JP5342496B2 - Wind turbine generator group control device and control method thereof - Google Patents
Wind turbine generator group control device and control method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP5342496B2 JP5342496B2 JP2010094811A JP2010094811A JP5342496B2 JP 5342496 B2 JP5342496 B2 JP 5342496B2 JP 2010094811 A JP2010094811 A JP 2010094811A JP 2010094811 A JP2010094811 A JP 2010094811A JP 5342496 B2 JP5342496 B2 JP 5342496B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wind
- output
- wind power
- power generator
- generator group
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
-
- 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
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、風力エネルギを利用して発電した電力を電力系統に供給する複数の風力発電装置から構成される風力発電装置群の制御装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a control device for a wind power generator group composed of a plurality of wind power generators that supply electric power generated using wind energy to an electric power system, and a control method therefor.
近年、地球温暖化対策の一つとして、CO2を排出させないクリーンな風力発電の導入が世界的に盛んになってきている。風力発電の大量導入にあたっては、費用対効果の観点から一定の地域に複数台の風力発電装置を設け、それらの風力発電装置群を統括して制御し運用するウィンドファームとして設置されることが多くなっている。
従来、ウィンドファームおよび個々の風力発電装置に関して、次の特許文献1〜4の種々の提案がなされている。
In recent years, the introduction of clean wind power generation that does not emit CO 2 has become popular worldwide as a measure against global warming. When introducing a large amount of wind power generation, it is often installed as a wind farm in which multiple wind power generation devices are installed in a certain area from a cost-effective viewpoint, and these wind power generation devices are controlled and operated in an integrated manner. It has become.
Conventionally, various proposals of the following
特許文献1には、複数台の風力発電装置で構成されるウィンドファームにおいて目標発電量が設定され、ウィンドファームを構成する各風力発電装置の合計出力の電力を目標発電量に近づけるために、風力発電装置の間で保守履歴データや運転特性データなどの運転情報を交換し、風力発電装置の運転パターンを決定する方法が開示されている。
In
特許文献2には、出力変動の大きい風力発電装置のパワーカーブの最大値をピッチ制御などで変更することにより出力変動を抑制する制御方法が記載されている。
特許文献3には、風力発電装置に蓄電器を接続し、設定した基準発電電力からの不足電力または過剰電力のずれを、蓄電器を充放電制御することによって基準発電電力になるように調整し、発電電力の変動を抑制する制御方法が記載されている。
In
特許文献4には、風力発電装置にドップラー効果を利用したレーザ式風向風速計を設置し、風力発電装置の位置と離隔した地点の風向風速を計測することにより当該風力発電装置での近未来の風速を予測し、予測値に応じて制御を行うことにより発電出力を一定にする制御方法が記載されている。
In
ところで、気象状況により発電出力が変動する風力発電装置の電力系統への導入が多くなるにつれて、その導入が将来さらに増えた場合、電力系統の電圧や周波数の維持に対する発電出力の変動の影響が懸念されている。
周波数の維持について言えば、これまでも各地域の電力会社が、主として電力需要の変動に対して種々の電源を組み合わせて需要と供給をバランスさせてきた。風力発電が電力系統に大量に連系された場合、発電出力の変動により従来の需要にいわばマイナスの負荷が重畳されることになる。電力需要の変動と風力発電出力の組み合わせによっては、両者の変動が重畳し、これまで以上に高い需給調整能力が必要になることも予想される。
By the way, as wind power generators whose power generation output fluctuates depending on weather conditions are increasingly introduced into the power system, if the number of wind power generators increases further in the future, there is concern about the effect of power generation output fluctuations on the maintenance of power system voltage and frequency. Has been.
Speaking of frequency maintenance, electric power companies in each region have balanced demand and supply mainly by combining various power sources against fluctuations in power demand. When a large amount of wind power generation is connected to the power system, a negative load is superimposed on the conventional demand due to fluctuations in the power generation output. Depending on the combination of fluctuations in power demand and wind power generation output, both fluctuations may be superimposed, and it is expected that a higher supply-demand adjustment capability will be required.
電力需要の変動は、変化幅の小さい種々の振幅と周期を持った脈動成分や不規則な変動が重畳したものと考えられ、その成分は周期が数分までの微小変動、数分から10数分程度までの短周期変動、10数分以上の長周期変動の主要な3成分に分けられる。風力発電の発電出力においても同様に上述の3成分が含まれる。 The fluctuations in power demand are thought to be the superposition of pulsating components with various amplitudes and periods with small variations and irregular fluctuations, and the components are minute fluctuations ranging from several minutes to several tens of minutes. It can be divided into three main components of short-period fluctuations up to about 10 and long-period fluctuations of more than a few minutes. The above three components are also included in the power generation output of wind power generation.
周期が数分程度までの微小の需要変動に対しては、発電所において、変動を自律的に調整する調速機を利用したガバナーフリー運転により調整が可能である。周期が数分から10数分程度までの短周期変動に対しては、周波数調整発電所で周波数偏差等を検出して発電機の周波数を変化させることでその出力を変化させている。これを負荷周波数制御(LFC:Load Frequency Control)と呼んでいる。周期がそれ以上長い長周期変動に対しては、経済性を考慮して各発電所に発電指令を送ることにより調整を行っており、これを経済負荷配分制御(ELD:Economic Load Dispatch)と呼んでいる。 For minute fluctuations in demand up to a few minutes, it can be adjusted by governor-free operation using a governor that autonomously adjusts fluctuations at the power plant. For short cycle fluctuations with a period of several minutes to about 10 and several minutes, the frequency adjustment power plant detects the frequency deviation and changes the generator frequency to change the output. This is called load frequency control (LFC). For long-period fluctuations with longer periods, adjustments are made by sending a power generation command to each power plant in consideration of economic efficiency, and this is called economic load distribution control (ELD). It is out.
風力発電を電力系統に大量に導入した場合、特に問題になるのは第2の負荷周波数制御(LFC)である。風力発電の出力変動が需要(負荷)変動に重畳された場合、周波数調整発電所の設備容量が不足することが考えられる。しかし、単純に周波数調整発電所の設備容量を大きくすることは経済的負担が大きく、何らかの代替手段が必要である。
これまで、特許文献1および特許文献2に記載されているように、ウィンドファーム内の運転台数を調整したり、パワーカーブの最大値を小さく制限して出力変動を緩和することが検討されてきた。パワーカーブの最大値を制限する手法で、変動はある程度緩和できるが、風速が急に低下した際には発電出力を低下させることになるため変動が発生し、当該電力系統に接続された例えば、火力発電所や原子力発電所などの電源や負荷(消費者)に、電圧変動や周波数変動等の悪影響が生じる恐れがある。
When a large amount of wind power generation is introduced into the power system, the second load frequency control (LFC) is particularly problematic. When the output fluctuation of wind power generation is superimposed on the demand (load) fluctuation, it is considered that the installed capacity of the frequency adjustment power plant is insufficient. However, simply increasing the installed capacity of the frequency-regulated power plant is an economic burden and requires some alternative means.
So far, as described in
また、特許文献3のように蓄電器(蓄電池)を設置する手法では、蓄電器の充放電制御を適切に行うことにより変動を緩和できるが、蓄電器を設置することによる風力発電事業者のコスト負担が大きくなるという問題がある。
新たな高価な設備を設けることなく、近未来の風速を予測し予測値に基づく制御を行うことで、風力発電の出力変動を低減あるいは抑制することはある程度可能である。
Moreover, in the method of installing a storage battery (storage battery) as in
Without providing new expensive equipment, it is possible to reduce or suppress fluctuations in the output of wind power generation to some extent by predicting near-future wind speed and performing control based on the predicted value.
特許文献4のようにドップラーレーザ式風向風速計を利用すれば、通常風向風速の計測を行っている風力発電装置の設置位置のみでなく、離隔した周辺位置での風向風速が計測できる利点がある。しかし、ドップラーレーザ式風速計では計測に必要な強度のレーザ光が届く範囲は限られており、特にウィンドファームの面積が広い場合、レーザ式風向風速計を設置する風力発電事業者のコスト負担が大きくなる問題がある。
If a Doppler laser anemometer is used as in
本発明の目的は、ウィンドファームから電力系統へ出力される電力の変動を抑制し、一定の出力を維持することにある。特に、電力系統制御の観点から有効な、数分から10数分程度の短周期変動をほぼ一定にできる風力発電装置群の制御装置方式及びその制御方法を提供することにある。 The objective of this invention is suppressing the fluctuation | variation of the electric power output from a wind farm to an electric power grid | system, and maintaining a fixed output. In particular, it is an object of the present invention to provide a control system for a wind power generator group and a control method therefor, which are effective from the viewpoint of power system control and can make short-cycle fluctuations of several minutes to about 10 tens of minutes almost constant.
