JP5237454B2 - 風力発電装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、PFRにおいて、ロータの回転数や出力に基づいて、出力する有効電力に制限を設けることが記載されている。
回転数下限値は解列が実行される解列回転数に対して所定のマージンを持たせた値である。マージンは設計に応じて任意に決定される値であり、たとえば、10%程度が一例として挙げられる。
上記有効電力は、負荷で実際に消費される電力であり、以下の式で表わされる。
有効電力P=VIcosθ[W]
上記式において、Vは電圧、Iは電流であり、θは電圧と電流の位相差である。
各風力発電装置10は、ロータヘッド18の回転軸に、機械的に連結される増速機21および発電機22を備えている。また、風力発電装置10は、ブレードピッチ角や発電機22の出力制御を行う制御装置23、制御装置23により駆動制御されるコンバータ24を備えている。増速機21、発電機22、制御装置23、およびコンバータ24は、例えば、ナセル16(図1参照)内に収容されている。
タービンコントローラ40は、例えば、系統要求出力値に応じた有効電力指令値を生成し、この有効電力指令値をコンバータコントローラ42に出力するとともに、PFRが必要な周波数変動が電力系統に発生した場合には、速やかに出力を増加させる有効電力指令値を生成する。また、タービンコントローラ40は、系統要求出力値に基づいてブレード20のピッチ角を制御するためのピッチ角指令値を生成し、このピッチ角指令値をピッチアクチュエータ(図示略)へ出力する。また、タービンコントローラ40は、風力発電装置10の有効電力や風力発電装置10の制御状態を示すデータ等をマスタコントローラ32へ送信する。
コンバータ24は、コンバータコントローラ42からの制御信号に基づいて、発電機22から電力系統38へ供給される有効電力を制御する。
これにより、第1制御部52の有効電力指令値決定部61に、ロータの計測回転数と、単位時間における系統周波数の変動量が入力情報として入力され、これらの情報に基づいて上記(2)式を用いて、正弦波の有効電力指令値が生成される。この有効電力指令値は、リミッタ62を経由することで、風力発電装置10の機械構成における熱的、または、強度上の制約から決定される上限値を超えないように抑制され、コンバータコントローラ42に出力される。コンバータコントローラ42は、入力された有効電力指令値に基づいてコンバータ24を制御する。これにより、電力系統38には、各風量発電装置10の回転エネルギーを最大限に利用した有効電力が供給され、周波数変動の早期回復に寄与される。
また、本実施形態においては、風力発電所30を例示して説明したが、1台の風力発電装置により発電を行う場合にも適用することが可能である。
また、本実施形態においては、ロータの回転数を用いて有効電力指令値を決定することとしたが、これに代えて、発電機の回転数を用いることとしてもよい。
また、本実施形態においては、同期発電機を用いた風力発電装置について例示したが、発電機の構成についてはこの例に限定されない。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。
16 ナセル
18 ロータヘッド
20 ブレード
21 増速機
22 発電機
23 制御装置
24 コンバータ
30 風力発電所
31 サブステーション
38 電力系統
40 タービンコントローラ
42 コンバータコントローラ
50 有効電力指令値生成部
51 検知部
52 第1制御部
53 第2制御部
54 選択部
61 有効電力指令値決定部
62 リミッタ
Claims (6)
- 電力系統に周波数低下が生じた場合に、前記電力系統に出力する有効電力を増加させる風力発電装置であって、
所定の周波数変動を検知する検知部と、
所定の周波数変動が検知された場合に、解列回転数に所定の余裕を持たせた既定の回転数下限値と軸回転数の計測値との差分に基づいて限界有効電力を算出し、該限界有効電力に基づいて前記電力系統に供給する有効電力指令値を生成する第1制御部と
を具備する風力発電装置。 - 前記検知部は、前記系統周波数の値が予め設定されている所定の第1閾値未満となり、かつ、単位時間に対する前記系統周波数の変化量が予め設定されている所定の第2閾値を超えた場合に、前記所定の周波数変動を検知する請求項1に記載の風力発電装置。
- 前記第1制御部は、単位時間における前記系統周波数の変化量に応じて前記電力系統に供給する有効電力の波形の周期を決定する請求項1に記載の風力発電装置。
- 前記第1制御部は、前記軸回転数の計測値がパラメータとして含まれている有効電力指令値の演算式を有し、該演算式を用いて前記有効電力指令値を生成する請求項1に記載の風力発電装置。
- 前記第1制御部は、前記軸回転数の計測値と前記有効電力指令値とが関連付けられたテーブルを有しており、該テーブルを用いて軸回転数の計測値に応じた電力指令値を取得する請求項1に記載の風力発電装置。
- 電力系統に周波数低下が生じた場合に、前記電力系統に出力する有効電力を増加させる風力発電装置の制御方法であって、
所定の周波数変動を検知する工程と、
所定の周波数変動が検知された場合に、解列回転数に所定の余裕を持たせた既定の回転数下限値と軸回転数の計測値との差分に基づいて限界有効電力を算出し、該限界有効電力に基づいて前記電力系統に供給する有効電力指令値を生成する工程と
を有する風力発電装置の制御方法。
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