器20は、前方遠隔位置においてブレード2A〜2Cに対応する領域22A〜22Cの風速を選択的に計測するようになっていてもよい。
2 ブレード
3 ピッチ駆動アクチュエータ
4 ハブ(ロータヘッド)
6 主軸
7 主軸軸受
8 増速機
9 出力軸
10 発電機
12 ナセル
14 タワー
16 浮体構造物
20 前方風速計測器
30 第1加速度センサ
32 第2加速度センサ
40 風車コントローラ
42 変位算出部
44 計測方向算出部
46 計測位置特定部
48 運転制御部
49 周波数変換回路
50 姿勢維持手段
52 ステージ
54 水平支持ユニット
55 リニアアクチュエータ
56 6軸モーションセンサ
58 弾性部材
59 ダンパ
60 6軸モーションセンサ
70 風車コントローラ
71 変位算出部
72 傾き算出部
73 計測距離算出部
74 計測角度算出部
75 計測器制御部
76 運転制御部
100 風力発電装置
200 風力発電装置
Claims (18)
- 前方風速計測器を備える風力発電装置の運転制御方法であって、
前記前方風速計測器により、前記風力発電装置の前方遠隔位置における風速を計測するステップと、
少なくとも前記前方風速計測器の変位に基づいて、前記前方風速計測器による計測が行われる前記前方遠隔位置を特定するステップと、
計測された前記風速と、特定された前記前方遠隔位置とに基づいて前記風力発電装置を制御するステップとを備えることを特徴とする風力発電装置の運転制御方法。 - 前記前方遠隔位置を特定するステップでは、前記前方風速計測器の変位および前記前方風速計測器の計測方向に基づいて、前記前方遠隔位置を特定することを特徴とする請求項1に記載の風力発電装置の運転制御方法。
- 前記風力発電装置は浮体式洋上風車であり、
前記風力発電装置のタワーの鉛直方向に対する傾斜角から前記前方風速計測器の計測方向を求めるステップをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の風力発電装置の運転制御方法。 - 前記前方風速計測器の傾き量を角速度センサで計測するステップと、
前記前方風速計測器の傾き量から、前記前方風速計測器の計測方向を求めるステップとをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の風力発電装置の運転制御方法。 - 前記前方風速計測器の姿勢は、該前方風速計測器の変位にかかわらず、一定に維持されることを特徴とする請求項1に記載の風力発電装置の運転制御方法。
- 前記前方風速計測器の前記変位は、加速度センサ又はGPS受信機からなる変位検出手段の検出結果から取得されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の風力発電装置の運転制御方法。
- 前記前方風速計測器の前記変位は、前記前方風速計測器の既知の周期的変位から推定されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の風力発電装置の運転制御方法。
- 前記風速を計測するステップでは、前記前方遠隔位置おいて前記風力発電装置のブレードに対応する領域の風速を選択的に計測することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の風力発電装置の運転制御方法。
- 風力発電装置の前方遠隔位置における風速を計測する前方風速計測器と、
少なくとも前記前方風速計測器の変位に基づいて、前記前方風速計測器による計測が行われる前記前方遠隔位置を特定する計測位置特定部と、
前記前方風速計測器によって計測された前記風速と、前記計測位置特定部によって特定された前記前方遠隔位置とに基づいて、前記風力発電装置の運転制御を行う運転制御部とを備えることを特徴とする風力発電装置。 - 前記計測位置特定部は、前記前方風速計測器の変位および前記前方風速計測器の計測方向に基づいて、前記前方遠隔位置を特定することを特徴とする請求項9に記載の風力発電装置。
- 前記風力発電装置は、浮体構造物によって支持されるタワー上にナセルが設けられた浮体式洋上風車であり、
前記浮体構造物、前記タワーおよび前記ナセルの少なくとも一つに設けられ、互いに異なる高さに設置された一対の加速度センサと、
前記一対の加速度センサの計測結果から前記前方風速計測器の計測方向を算出する計測方向算出部とをさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の風力発電装置。 - 前記前方風速計測器の傾き量を計測する角速度センサと、
前記角速度センサの計測結果から前記前方風速計測器の計測方向を算出する計測方向算出部とをさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の風力発電装置。 - 前記前方風速計測器の変位にかかわらず、前記前方風速計測器の姿勢を維持する姿勢維持手段をさらに備えることを特徴とする請求項9に記載の風力発電装置。
- 加速度センサ又はGPS受信機からなり、前記前方風速計測器の前記変位を取得する変位検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項9乃至13のいずれか一項に記載の風力発電装置。
- 前記前方風速計測器の周期的変位を予め記憶した記憶手段をさらに備え、
前記前方風速計測器の前記変位は、前記記憶手段に記憶された前記周期的変位から推定されることを特徴とする請求項9乃至13のいずれか一項に記載の風力発電装置。 - ブレードと、
前記前方遠隔位置において前記ブレードに対応する領域の風速を選択的に計測するように前記前方風速計測器を制御する計測器制御部をさらに備えることを特徴とする請求項9乃至15のいずれか一項に記載の風力発電装置。 - 前方風速計測器を備える風力発電装置の運転制御方法であって、
前記前方風速計測器により、前記風力発電装置の前方遠隔位置における風速を計測するステップと、
前記前方風速計測器の変位にかかわらず、前記前方風速計測器による計測が行われる前記前方遠隔位置を一定に維持するステップと、
計測された前記風速に基づいて前記風力発電装置を制御するステップとを備えることを特徴とする風力発電装置の制御方法。 - 風力発電装置の前方遠隔位置における風速を計測する前方風速計測器と、
前記前方風速計測器によって計測された前記風速に基づいて、前記風力発電装置の運転制御を行う運転制御部とを備え、
前記前方風速計測器による計測が行われる前記前方遠隔位置は、前記前方風速計測器の変位にかかわらず、一定に維持されることを特徴とする風力発電装置。
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