上記目的を達成すべく、第1の本発明に関わる風力発電装置群の制御装置は、各風力発電装置に設けられる風向風速計と、前記各風力発電装置に設けられるとともに通信ネットワークを介して前記各風力発電装置における風向、風力を含む運転情報を送受信する個別制御装置とを備え、電力系統に対して送電線を介して接続された可変回転数および可変ピッチ制御可能な複数台の前記風力発電装置を有する風力発電装置群を制御する風力発電装置群の制御装置であって、前記各風力発電装置から送られる運転情報を受信するとともに前記各風力発電装置の運転を制御する出力指令情報を送信する送受信手段と、前記送受信手段を介して前記各個別制御装置からの前記運転情報を受信して出力変動を演算処理するとともに、前記各風力発電装置に前記送受信手段を介して送信される前記出力指令情報に応じて前記風力発電装置群の運転を制御する集中運転制御手段と、前記運転情報に基づき前記風力発電装置群に対する近未来の風速変動を予測し、前記風速変動の予測に基づき前記風力発電装置群の近未来の出力変動を予測する出力予測手段と、前記風力発電装置群の合計出力が所定の目標出力より大きくなる場合に風力エネルギを前記風力発電装置群の回転エネルギとして蓄積させるように前記出力指令情報によって制御するエネルギ蓄積放出指令手段とを備え、前記風力発電装置群の合計出力が、定格出力よりも低い値に制限され、前記エネルギ蓄積放出指令手段が、前記風力発電装置群の合計出力が前記所定の目標出力より小さい場合、前記風力発電装置群に蓄積させた回転エネルギを、前記近未来の合計出力の最低値付近で放出するように前記出力指令情報によって制御することにより、前記風力発電装置群の合計出力の変動を抑制している。 In order to achieve the above object, a wind turbine generator group control device according to the first aspect of the present invention includes an anemometer provided in each wind turbine generator and the wind turbine anemometer provided in each wind turbine generator via a communication network. A plurality of wind power generators each having a variable rotation speed and variable pitch control, each of which is connected to an electric power system via a power transmission line. A wind turbine generator group control device that controls a wind turbine generator group having a device, receiving operation information sent from each wind turbine generator and transmitting output command information for controlling the operation of each wind turbine generator Transmitting and receiving means, receiving the operation information from the individual control devices via the transmitting and receiving means, and calculating output fluctuations, and each wind power generator Centralized operation control means for controlling the operation of the wind power generator group according to the output command information transmitted via the transmission / reception means, and predicting near-future wind speed fluctuations for the wind power generator group based on the operation information Output prediction means for predicting near-future output fluctuations of the wind turbine generator group based on the wind speed fluctuation prediction, and wind energy when the total output of the wind turbine generator group is greater than a predetermined target output Energy storage and release command means for controlling the output command information so as to be accumulated as rotational energy of the wind power generator group, the total output of the wind power generator group is limited to a value lower than a rated output, and the energy When the total output of the wind power generator group is smaller than the predetermined target output, the accumulated discharge command means stores the rotation energy stored in the wind power generator group. The conservation, the by controlling by said output command information to emit near the minimum value of the total output in the near future, so as to suppress the variation in the total output of the wind turbine generator group.
第2の本発明に関わる風力発電装置群の制御装置は、各風力発電装置に設けられる風向風速計と、前記各風力発電装置に設けられるとともに通信ネットワークを介して前記各風力発電装置における風向、風力を含む運転情報を送受信する個別制御装置とを備え、電力系統に対して送電線を介して接続された可変回転数および可変ピッチ制御可能な複数台の前記風力発電装置を有する風力発電装置群を制御する風力発電装置群の制御装置であって、前記各風力発電装置から送られる運転情報を受信するとともに前記各風力発電装置の運転を制御する出力指令情報を送信する送受信手段と、前記送受信手段を介して前記各個別制御装置からの前記運転情報を受信して出力変動を演算処理するとともに、各前記風力発電装置に前記送受信手段を介して送信される前記出力指令情報に応じて前記風力発電装置群の運転を制御する集中運転制御手段と、前記運転情報に基づき前記風力発電装置群に対する近未来の風速変動を予測し、前記風速変動の予測に基づき前記風力発電装置群の近未来の出力変動を予測する出力予測手段と、前記風力発電装置群の合計出力が所定の目標出力より大きくなる場合に風力エネルギを前記風力発電装置群の回転エネルギとして蓄積させるように前記出力指令情報によって制御するエネルギ蓄積放出指令手段とを備え、前記風力発電装置群の合計出力が、定格出力よりも低い値に制限され、前記エネルギ蓄積放出指令手段が、前記風力発電装置群に蓄積させた回転エネルギを、前記回転エネルギが所定量以上蓄積される毎に放出するように前記出力指令情報によって制御することにより、前記風力発電装置群の発電電力量の低下を抑制している。 The control device of the wind power generator group according to the second aspect of the present invention includes a wind direction anemometer provided in each wind power generator, and a wind direction in each wind power generator provided in each wind power generator via a communication network, A wind turbine generator group having a plurality of wind turbine generators capable of variable rotation speed and variable pitch control connected to an electric power system via a transmission line. A transmitting / receiving means for receiving operation information sent from each wind power generator and transmitting output command information for controlling the operation of each wind power generator; The operation information from each individual control device is received via the means and the output fluctuation is calculated and processed, and the wind power generator is connected via the transmission / reception means. Centralized operation control means for controlling the operation of the wind power generator group according to the output command information transmitted, predicting near-future wind speed fluctuations for the wind power generator group based on the operation information, Output prediction means for predicting near-future output fluctuations of the wind power generator group based on the prediction, and rotation of the wind power generator group when the total output of the wind power generator group is greater than a predetermined target output Energy storage / release command means for controlling the output command information so as to be stored as energy, the total output of the wind power generator group is limited to a value lower than a rated output, and the energy storage / release command means is According to the output command information, the rotational energy accumulated in the wind power generator group is released every time the rotational energy is accumulated more than a predetermined amount. By controlling Te, and suppressing a decrease in the generated power quantity of the wind turbine generator group.
第3の本発明に関わる風力発電装置群の制御装置の制御方法は、第1の本発明に関わる風力発電装置群の制御装置の制御方法である。 The control method of the control apparatus of the wind power generator group concerning the 3rd this invention is a control method of the control apparatus of the wind power generator group concerning the 1st this invention.
第4の本発明に関わる風力発電装置群の制御装置の制御方法は、第2の本発明に関わる風力発電装置群の制御装置の制御方法である。 The control method of the control apparatus of the wind power generator group concerning the 4th this invention is a control method of the control apparatus of the wind power generator group concerning the 2nd this invention.
本発明によれば、ウィンドファームから電力系統へ出力される電力の変動を抑制し、一定の出力を維持できる風力発電装置群の制御装置方式及びその制御方法を実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus system of the wind power generator group which can suppress the fluctuation | variation of the electric power output from a wind farm to an electric power grid | system, and can maintain a fixed output, and its control method are realizable.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態のウィンドファーム100の装置構成を示すブロック図である。
<実施形態のウィンドファーム100>
ウィンドファーム100は、電力を需要家8に供給するための電力系統7に、送電線9を介して、接続されている。そして、電力系統7とウィンドファーム100から需要家8に対して電力を供給している。
ウィンドファーム100は、可変回転数制御及び可変ピッチ制御可能な複数の風力発電装置11、12、13で構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus configuration of a
<
The
The
風力発電装置11、12、13は、それぞれ、風を受ける回転翼(ブレード)11h、12h、13hを複数有する風車(ロータ)11f、12f、13fと、各風車11f、12f、13fの回転により電力を発生させる発電機(図示せず)と、発電機で発生させた電力を所望の電力に変圧する変圧器(図示せず)とを有している。風車11fの各回転翼11h、風車12fの各回転翼12h、および風車13fの各回転翼13hは、それぞれ遠心方向の軸廻りに回転可能とされ、遠心方向の軸廻りに回転翼11h、12h、13hが回転するピッチ制御可能に構成されている。
The
各風力発電装置11、12、13は、送電線9を介して、電力系統7および需要家8に接続されている。
風力発電装置11、12、13には、それぞれの場所での風向き、風速を計測する風向風速計21、22、23と、各風力発電装置11、12、13をそれぞれ制御し風向風速計21、22、23の情報、回転翼11h、12h、13hの回転数、各発電出力等の情報(運転情報)をそれぞれ収集する個別制御装置31、32、33とが接続されている。
個別制御装置31、32、33は、通信ネットワーク5を介して、相互に接続されるとともに各風力発電装置11、12、13を統括して制御する集中制御装置41に接続されている。
Each
The
The
集中制御装置41は、出力指令情報を用いて、各個別制御装置31、32、33を介して、各風力発電装置11、12、13の運転を制御する。
集中制御装置41には、各風力発電装置11、12、13の出力特性データ等を記憶する記憶装置42が接続されている。
個別制御装置31、32、33、集中制御装置41は、コンピュータ、回路などで構成されている。
The
The
The
<ウィンドファーム100における風向、風速の情報の収集>
ウィンドファーム100における風向、風速の情報の収集は以下のように行われる。
風力発電装置11に付属する個別制御装置31は、風向風速計21で計測した風力発電装置11での風向、風速を、通信ネットワーク5を介して、集中制御装置41に送信する。同様に、他の風力発電装置32、33の風向き、風速データもそれぞれ集中制御装置41に送信される。
<Collecting wind direction and wind speed information at
Collection of wind direction and wind speed information in the
The
例えば、図1の矢印6で表される風向きの風が吹いているとき、ウィンドファーム100の中で風速の変動が最初に到達するのは風力発電装置11である。集中制御装置41は、受信した各風力発電装置11、12、13での風向データからウィンドファーム100内で風力発電装置11が最も風上にいることを判断する。そして、以下の手法を用いて、各風力発電装置11、12、13での風速データから、風力発電装置11の風速変動が、他の風力発電装置12、13に到達する風速変動の時間変化を予測する。
For example, when the wind of the wind direction represented by the
<風速変動の時間変化の予測>
風力発電装置11が最も風上にある場合を例に挙げて、風力発電装置11、12、13の配置とそれらの風向風力の関係を説明する。
図2は各風力発電装置11、12、13に到達する風速の変動を予測する手法を示した模式図であり、図2(a)は風力発電装置の配置と風向風力の関係を示し、図2(b)は風力発電装置11の風力変動の各風力発電装置12、13への到達時間遅れT2、T3を示す。
<Prediction of wind speed fluctuation over time>
Taking as an example the case where the
FIG. 2 is a schematic diagram showing a method for predicting fluctuations in wind speed reaching each of the
風速変動が最初に到達した風力発電装置11を基点として、他の風力発電装置12、13までの距離Lと現在の風向きに対する方角θは、記憶装置42にあらかじめ入力された既知の風力発電装置11、12、13の配置のデータから求められる。例えば、風力発電装置11、12、13の配置のデータがあれば、その時点の風向きから方角θは容易に求められる。
風力発電装置11で計測された風速から、風速変動が風力発電装置12に時刻T12に到達するまでの時間遅れT2は、風力発電装置11から風力発電装置12までの風向き方向の距離Lcosθを、風速Vで除算することで、次の(式1)で表される。
The distance L to the other
The time delay T2 from the wind speed measured by the
<集中制御装置41>
図3は、図1に示す集中制御装置41の構成を示すブロック図である。
集中制御装置41は、情報の送受信を行う送受信手段51と、各風力発電装置11、12、13での風速の変動を予測する風速変動予測手段52と、各風力発電装置11、12、13での発電による出力(電力)を予測する出力予測手段53と、余剰の風力エネルギを回転エネルギとして蓄積するとともに電力の補充のために蓄積した回転エネルギを放出する動的エネルギ蓄積放出指令手段54とを具えている。なお、動的エネルギ蓄積放出指令手段54は、各風力発電装置11、12、13に対して回転数を高めて回転エネルギを蓄積する回転数上昇指令手段55と、蓄積した回転エネルギを放出する回転数下降指令手段56を有する。
<
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the
The
<集中制御装置41の制御>
集中制御装置41の制御は以下のように行われる。
通信ネットワーク5を介して得られた各風力発電装置11、12、13の風向、風速データ、発電の出力データは、送受信手段51を経由して風速変動予測手段52に入力される。そして、風速変動予測手段52において、(式1)等を用いて、ウィンドファーム100全体の近未来の風速が予測される。
<Control of
The
The wind direction, wind speed data, and power generation output data of each
ここで、風速変動予測手段52における風速、風向変動予測において、例えば、風力発電装置11が最も風上に位置する場合の風力発電装置11の風速、風向の予測法について説明する。風力発電装置11の風速の予測の一例としては、例えば、過去の気象状況、風速、風向等を基に、風速、風向きの予測データを記憶装置42に予め記憶しておき、現気象状況、風速、風向等から記憶した予測データを用いて、現在の風速、風向変動の予測を行うことができる。そして、本予測は、風力発電装置11の実際の現在の風速、風向等から予測を逐次更新し、ウィンドファーム100の予測とする。
なお、説明した風上の風力発電装置11の風速、風向の予測は一例であり、他のやり方も適用できるのは勿論である。
Here, in the wind speed and wind direction fluctuation prediction in the wind speed
Note that the wind speed and wind direction prediction of the windward
風速変動予測手段52で予測された風速予測データはさらに出力予測手段53に入力され、同じくウィンドファーム100全体の近未来の発電による出力が予測される。続いて、出力の予測データは動的エネルギ蓄積放出指令手段54に入力され、動的エネルギ蓄積放出指令手段54で、あらかじめ設定された予定出力と比較される。そして、出力の予測データが予定出力より高い場合は、回転数上昇指令手段55により風力発電装置11、12、13の回転数を高めて風力エネルギを風力発電装置の機械的エネルギの回転エネルギとして蓄積する。一方、発電による出力の予測データが予定出力より低い場合は、回転数下降指令手段56により風力発電装置の回転数を低下させて蓄積された回転エネルギ(機械的エネルギ)を放出して出力を補充し、出力の平均化を図る。
The wind speed prediction data predicted by the wind speed fluctuation prediction means 52 is further input to the output prediction means 53, and the output of near-future power generation of the
記憶装置42に保存された各風力発電装置11、12、13の出力特性データは、出力予測手段53、動的エネルギ蓄積放出指令手段54等に与えられ、出力予測その他に用いられる。
集中制御装置41および個別制御装置31、32、33は、コンピュータシステム上で作動する制御ソフトウェアから構成することができ、その場合は同一のコンピュータシステムに設けられた異なる制御ソフトウェアから構成することができる。
The output characteristic data of each
The
例えば、集中制御装置41に各風力発電装置11、12、13を統括的に制御するための図3に示す機能をもたせ、個別制御装置31、32、33は、それぞれ各風力発電装置11、12、13の風車(ロータ)11f、12f、13fの回転数制御、回転翼11h、12h、13hを遠心方向軸廻りに回転させるピッチ制御等を行わせる。
For example, the
或いは、個別制御装置31、32、33は通信ネットワーク5を介して接続されているので、集中制御装置41の機能を個別制御装置31、32、33の何れかにもたせることも可能であり、または個別制御装置31、32、33に分割してもたせることも可能である。この場合、集中制御装置41の機能をもつ個別制御装置31、32、33に記憶装置42が接続され、集中制御装置41は不要となる。
このように、集中制御装置41および個別制御装置31、32、33の実現形態は、実施形態で説明する所定の制御が行えれば、適宜選択可能である。
Alternatively, since the
As described above, the implementation forms of the
図4は、風力発電装置11が風上の場合に(式1)の手法により予測された各風力発電装置12、13に到達する風速変動予測結果を示したグラフであり、横軸に経過時間[秒]を示し、縦軸に風速[m/s]を示す。
図4(a)は、現在時点における風力発電装置11の風速変動の実測値を示し、図4(b)は、時間T2の経過後における風力発電装置12の風速変動の予測値を示す。図4(c)は、時間T3の経過後における風力発電装置13の風速変動の予測値を示す。
FIG. 4 is a graph showing a wind speed fluctuation prediction result that reaches each of the
FIG. 4A shows the measured value of the wind speed fluctuation of the
図4(a)の現在の風力発電装置11の風速変動が、図4(b)に示すように、風力発電装置12に時間T2経過後の時刻T12に到達し、同様に、図4(a)の現在の風力発電装置11の風速変動が、図4(c)に示すように、風力発電装置13に時間T3経過後の時刻T13に到達する。
As shown in FIG. 4B, the wind speed fluctuation of the current
図5は、予測風速と風力発電装置11、12、13の出力の関係(パワーカーブ)を表した特性図である。
図5に示す風力発電装置11、12、13の特性データは予め集中制御装置41に接続された記憶装置42に保存してあり、出力予測手段53におけるウィンドファーム100の出力予測演算時に集中制御装置41に呼び出される。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship (power curve) between the predicted wind speed and the output of the
The characteristic data of the
ここで、ウィンドファーム100内に同じ特性の風力発電装置が設置してある場合には、一つの風力発電装置の特性データが予め集中制御装置41に接続された記憶装置42に保存される。一方、ウィンドファーム100内に異なる特性の風力発電装置が設置してある場合には、ウィンドファーム100内に存在するすべての各風力発電装置の特性データを保存して、出力予測手段53での予測演算に用いる。
Here, when a wind power generator having the same characteristics is installed in the
図6は、図4の各風力発電装置11、12、13の風速変動予測結果と、図5のパワーカーブとを用いて、ウィンドファーム100内の各風力発電装置11、12、13の出力変動(図6(a)参照)と、ウィンドファーム100の合計出力変動(図6(b)参照)の予測結果を示した模式図である。図6の横軸は、経過時間(分)を示し、縦軸は発電出力を示すpu(Per Unit)である。
6 shows the output fluctuation of each
図6(a)は、各風力発電装置11、12、13の出力予測を示し、各々線種の異なるグラフ上の点P1、P2、P3が各時点における各風力発電装置11、12、13の出力予測結果を示す。図6(b)は、ウィンドファーム100の予測合計出力を示し、点P1、P2、P3を合計したものがウィンドファーム予測合計出力Psumである。
ウィンドファーム予測合計出力Psumの変動範囲に基づいて、動的エネルギ蓄積放出指令手段54で、一定出力値での安定制御が可能な出力を算出する。
FIG. 6A shows the output prediction of each of the
Based on the fluctuation range of the wind farm predicted total output Psum, the dynamic energy storage / release command means 54 calculates an output capable of stable control at a constant output value.
<ウィンドファーム100の出力を最小値Psum’とする制御>
次に、ウィンドファーム100の出力を最小値Psum’とする制御について説明する。
図6(b)のPsum’は一定出力値制御の対象となる時間範囲(例えば、図6では20分)内での予測合計出力の最小値であり、Psum’をウィンドファーム100の一定出力値制御の出力値として設定する場合は、各風力発電装置11、12、13への制御指令は図6のPsum’を満たす出力制限が指示される。
<Control for setting the output of the
Next, control for setting the output of the
Psum ′ in FIG. 6B is a minimum value of the predicted total output within a time range (for example, 20 minutes in FIG. 6) that is a target of constant output value control, and Psum ′ is a constant output value of the
この場合、各風力発電装置11、12、13への制御指令は、図7に示すように、出力制限を設けたパワーカーブの制御指令となる。
図8は、各風力発電装置11、12、13への制御指令による発電出力を示す模式図である。図8の横軸は経過時間を示し、縦軸は発電出力を示す。Tcは出力制限指令周期である。図8(a)は出力変動評価時間Teにおける各風力発電装置11、12、13の出力P1、P2、P3と、その合計であるウィンドファーム100の出力P1+P2+P3=Psumを示す。図8(b)は、各風力発電装置11、12、13への出力制限制御によりウィンドファーム100の出力を図6(b)に示す最小値Psum’で制御を行った場合の出力制限制御結果を示す。
In this case, the control command to each of the
FIG. 8 is a schematic diagram showing the power generation output according to the control command to each of the
図8において、各風力発電装置11、12、13の制御指令の設定方法を、図8(a)の(1)、(2)、(3)の各制御時間について説明する。
制御指令の設定方法は、次の2点を基準に決定する。第1に、一番発電がある風力発電装置11、12、13の何れかに出力を負担させる。すなわち、一番風が強い風力発電装置11、12、13を優先して廻す(用いる)。第2に、各風力発電装置11、12、13の稼働を平準化する。
図8(a)の(1)は、P1(風力発電装置11の発電出力)+P2(風力発電装置12の発電出力)+P3(風力発電装置13の発電出力)>Psum’かつ、P1+P2<Psum’の場合である。
In FIG. 8, the control command setting method for each of the
The control command setting method is determined based on the following two points. First, the output is borne by any of the
(1) in FIG. 8A is P1 (power generation output of the wind power generation device 11) + P2 (power generation output of the wind power generation device 12) + P3 (power generation output of the wind power generation device 13)> Psum ′ and P1 + P2 <Psum ′ This is the case.
この場合、ほぼP1’=P2’=P3’かつ、P1’+P2’+P3’=Psum’となるように決定する。P1’<P1、P2’<P2、P3’<P3となる場合は、余力のある風力発電装置11、12、13の何れかが不足分の出力を負担するようにする。
図8(a)の(2)は、P1+P2>Psum’の場合である。
この場合、余力のあるP1、P2の出力を低下させてほぼP1’=P2’=P3’かつ、P1’+P2’+P3’=Psum’となるように決定する。エネルギ的にはP3’=0としても構わないが、1台だけ停止せずに運転した方がウィンドファーム100内の運転を均一化でき、風力発電装置11、12、13の劣化を均一化できる。これにより、風力発電装置11、12、13が劣化した際、まとめてメンテナンスできるので、メンテナンスコストの点でメリットがある。
In this case, P1 ′ = P2 ′ = P3 ′ and P1 ′ + P2 ′ + P3 ′ = Psum ′ are determined. When P1 ′ <P1, P2 ′ <P2, and P3 ′ <P3, any of the
(2) in FIG. 8A is a case where P1 + P2> Psum ′.
In this case, the outputs of P1 and P2 having surplus power are reduced so that P1 ′ = P2 ′ = P3 ′ and P1 ′ + P2 ′ + P3 ′ = Psum ′. In terms of energy, P3 ′ = 0 may be set, but operation within the
図8(a)の(3)は、P1+P2+P3=Psum’の場合である。
この場合、元の出力のままP1’=P1、P2’=P2、P3’=P3とする。
説明した図8の制御方式では、出力の変動は抑制できるがPsum’以上の出力が出せないため、余剰のエネルギが大きくなり、エネルギロスが大きくなる。
そこで、風力エネルギを風力発電装置11、12、13の風車(ロータ)11f、12f、13fの回転エネルギとして蓄積することによってエネルギロスを小さくし、一定出力値制御の出力を図6(b)の合計出力の平均値Psum’’(以下、合計出力平均値Psum’’と称す)まで上昇させる制御方式について説明する。
(3) of FIG. 8A is a case where P1 + P2 + P3 = Psum ′.
In this case, P1 ′ = P1, P2 ′ = P2, and P3 ′ = P3 with the original output.
In the control method shown in FIG. 8, fluctuations in output can be suppressed, but an output greater than Psum ′ cannot be output, so that surplus energy increases and energy loss increases.
Therefore, the energy loss is reduced by storing the wind energy as the rotational energy of the wind turbines (rotors) 11f, 12f, 13f of the
<ウィンドファーム100の出力を平均値Psum’’とする制御>
図9は各風力発電装置11、12、13への制御指令による(発電)出力を示す模式図である。図9(a)は出力変動評価時間Teにおける各風力発電装置11、12、13の(発電)出力P1、P2、P3と、その合計であるウィンドファーム100の(発電)出力(P1+P2+P3)を示す。図9(b)は合計出力平均値Psum’’で制御を行った場合の出力制限制御結果を示す。
<Control for setting the output of the
FIG. 9 is a schematic diagram showing (power generation) output according to a control command to each of the
図9において、出力変動評価時間Teの予測発電量Psumの平均値を合計出力平均値Psum’’と決める。
図10は風力発電装置11、12、13の回転数−出力特性を示す特性図であり、横軸に回転数指令値をとり、縦軸に(発電)出力をとっている。従来、図10の点線で示すように、各風速域において最大の出力を上げるように可変速制御を行っている。
本構成では、合計出力平均値Psum’’よりも予測発電量の大きい時間帯(1)(図9(a)参照)においては、図10に示す特性図に基づき、各風力発電装置11、12、13への回転数指令値を最大出力回転数(図10のm1、m2、m3)よりも上げて発電出力を下げるように制御し、風力エネルギを風力発電装置11、12、13の風車11f、12f、13fの回転エネルギとして蓄積する。
In FIG. 9, the average value of the predicted power generation amount Psum for the output fluctuation evaluation time Te is determined as the total output average value Psum ″.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the rotational speed-output characteristics of the
In this configuration, in the time zone (1) in which the predicted power generation amount is larger than the total output average value Psum ″ (see FIG. 9A), each
一方、合計出力平均値Psum’’よりも予測発電量の小さい時間帯(2)においては、風力発電装置11、12、13の回転数を徐々に下げることによって図9(a)の(1)の時間帯に蓄えた回転エネルギを放出して、合計出力平均値Psum’’の出力を維持するように制御する。
実際の風力発電装置では、図9(a)で示したように、風力発電装置の回転エネルギだけではウィンドファーム100の出力を一定に維持するには不足する可能性がある。そのような場合に、ウィンドファーム100の出力を定格出力よりも低いある値で制限することによって、ウィンドファーム100の出力変動を抑制する。
On the other hand, in the time zone (2) where the predicted power generation amount is smaller than the total output average value Psum ″, the rotational speed of the
In an actual wind power generator, as shown in FIG. 9A, the rotational energy of the wind power generator alone may be insufficient to maintain the output of the
次に、ウィンドファーム100における回転エネルギの蓄積と放出に用いられる2つの第1・第2の制御方式について説明する。
<ウィンドファーム100における回転エネルギの蓄積と放出の第1の制御方式>
図11(a)は風力エネルギを風力発電装置11、12、13の風車11f、12f、13f(図1参照)の回転エネルギとして蓄積・放出する第1の制御方式について回転エネルギの蓄積と放出のタイミングの一例を具体的に示した模式図であり、図11(b)は、このときの経過時間に対する回転エネルギの変化を示した図である。
Next, two first and second control methods used for storing and releasing rotational energy in the
<First Control Method of Accumulation and Release of Rotational Energy in
FIG. 11 (a) shows a first control method for storing and releasing wind energy as rotational energy of
図11において、ウィンドファーム100の出力を目標値(所定の目標出力)Ptで制御する場合、出力変動を最も小さくするためには、出力の最低点Pminで、回転エネルギを溜めておいた風力発電装置11、12、13の何れかの回転エネルギを放出する方式が有効である。
Pminとなる時刻は、出力予測手段53で求めたウィンドファーム100の合計出力の予測値から事前に求めておく。そして、ウィンドファーム100内の風力発電装置11、12、1の仕様から決まる蓄積可能な回転エネルギの最大値と、回転エネルギの放出可能速度とから、発電出力の最低点Pminを平準化するように、回転エネルギの放出を開始するタイミングtdを決定する。
In FIG. 11, when the output of the
The time when Pmin is obtained in advance from the predicted value of the total output of the
図11(b)の時刻tdから回転エネルギの放出を開始されるので、放出が終了する時刻td1まで回転エネルギが減少する。図11(b)の時刻td1から時刻td2の間は、図11(a)に示すように、出力が目標値Pt以下であるから、回転エネルギは増加しない。図11(b)の時刻td2になると、出力が目標値Ptに達するので、余剰の風力エネルギを、回転エネルギとして蓄える。そのため、時刻td2から回転エネルギが増加し、図11(b)の時刻td3になると回転エネルギが蓄積可能な最大値に達するので、回転エネルギは蓄積されることなく横ばいとなる。 Since the release of rotational energy is started from time td in FIG. 11B, the rotational energy decreases until time td1 at which the release ends. Between time td1 and time td2 in FIG. 11 (b), as shown in FIG. 11 (a), the output is below the target value Pt, so the rotational energy does not increase. At time td2 in FIG. 11B, the output reaches the target value Pt, so surplus wind energy is stored as rotational energy. Therefore, the rotational energy increases from the time td2, and reaches the maximum value at which the rotational energy can be accumulated at the time td3 in FIG. 11B. Therefore, the rotational energy is leveled without being accumulated.
これにより、図11(a)の斜線部のように、Pminとなる時刻の出力を回転エネルギの放出により向上させることが可能となる。また、回転エネルギの放出速度を変化させることによって、大きな出力を短時間で放出するか、小さな出力を長時間で放出するかを選択できるので、出力低下の値とその時間に応じて、回転エネルギの放出を開始するタイミングtdを決めることも可能である。 As a result, as indicated by the hatched portion in FIG. 11A, the output at the time of Pmin can be improved by releasing the rotational energy. In addition, by changing the rotational speed of the rotational energy, it is possible to select whether to release a large output in a short time or a small output in a long time. It is also possible to determine the timing td for starting the release of.
<ウィンドファーム100における回転エネルギの蓄積と放出の第2の制御方式>
図12(a)は風力エネルギを風力発電装置の回転エネルギとして蓄積・放出する第2の制御方式について、回転エネルギの蓄積と放出のタイミングの別の例を具体的に示した模式図であり、図12(b)は、このときの経過時間に対する回転エネルギの変化を示した図である。
図11の第1の制御方式では出力の最低点Pmin付近で回転エネルギを放出したのに対して、図12の第2の制御方式では回転エネルギを連続して蓄積・放出する。これによって、ウィンドファーム100の出力制限をして、出力変動が予め定められた範囲に収まる場合に,低下する発電電力量を向上させることを目的とした方式である。
なお、図12(a)では、目標値Ptに出力が制限されている場合を仮定して本方式を図示している。
<Second Control Method of Accumulation and Release of Rotational Energy in
FIG. 12 (a) is a schematic diagram specifically showing another example of rotation energy storage and release timing for the second control method for storing and releasing wind energy as rotational energy of the wind power generator. FIG. 12B is a diagram showing a change in rotational energy with respect to the elapsed time at this time.
In the first control method of FIG. 11, rotational energy is released near the output minimum point Pmin, whereas in the second control method of FIG. 12, rotational energy is continuously stored and released. In this way, the output of the
In FIG. 12A, this method is illustrated on the assumption that the output is limited to the target value Pt.
ウィンドファーム100の出力の目標値Ptに対して、制御なしの出力が目標値Ptを上回ると、回転エネルギを蓄積して(図12(b)の時刻t0、t2、t5)、回転エネルギが蓄積可能な最大値に到達した時点(図12(b)の時刻t1、t3、t6)で、回転エネルギの放出を開始する。回転エネルギの放出が終わるまでは、出力を向上させる効果がある。以降、この制御を連続的に繰り返すことによって、出力制限により低下した発電電力量を向上させる効果がある。
When the output without control exceeds the target value Pt with respect to the target value Pt of the output of the
詳細には、図12(b)の時刻t0から蓄積可能な最大値の回転エネルギになる時刻t1までは、回転エネルギを蓄積するので、回転エネルギが増加する。図12(b)の時刻t1から時刻t2までは回転エネルギを放出する。時刻t2では、ウィンドファーム100の出力が目標値Ptより高いので、蓄積可能な最大値の回転エネルギになる時刻t3まで回転エネルギを蓄積する。時刻t3から時刻t4までは回転エネルギを放出する。
Specifically, since the rotational energy is accumulated from time t0 in FIG. 12B to time t1 at which the maximum rotational energy that can be accumulated is reached, the rotational energy increases. Rotational energy is released from time t1 to time t2 in FIG. At time t2, since the output of the
時刻t4から時刻t5までは発電出力が、図12(a)に示すように、目標値Pt未満なので、回転エネルギは蓄積されない。時刻t5から時刻t6までは、図12(a)に示すウィンドファーム100の発電出力が目標値Pt以上となるので、蓄積可能な最大値の回転エネルギになる時刻t6まで回転エネルギを蓄積する。時刻t6で蓄積可能な最大値の回転エネルギになるので、以後回転エネルギが放出される。
図11の第1の制御方式と図12の第2の制御方式は、ウィンドファーム100の出力の目標値Ptの値や、出力変動の大きさに応じて動的に切り替えることも可能である。
From time t4 to time t5, the power generation output is less than the target value Pt as shown in FIG. From time t5 to time t6, since the power generation output of the
The first control method in FIG. 11 and the second control method in FIG. 12 can be dynamically switched according to the output target value Pt of the
<ウィンドファーム100に対して蓄電装置50を併設する場合>
次に、ウィンドファーム100に対して蓄電装置50を併設する場合について、説明する。
図13は、複数の風力発電装置11、12、13に補助的に少なくとも1台の蓄電装置50を併設したウィンドファーム100に本発明を適用した場合のブロック図である。
従来、ウィンドファームの出力変動を抑制する目的で蓄電装置を設置する場合には、ウィンドファームで発生するすべての出力変動を蓄電装置の充放電により吸収する必要がある。そのため、蓄電装置の容量が大きくなりコストが高くなる問題があった。
<In the case where the
Next, the case where the
FIG. 13 is a block diagram in a case where the present invention is applied to a
Conventionally, when a power storage device is installed for the purpose of suppressing output fluctuation of a wind farm, it is necessary to absorb all output fluctuation generated in the wind farm by charging and discharging the power storage device. Therefore, there is a problem that the capacity of the power storage device is increased and the cost is increased.
本実施形態では、前記したように、蓄電装置を用いることなくウィンドファーム100の出力を一定に制御できるが、各風力発電装置11、12、13の近未来の風速の予測に誤差が生じる可能性があり、ウィンドファーム100の出力が一定値に対して僅かにずれる怖れがある。
図13に示す少なくとも1台の蓄電装置50は、この出力のずれの分を充放電により補償する。これにより、従来に比べて蓄電装置50の容量を小さくでき、蓄電装置50の設置コストを削減できる。
In the present embodiment, as described above, the output of the
At least one
<効果>
上記構成によれば、各風力発電装置11、12、13に設けられる個別制御装置31、32、33と、個別制御装置31、32、33の情報により出力予測演算を行う集中制御装置41とを備え、簡潔な構成でウィンドファーム100内の各風力発電装置11、12、13で計測した風向・風速の計測値から近未来のウィンドファーム100の出力変動を予測することができる。
<Effect>
According to the above configuration, the
また、ウィンドファーム100の出力変動を各風力発電装置11、12、13の回転数増減によって回転エネルギとして蓄積・放出することによって出力変動を抑制し、ウィンドファーム100の出力を一定に保つことを可能とできる。そのため、ウィンドファーム100の出力変動の電力系統への影響を軽減することができる。従って、ウィンドファーム100から電力系統8へ出力される電力の変動を抑制し、一定の出力を維持できる。特に、電力系統制御の観点から有効な、数分から10数分程度の短周期変動をほぼ一定にできるウィンドファーム100を得られる。
また、ウィンドファーム100の出力変動抑制の目的で付加的に設置される蓄電装置50の容量を低減することが可能となり、コスト低減が可能である。
In addition, it is possible to keep the output of the
Further, it is possible to reduce the capacity of the
5 通信ネットワーク、
7 電力系統、
9 送電線、
11、12、13 風力発電装置、
21、22、23 風向風速計、
31、32、33 個別制御装置、
41 集中制御装置(集中運転制御手段)、
50 蓄電装置、
51 送受信手段、
52 風速変動予測手段、
53 出力予測手段、
54 動的エネルギ蓄積放出指令手段(エネルギ蓄積放出指令手段)、
55 回転数上昇指令手段、
56 回転数下降指令手段、
100 ウィンドファーム(風力発電装置群)、
5 communication network,
7 Power system,
9 Transmission line,
11, 12, 13 wind power generator,
21, 22, 23 Anemometer,
31, 32, 33 Individual control device,
41 Centralized control device (Centralized operation control means),
50 power storage device,
51 transmitting and receiving means,
52 Wind speed fluctuation prediction means,
53 output prediction means,
54 Dynamic energy storage / release command means (energy storage / release command means),
55 Speed increase command means,
56 rotational speed lowering command means,
100 wind farm (wind power generators),
Claims (8)
電力系統に対して送電線を介して接続された可変回転数および可変ピッチ制御可能な複数台の前記風力発電装置を有する風力発電装置群を制御する風力発電装置群の制御装置であって、
前記各風力発電装置から送られる運転情報を受信するとともに前記各風力発電装置の運転を制御する出力指令情報を送信する送受信手段と、
前記送受信手段を介して前記各個別制御装置からの前記運転情報を受信して出力変動を演算処理するとともに、前記各風力発電装置に前記送受信手段を介して送信される前記出力指令情報に応じて前記風力発電装置群の運転を制御する集中運転制御手段と、
前記運転情報に基づき前記風力発電装置群に対する近未来の風速変動を予測し、前記風速変動の予測に基づき前記風力発電装置群の近未来の出力変動を予測する出力予測手段と、
前記風力発電装置群の合計出力が所定の目標出力より大きくなる場合に風力エネルギを前記風力発電装置群の回転エネルギとして蓄積させるように前記出力指令情報によって制御するエネルギ蓄積放出指令手段とを備え、
前記風力発電装置群の合計出力は、定格出力よりも低い値に制限され、
前記エネルギ蓄積放出指令手段は、
前記風力発電装置群の合計出力が前記所定の目標出力より小さい場合、前記風力発電装置群に蓄積させた回転エネルギを、前記近未来の合計出力の最低値付近で放出するように前記出力指令情報によって制御することにより、前記風力発電装置群の合計出力の変動を抑制する
ことを特徴とする風力発電装置群の制御装置。 A wind direction anemometer provided in each wind power generator, and an individual control device that is provided in each wind power generator and transmits and receives operation information including wind direction and wind power in each wind power generator via a communication network,
A wind turbine generator group control device for controlling a wind turbine generator group having a plurality of wind turbine generators capable of variable rotation speed and variable pitch control connected to a power system via a transmission line,
Transmission / reception means for receiving operation information sent from each wind turbine generator and transmitting output command information for controlling the operation of each wind turbine generator;
The operation information from each individual control device is received via the transmission / reception means, and output fluctuation is calculated and processed according to the output command information transmitted to the wind power generators via the transmission / reception means. Centralized operation control means for controlling the operation of the wind power generator group;
Predicting near-future wind speed fluctuations for the wind power generator group based on the operation information, output predicting means for predicting near-future output fluctuations of the wind power generator group based on the wind speed fluctuation prediction,
Energy storage and discharge command means for controlling by the output command information so as to store wind energy as rotational energy of the wind power generator group when the total output of the wind power generator group becomes larger than a predetermined target output;
The total output of the wind power generator group is limited to a value lower than the rated output,
The energy storage / release command means includes:
When the total output of the wind power generation device group is smaller than the predetermined target output, the output command information so that the rotational energy accumulated in the wind power generation device group is released near the lowest value of the near future total output. The wind power generator group control device is characterized by suppressing fluctuations in the total output of the wind power generator group.
電力系統に対して送電線を介して接続された可変回転数および可変ピッチ制御可能な複数台の前記風力発電装置を有する風力発電装置群を制御する風力発電装置群の制御装置であって、
前記各風力発電装置から送られる運転情報を受信するとともに前記各風力発電装置の運転を制御する出力指令情報を送信する送受信手段と、
前記送受信手段を介して前記各個別制御装置からの前記運転情報を受信して出力変動を演算処理するとともに、各前記風力発電装置に前記送受信手段を介して送信される前記出力指令情報に応じて前記風力発電装置群の運転を制御する集中運転制御手段と、
前記運転情報に基づき前記風力発電装置群に対する近未来の風速変動を予測し、前記風速変動の予測に基づき前記風力発電装置群の近未来の出力変動を予測する出力予測手段と、
前記風力発電装置群の合計出力が所定の目標出力より大きくなる場合に風力エネルギを前記風力発電装置群の回転エネルギとして蓄積させるように前記出力指令情報によって制御するエネルギ蓄積放出指令手段とを備え、
前記風力発電装置群の合計出力は、定格出力よりも低い値に制限され、
前記エネルギ蓄積放出指令手段は、
前記風力発電装置群に蓄積させた回転エネルギを、前記回転エネルギが所定量以上蓄積される毎に放出するように前記出力指令情報によって制御することにより、前記風力発電装置群の発電電力量の低下を抑制する
ことを特徴とする風力発電装置群の制御装置。 A wind direction anemometer provided in each wind power generator, and an individual control device that is provided in each wind power generator and transmits and receives operation information including wind direction and wind power in each wind power generator via a communication network,
A wind turbine generator group control device for controlling a wind turbine generator group having a plurality of wind turbine generators capable of variable rotation speed and variable pitch control connected to a power system via a transmission line,
Transmission / reception means for receiving operation information sent from each wind turbine generator and transmitting output command information for controlling the operation of each wind turbine generator;
The operation information from each individual control device is received via the transmission / reception means, and output fluctuation is calculated and processed according to the output command information transmitted to the wind power generator via the transmission / reception means. Centralized operation control means for controlling the operation of the wind power generator group;
Predicting near-future wind speed fluctuations for the wind power generator group based on the operation information, output predicting means for predicting near-future output fluctuations of the wind power generator group based on the wind speed fluctuation prediction,
Energy storage and discharge command means for controlling by the output command information so as to store wind energy as rotational energy of the wind power generator group when the total output of the wind power generator group becomes larger than a predetermined target output;
The total output of the wind power generator group is limited to a value lower than the rated output,
The energy storage / release command means includes:
By controlling the output command information so that the rotational energy accumulated in the wind power generator group is released every time the rotational energy is accumulated more than a predetermined amount, the power generation amount of the wind power generator group is reduced. The control apparatus of the wind power generator group characterized by suppressing.
前記出力予測手段により予測された前記風力発電装置群の合計出力が前記所定の目標出力より大きくなる時間帯に風力エネルギを前記各風力発電装置の回転エネルギとして蓄積させる回転数上昇指令手段と、
前記各風力発電装置の回転エネルギとして蓄積された風力エネルギを放出させる回転数下降指令手段とを
備えたことを特徴とする風力発電装置群の制御装置。 In the control apparatus of the wind power generator group of Claim 1 or Claim 2,
Rotational speed increase command means for storing wind energy as rotational energy of each wind power generator in a time zone when the total output of the wind power generator group predicted by the output predicting means is larger than the predetermined target output;
A control device for a wind power generator group, comprising: a rotation speed lowering command unit that releases wind energy stored as rotational energy of each of the wind power generators.
前記送電線に少なくとも1台の蓄電装置が接続され、
前記集中運転制御手段からの前記出力指令情報により前記風力発電装置群の出力を所定の目標出力になるように制御したとき、前記風速の予測誤差から前記所定の目標出力からの逸脱があった場合、前記風力発電装置群は前記蓄電装置の充放電電力によって前記逸脱が補償される
ことを特徴とする風力発電装置群の制御装置。 In the control apparatus of the wind power generator group according to any one of claims 1 to 3,
At least one power storage device is connected to the power transmission line,
When the output of the wind turbine generator group is controlled to be a predetermined target output by the output command information from the centralized operation control means, when there is a deviation from the predetermined target output from the wind speed prediction error In the wind power generator group, the deviation is compensated by charge / discharge power of the power storage device.
電力系統に対して送電線を介して接続された可変回転数および可変ピッチ制御可能な複数台の前記風力発電装置を有する風力発電装置群を制御する風力発電装置群の制御装置の制御方法であって、
前記制御装置は、送受信手段と、集中運転制御手段と、出力予測手段と、エネルギ蓄積放出指令手段とを備え、
前記送受信手段は、前記各風力発電装置から送られる運転情報を受信するとともに前記各風力発電装置の運転を制御する出力指令情報を送信し、
前記集中運転制御手段は、前記送受信手段を介して前記各個別制御装置からの前記運転情報を受信して出力変動を演算処理するとともに、前記各風力発電装置に前記送受信手段を介して送信される前記出力指令情報に応じて前記風力発電装置群の運転を制御し、
前記出力予測手段は、前記運転情報に基づき前記風力発電装置群に対する近未来の風速変動を予測し、前記風速変動の予測に基づき前記風力発電装置群の近未来の出力変動を予測し、
前記エネルギ蓄積放出指令手段は、前記風力発電装置群の合計出力が所定の目標出力より大きくなる場合に風力エネルギを風力発電装置群の回転エネルギとして蓄積させるように前記出力指令情報によって制御し、
前記風力発電装置群の合計出力は、定格出力よりも低い値に制限され、
前記エネルギ蓄積放出指令手段は、前記風力発電装置群の合計出力が前記所定の目標出力より小さい場合、前記風力発電装置群に蓄積させた回転エネルギを、前記近未来の合計出力の最低値付近で放出するように前記出力指令情報によって制御することにより、前記風力発電装置群の合計出力の変動を抑制する
ことを特徴とする風力発電装置群の制御装置の制御方法。 A wind direction anemometer provided in each wind power generator, and an individual control device that is provided in each wind power generator and transmits and receives operation information including wind direction and wind power in each wind power generator via a communication network,
A wind turbine generator group control method for controlling a wind turbine generator group having a plurality of wind turbine generators connected to an electric power system via a transmission line and capable of variable speed and variable pitch control. And
The control device includes a transmission / reception unit, a centralized operation control unit, an output prediction unit, and an energy storage / release command unit,
The transmission / reception means receives operation information sent from each wind power generator and transmits output command information for controlling the operation of each wind power generator,
The centralized operation control means receives the operation information from the individual control devices via the transmission / reception means, calculates output fluctuations, and transmits the output fluctuation to the wind power generators via the transmission / reception means. Control the operation of the wind power generator group according to the output command information,
The output prediction means predicts near-future wind speed fluctuations for the wind power generator group based on the operation information, predicts near-future output fluctuations of the wind power generator group based on the wind speed fluctuation prediction,
The energy storage and discharge command means is controlled by the output command information so as to store wind energy as rotational energy of the wind power generator group when the total output of the wind power generator group becomes larger than a predetermined target output,
The total output of the wind power generator group is limited to a value lower than the rated output,
When the total output of the wind power generator group is smaller than the predetermined target output, the energy storage and discharge command means is configured to cause the rotational energy stored in the wind power generator group to be near a minimum value of the near future total output. A control method for a control device of a wind power generator group, characterized in that fluctuations in the total output of the wind power generator group are suppressed by controlling the output command information so as to be released.
電力系統に対して送電線を介して接続された可変回転数および可変ピッチ制御可能な複数台の前記風力発電装置を有する風力発電装置群を制御する風力発電装置群の制御装置の制御方法であって、
前記制御装置は、送受信手段と、集中運転制御手段と、出力予測手段と、エネルギ蓄積放出指令手段とを備え、
送受信手段は、前記各風力発電装置から送られる運転情報を受信するとともに前記各風力発電装置の運転を制御する出力指令情報を送信し、
前記集中運転制御手段は、前記通信ネットワークを介して前記各個別制御装置からの前記運転情報を受信して出力変動を演算処理し、各前記風力発電装置に送信される前記出力指令情報に応じて前記風力発電装置群の運転を制御し、
前記出力予測手段は、前記運転情報に基づき前記風力発電装置群に対する近未来の風速変動を予測し、前記風速変動の予測に基づき前記風力発電装置群の近未来の出力変動を予測し、
前記エネルギ蓄積放出指令手段は、前記風力発電装置群の合計出力が所定の発電出力より大きくなる場合に風力エネルギを前記風力発電装置群の回転エネルギとして蓄積させるように前記出力指令情報によって制御し、
前記風力発電装置群の合計出力は、定格出力よりも低い値に制限され、
前記エネルギ蓄積放出指令手段は、前記風力発電装置群に蓄積させた回転エネルギを、前記回転エネルギが所定量以上蓄積される毎に放出するように前記出力指令情報によって制御することにより、前記風力発電装置群の発電電力量の低下を抑制する
ことを特徴とする風力発電装置群の制御装置の制御方法。 A wind direction anemometer provided in each wind power generator, and an individual control device that is provided in each wind power generator and transmits and receives operation information including wind direction and wind power in each wind power generator via a communication network,
A wind turbine generator group control method for controlling a wind turbine generator group having a plurality of wind turbine generators connected to an electric power system via a transmission line and capable of variable speed and variable pitch control. And
The control device includes a transmission / reception unit, a centralized operation control unit, an output prediction unit, and an energy storage / release command unit,
The transmission / reception means receives the operation information sent from each wind power generator and transmits output command information for controlling the operation of each wind power generator,
The centralized operation control means receives the operation information from each individual control device via the communication network, calculates an output variation, and responds to the output command information transmitted to each wind power generator. Controlling the operation of the wind turbine generator group,
The output prediction means predicts near-future wind speed fluctuations for the wind power generator group based on the operation information, predicts near-future output fluctuations of the wind power generator group based on the wind speed fluctuation prediction,
The energy storage and discharge command means is controlled by the output command information so as to store wind energy as rotational energy of the wind power generator group when the total output of the wind power generator group becomes larger than a predetermined power output.
The total output of the wind power generator group is limited to a value lower than the rated output,
The energy storage / release command means controls the wind power generation by controlling the rotation energy stored in the wind power generator group according to the output command information so as to be released every time the rotation energy is stored in a predetermined amount or more. A control method for a control device of a wind power generator group, characterized by suppressing a decrease in the amount of generated power of the apparatus group.
回転数上昇指令手段は、前記出力予測手段により予測された前記風力発電装置群の合計出力が前記所定の目標出力より大きくなる時間帯に風力エネルギを前記各風力発電装置の回転エネルギとして蓄積させ、
回転数下降指令手段は、前記各風力発電装置の回転エネルギとして蓄積された風力エネルギを放出させる
ことを特徴とする風力発電装置群の制御装置の制御方法。 In the control method of the control apparatus of the wind power generator group of Claim 5 or Claim 6,
The rotational speed increase command means accumulates wind energy as rotational energy of each wind power generator in a time zone in which the total output of the wind power generator group predicted by the output predicting means is greater than the predetermined target output,
The rotation speed lowering command means releases the wind energy accumulated as the rotation energy of each wind power generator. A control method for a control device of a wind power generator group.
前記送電線に少なくとも1台の蓄電装置が接続され、
前記集中運転制御手段からの前記出力指令情報により前記風力発電装置群の出力を所定の目標出力になるように制御したとき、前記風速の予測誤差から前記所定の目標出力からの逸脱があった場合、前記風力発電装置群は前記蓄電装置の充放電電力によって前記逸脱が補償される
ことを特徴とする風力発電装置群の制御装置の制御方法。 In the control method of the control apparatus of the wind power generator group as described in any one of Claims 5-7,
At least one power storage device is connected to the power transmission line,
When the output of the wind turbine generator group is controlled to be a predetermined target output by the output command information from the centralized operation control means, when there is a deviation from the predetermined target output from the wind speed prediction error In the wind power generator group, the deviation is compensated by charge / discharge power of the power storage device.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010094811A JP5342496B2 (en) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | Wind turbine generator group control device and control method thereof |
CN2011100969064A CN102220940B (en) | 2010-04-16 | 2011-04-15 | Control device of wind power generation device and control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010094811A JP5342496B2 (en) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | Wind turbine generator group control device and control method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011226326A JP2011226326A (en) | 2011-11-10 |
JP5342496B2 true JP5342496B2 (en) | 2013-11-13 |
Family
ID=44777596
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010094811A Active JP5342496B2 (en) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | Wind turbine generator group control device and control method thereof |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5342496B2 (en) |
CN (1) | CN102220940B (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014125592A1 (en) * | 2013-02-14 | 2014-08-21 | 三菱重工業株式会社 | Wind farm and method for operating and device for controlling same |
CN104268436B (en) * | 2014-10-20 | 2015-06-10 | 武汉大学 | Trend fitting based wind power intraday fluctuation continuous period recognition method and system |
JP6464043B2 (en) * | 2015-06-24 | 2019-02-06 | 株式会社日立製作所 | Wind power generator, wind farm, and wind farm control method |
JP2019157841A (en) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 株式会社Lixil | Control device and control method |
CN113824115B (en) * | 2021-11-24 | 2022-03-08 | 中国电力科学研究院有限公司 | Wind power frequency modulation energy prediction method and system and computer equipment |
CN117318553B (en) * | 2023-09-29 | 2024-03-26 | 曲阜师范大学 | Low-wind-speed permanent magnet direct-driven wind turbine control method based on TD3 and Vienna rectifier |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020029097A1 (en) * | 2000-04-07 | 2002-03-07 | Pionzio Dino J. | Wind farm control system |
JP2004289896A (en) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Mitsubishi Electric Corp | Wind turbine generator system |
GB2402001B (en) * | 2003-05-13 | 2006-09-20 | Ec Power As | Power distribution system |
US7013203B2 (en) * | 2003-10-22 | 2006-03-14 | General Electric Company | Wind turbine system control |
JP2006022792A (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Topy Ind Ltd | Wind power generating system capable of increasing energy efficiency and method of controlling wind power generating system |
CN201243209Y (en) * | 2008-05-06 | 2009-05-20 | 成都阜特科技有限公司 | Control system for wind generating set |
GB0809235D0 (en) * | 2008-05-21 | 2008-06-25 | Poweroasis Ltd | Supervisory system controller for use with a renewable energy powered radio telecommunications site |
JP4698718B2 (en) * | 2008-09-30 | 2011-06-08 | 株式会社日立製作所 | Wind turbine generator group control device and control method |
-
2010
- 2010-04-16 JP JP2010094811A patent/JP5342496B2/en active Active
-
2011
- 2011-04-15 CN CN2011100969064A patent/CN102220940B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102220940B (en) | 2013-07-17 |
JP2011226326A (en) | 2011-11-10 |
CN102220940A (en) | 2011-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4698718B2 (en) | Wind turbine generator group control device and control method | |
US11448187B2 (en) | Power system and method for operating a wind power system with a dispatching algorithm | |
EP2721291B1 (en) | Selective droop response control for a wind turbine power plant | |
EP2954605B1 (en) | Power plant&energy storage system for provision of grid ancillary services | |
DK2227856T4 (en) | Device and method for controlling the reactive power from a cluster of wind turbines connected to an electricity network | |
JP5342496B2 (en) | Wind turbine generator group control device and control method thereof | |
TWI543492B (en) | Method for feeding electrical energy into an electrical supply grid by means of a wind power installation or wind farm, and wind power installation and wind farm for feeding electrical energy into an electrical supply grid | |
JP4988540B2 (en) | Wind farm group, wind farm and control method thereof | |
US20130184884A1 (en) | Dispatchable renewable energy generation, control and storage facility | |
US20130166084A1 (en) | System, method and controller for managing and controlling a micro-grid | |
EP2719894A2 (en) | System and method for wind power dispatch in a wind farm | |
EP2733812A2 (en) | Method of controlling a power plant | |
JP4896233B2 (en) | Power management control system for a storage battery-equipped natural energy power generation system | |
KR101797632B1 (en) | Peak-cut control device | |
KR20160049007A (en) | Method for controlling a power consumption of a group of a plurality of wind turbines | |
EP3581791A1 (en) | A control system for wind turbines for reducing disturbances in an electrical grid | |
WO2014187461A1 (en) | Method and system for planning and controlling power generators | |
JP5576826B2 (en) | Wind power generator group control system and control method | |
JP2011229205A (en) | Electric power management control system used in natural energy generating system incorporating storage battery | |
US20130144450A1 (en) | Generator system | |
JP6375161B2 (en) | Renewable energy power plant control system | |
JP2013219941A (en) | Control method and control device of power generation system using renewable energy | |
WO2011129003A1 (en) | Power management control system used in natural energy generating system incorporating storage battery | |
JP5492054B2 (en) | Wind turbine generator group control device and control method | |
EP2963285A1 (en) | A method for controlling a wind turbine including reversing an energy flow through a generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120703 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130724 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130730 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130809 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5342496 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |