KR20110022053A - 풍력 발전 장치 및 풍력 발전 장치의 풍향 추정 방법 - Google Patents

풍력 발전 장치 및 풍력 발전 장치의 풍향 추정 방법 Download PDF

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다카토시 마츠시타
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

나셀을 실제의 주풍향에 대해 정면을 향하도록 방위 제어한다. 풍향계 (풍력 검출 수단) (11) 에 의해 주풍향을 검출하고, 풍향 가정부 (풍향 가정 수단) (25) 에 의해 소정의 풍속에 있어서의 상기 주풍향과 실제의 풍향인 실풍향의 편차인 풍향 오프셋값을 가정함으로써 실풍향을 가정하고, 평균 발전 출력 산출부 (평균 발전 출력 산출 수단) (26) 에 의해, 가정된 실풍향에 있어서의 소정 시간의 평균 발전 출력을 산출하고, 실풍향 추정부 (실풍향 추정 수단) (27) 에 의해, 가정된 풍향 오프셋값에 대한 상기 평균 발전 출력을 2 차 곡선으로 근사하고, 근사된 2 차 곡선에 있어서의 평균 발전 출력이 극대가 될 때의 풍향 오프셋값을, 실제의 오프셋값으로 추정함으로써 실풍향을 추정한다.

Description

풍력 발전 장치 및 풍력 발전 장치의 풍향 추정 방법{WIND POWER ELECTRICITY GENERATION DEVICE, AND METHOD OF DETERMINING DIRECTION OF WIND OF WIND POWER ELECTRICITY GENERATION DEVICE}
본 발명은, 풍력 발전 장치, 특히, 풍향에 추종하여 나셀의 방향을 가변 제어하는 풍력 발전 장치에 관한 것이다.
업 윈도우식 풍력 발전 장치는, 지주 상에 설치된 나셀에, 블레이드를 장착한 로터 헤드와, 로터 헤드의 축 출력에 의해 구동되는 발전기를 형성한 것이다. 이와 같이 구성된 풍력 발전 장치에 있어서는, 블레이드가 풍력을 받음으로써 블레이드 및 로터 헤드가 회전하여, 발전기에 전달된다. 이 때문에, 풍력을 회전력으로 변환하여 얻어지는 축 출력을 발전기의 구동원으로 하고, 발전기의 동력으로서 풍력을 이용한 발전을 실시할 수 있다.
그런데, 이 종류의 풍력 발전 장치에서는, 풍속이나 풍향에 따라 발전 출력이 변동되기 때문에, 미국 특허 제6320272호 명세서 (특허문헌 1) 에는, 레이저식 풍속계를 사용하여 풍속을 추정하고, 풍력 발전 장치의 발전 성능을 파악하는 기술이 개시되어 있다.
또, 이 종류의 풍력 발전 장치에서는, 풍력 에너지를 최대한으로 활용하기 위해, 나셀 상부에 풍향계를 설치하고, 이 풍향계에 의해 검출되는 주풍향에 대해 나셀이 정면을 향하도록 방위 제어하도록 되어 있다.
그러나, 풍향계는 나셀의 상부, 즉, 블레이드의 후방에 설치되기 때문에, 풍향에 대해 블레이드보다 후류에 위치하게 된다. 이 때문에, 블레이드의 회전에 의해 풍향이 변화되어 풍향계가 검출하는 주풍향과 블레이드에 닿는 실제의 주풍향 사이에 편차가 발생하여, 이 결과, 풍력 발전 장치는 실제의 주풍향으로부터 어긋난 상태로 발전을 실시하게 된다. 바람에 의한 회전 에너지는 풍향의 편차에 따라 저하되기 때문에, 풍향의 편차에 기인하여 풍력 발전 장치의 발전 출력이 저하된다는 문제가 있다. 또, 풍향의 편차에 의해 풍력 발전 장치에 편하중이 가해진다는 문제도 있다.
미국 특허 제6320272호
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 나셀을 실제 풍향에 대해 정면을 향하도록 방위 제어할 수 있는 풍력 발전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 채용한다.
본 발명의 일 양태는, 풍향에 추종하여 나셀의 방향을 가변 제어하는 풍력 발전 장치로서, 주풍향을 검출하는 풍향 검출 수단과, 소정의 풍속에 있어서의 상기 주풍향과 실제의 풍향인 실풍향의 편차인 풍향 오프셋값을 가정함으로써 실풍향을 가정하는 풍향 가정 수단과, 상기 가정된 실풍향에 있어서의 소정 시간의 평균 발전 출력을 산출하는 평균 발전 출력 산출 수단과, 상기 가정된 풍향 오프셋값에 대한 상기 평균 발전 출력을 2 차 곡선으로 근사하고, 그 근사된 2 차 곡선에 있어서의 상기 평균 발전 출력이 최대가 될 때의 풍향 오프셋값을, 실제의 오프셋값으로 추정함으로써 실풍향을 추정하는 실풍향 추정 수단을 구비한 풍력 발전 장치이다.
또, 본 발명의 다른 양태는, 풍향에 추종하여 나셀의 방향을 가변 제어하는 풍력 발전 장치의 풍향 추정 방법으로서, 주풍향을 검출하는 단계와, 소정의 풍속에 있어서의 상기 주풍향과 실제의 풍향인 실풍향의 편차인 풍향 오프셋값을 가정함으로써 실풍향을 가정하는 단계와, 상기 가정된 실풍향에 있어서의 소정 시간의 평균 발전 출력을 산출하는 단계와, 상기 가정된 풍향 오프셋값에 대한 상기 평균 발전 출력을 2 차 곡선으로 근사하고, 그 근사된 2 차 곡선에 있어서의 상기 평균 발전 출력이 최대가 될 때의 풍향 오프셋값을, 실제의 오프셋값으로 추정함으로써 실풍향을 추정하는 단계를 구비한 풍력 발전 장치의 풍향 추정 방법이다.
상기한 본 발명의 양태에 의하면, 풍향 검출 수단이 검출하는 주풍향과 실제로 풍력 발전 장치에 닿는 바람의 풍향인 실풍향에는 편차가 발생하기 때문에, 이 편차인 풍향 오프셋값을 가정한다. 그런데, 풍향 오프셋값은, 풍력 발전 장치의 블레이드의 회전수에 의해 변화된다. 특히, 본 실시형태에 있어서의 풍력 발전 장치와 같이 풍속의 변화에 따라 블레이드의 회전수가 변화되는 풍력 발전 장치에서는, 풍속과 블레이드의 회전수가 대응하고 있는 것으로 간주하여, 풍향 오프셋값을 가정할 때에, 추정 대상을 소정의 풍속으로 정한다. 이 소정의 풍속은 임의로 정할 수 있다. 그리고, 소정의 풍속에 있어서, 검출된 주풍향과 실풍향에 편차가 있는 것이라고 가정한 상태, 즉, 검출된 주풍향과 풍향 오프셋값으로부터 실풍향을 가정하고, 소정의 풍속이며, 또한, 가정한 실풍향에 있어서 소정 시간의 평균 발전 출력을 산출한다. 여기에서의 소정 시간은 임의로 정할 수 있다. 산출된 평균 발전 출력으로부터, 풍향 오프셋값에 대한 평균 발전 출력을, 예를 들어 최소 이승법이나 구배법 등을 사용하여 2 차 곡선으로 근사하고, 이 2 차 곡선에 있어서 평균 발전 출력이 최대가 될 때의 풍향 오프셋값을 실제의 풍향 오프셋값으로 추정하고, 이것을 주풍향에 더함으로써, 실풍향을 추정한다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 풍력 발전 장치에 닿는 실제의 풍향을 추정함으로써, 나셀을 실제의 주풍향에 대해 정면을 향하도록 방위 제어할 수 있어, 풍력 발전 장치의 발전 성능이 향상된다.
도 1 은, 본 발명의 풍력 발전 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 풍향 추정 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 3 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 풍향계에 의한 검출 풍향과 실풍향과 풍향 오프셋의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 4 는, 도 2 의 플로우 차트의 단계 S33 의 서브 루틴을 나타내는 플로우 차트이다.
도 5a 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서, 근사 곡선을 생성하는 순서를 나타내는 설명도이다.
도 5b 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서, 근사 곡선을 생성하는 순서를 나타내는 설명도이다.
도 5c 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서, 근사 곡선을 생성하는 순서를 나타내는 설명도이다.
도 5d 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서, 근사 곡선을 생성하는 순서를 나타내는 설명도이다.
도 5e 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서, 근사 곡선을 생성하는 순서를 나타내는 설명도이다.
도 6 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 풍향 추정 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 7 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서, 근사 곡선을 생성하는 순서를 나타내는 설명도이다.
도 8 은, 본 발명의 풍향 추정 방법을 사용하여 산출한 풍향 오프셋 값의 테이블의 참고예를 나타내는 도면이다.
이하에, 본 발명에 관련된 풍력 발전 장치의 각 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.
〔제 1 실시형태〕
도 1 은, 본 발명에 관련된 풍력 발전 장치의 개략 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이 풍력 발전 장치는, 나셀 (10) 상부에 풍향 검출 수단으로서의 풍향계 (11) 를 구비하고, 이 풍향계가 풍력 발전 장치에 닿는 바람의 방향을 검출하고, 검출된 풍향을 연산부 (20) 에 출력한다.
연산부 (20) 는, 실풍향을 추정하기 위한 연산을 실시하는 것으로, 각종 연산 처리를 실행하는 CPU (중앙 연산 처리 장치) (21), 기본 프로그램 등을 기억하는 판독 전용의 메모리인 ROM (Read Only Memory) (22), CPU (21) 의 작업 영역으로서 기능하는 읽고 쓰기 자유로운 메모리인 RAM (Random Access Memory) (23), 및 프로그램이나 각종 데이타를 기억하는 기억 장치 (24) 를 구비하고 있다.
또, 연산부 (20) 는, 풍향 가정 수단으로서의 풍향 가정부 (25), 평균 발전 출력 산출 수단으로서의 평균 발전 출력 산출부 (26), 및 실풍향 추정 수단으로서의 실풍향 추정부 (27) 를 구비하고 있다. 풍향 가정부 (25) 는 소정의 풍속에 있어서의 주풍향과 실제의 풍향인 실풍향의 편차인 풍향 오프셋값을 가정함으로써 실풍향을 가정한다. 평균 발전 출력 산출부 (26) 는, 가정된 실풍향에 있어서의 소정 시간의 평균 발전 출력을 산출한다. 실풍향 추정부 (27) 는, 가정된 풍향 오프셋값에 대한 평균 발전 출력을 2 차 곡선으로 근사하고, 근사된 2 차 곡선에 있어서의 평균 발전 출력이 극대가 될 때의 풍향 오프셋값을, 실제의 오프셋값으로 추정함으로써 실풍향을 추정한다.
풍향 가정부 (25), 평균 발전 출력 산출부 (26), 및 실풍향 추정부 (27) 는, 모두 CPU (21) 가 소정의 ROM (22) 에 격납된 처리 프로그램을 실행함으로써 실현되는 처리부이며, 그 처리에 대해서는 후술한다.
다음으로, 본 발명에 관련된 풍력 발전 장치에 있어서의 풍향 추정 방법의 처리 순서에 대해 설명한다. 도 2 는, 본 실시형태에 관련된 풍향 추정 방법의 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
단계 S31 에 있어서, 먼저 풍향을 추정할 때의 대상이 되는 풍속 Va 를 선정한다. 이것은, 실풍향과 주풍향의 편차, 즉, 본 실시형태의 풍력 발전 장치와 같이 블레이드의 회전수가 풍속에 대응하는 풍력 발전 장치에 있어서는, 풍향 오프셋값은 풍속에 따라 상이하므로, 실풍향을 추정할 때에는, 풍향 오프셋값을 가정할 때에 대상이 되는 풍속 Va 를 정할 필요가 있기 때문이고, 이 풍속 Va 는 임의로 정할 수 있다. 계속해서 단계 S32 에서는, 풍향 가정부 (25) 에 의해 단계 S31 에서 선정한 풍속 Va 에 있어서의 풍향 오프셋값을 가정하고, 이것에 기초하여 실풍향을 가정한다. 즉, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 나셀의 방위 기준축에 대해 풍향계 (11) 가 검출하는 풍향을 Wd1, 실풍향과 검출 풍향의 편차인 풍향 오프셋값을 Wo 로 하면, 나셀 (10) 직전의 실풍향 Wd 는 다음의 식에 의해 정의되고, 이 식에 기초하여, 실풍향 Wd 를 가정한다.
Figure pct00001
풍향 오프셋값은, 이후의 단계에서 2 차 곡선으로 근사할 수 있도록 복수값을 가정할 필요가 있고, 본 실시형태에 있어서는 Wo(1) = 0°, Wo(2) = +10°, Wo(3) = -10° 로서 3 개의 값을 가정한다. 그리고, 이것에 대응하여 실풍향을 각각 Wd(1), Wd(2), Wd(3) 이라고 가정한다.
다음의 단계 S33 에서는, 평균 발전 출력 산출부 (26) 에 의해 단계 S32 에서 가정한 실풍향 Wd(1), Wd(2), Wd(3) 에 있어서의 10 분간의 평균 발전 출력을 각각 산출한다. 평균 발전 출력의 산출 처리 과정은 도 2 에 나타내는 플로우 차트 중의 서브 루틴이고, 도 4 에 나타내는 플로우 차트에 따라 산출된다. 즉, 도 4 의 단계 S41 에서, 나셀이 풍향계 (11) 에 의해 검출된 풍향에 추종하여 구동되어 풍력 발전 장치가 발전 상태에 있을 때에, 먼저, Wd(1) 로서, 풍속, 풍향, 발전 출력을 측정하고, 측정한 데이타를 기억 장치 (24) 에 기억한다. 다음 단계 S42 에서는, 단계 S41 에서 측정한 풍속, 풍향, 발전 출력의 데이타로부터 10 분 평균값을 산출하고, 기억 장치 (24) 에 기억한다.
다음 단계 S43 및 단계 S44 에서는, 기억 장치 (24) 에 기억된 데이타가, 원하는 데이타인지의 여부를 판단하고, 원하는 데이타인 경우에는 그 데이타를 채용하고, 원하는 데이타가 아닌 경우에는 그 데이타를 채용하지 않는다는 단계를 반복한다. 구체적으로는, 단계 S43 에서, 축적된 데이타 중 10 분간의 평균 풍속이 단계 S31 에서 선정한 풍속 Va 의 ±0.5 m/s 의 범위에 있는지의 여부를 판단한다. 10 분 평균 풍속이 Va 의 ±0.5 m/s 의 범위에 있는 것으로 판단된 경우에는 다음 단계 S44 로 진행된다. 계속해서, 단계 S44 에서는, 10 분간의 평균 풍향이 가정한 실풍향 Wd(1) = 0°의 ±5° 의 범위에 있는지의 여부를 판단하고, 10 분간의 평균 풍향이 가정된 실풍향 Wd(1) = 0°의 ±5° 의 범위에 있는 것으로 판단된 경우에는 다음의 단계 S46 으로 진행되고, 단계 S46 에서 이들 데이타를 평균 발전 출력 산출시에 채용하는 데이타로서 기억 장치 (24) 에 축적한다. 단계 S43 및 단계 S44 에서, 판단 대상의 데이타가 전술한 범위 외인 것으로 판단된 경우에는 다음의 단계 S45 로 진행되고, 이 데이타를 평균 발전 출력 산출시에 채용하지 않는다.
단계 S47 에서는, 이전의 단계 S46 에서 채용이 결정되어, 다시 기억 장치 (24) 에 기억된 데이타 수가, 소정 수 N 을 초과하는지의 여부를 판단한다. 여기에서, 소정의 수 N 이란, 평균 발전 출력 산출시에 최적화할 수 있도록 임의로 정할 수 있다. 평균 발전 출력의 산출에 채용되는 데이타가 소정 수 기억되어 있지 않은 것으로 판단된 경우에는, 단계 S41 로 되돌아와, 이후의 단계를 반복한다. 평균 발전 출력의 산출에 채용되는 데이타가 소정 수 기억된 것으로 판단된 경우에는, 다음 단계 S48 로 진행된다.
단계 S48 에서는, 단계 S46 에서 기억 장치 (24) 에 축적한 N 개의 평균 발전 출력값의 평균값을 산출하고, 이 평균값을 풍향 오프셋값 Wo(1), 즉 가정한 실풍향이 Wd(1) 일 때의 평균 발전 출력 Pave(1) 로 하여, 단계 S33 의 서브 루틴, 즉, 도 4 의 플로우 차트의 처리를, Wo(2) 및 Wo(3) 에 대해서도 실행하고, Pave(2) 및 Pave(3) 을 산출한다.
도 2 로 되돌아와, 단계 S34 에서는, 단계 S32 에서 가정한 모든 풍향 오프셋값에 대한 평균 발전 출력의 산출이 종료되었는지의 여부를 판단한다. 이 판단 결과, 모든 풍향 오프셋값에 대한 평균 발전 출력의 산출이 종료되지 않은 것으로 판단된 경우에는, 단계 S33 으로 되돌아와, 단계 S33 의 서브 루틴을 반복한다. 모든 풍향 오프셋값 Wo(1), Wo(2), Wo(3) 에 대한 평균 발전 출력의 산출이 종료된 것으로 판단된 경우에는, 다음의 단계 S35 로 진행되고, 풍향 추정부 (27) 에 의해, 가정한 풍향 오프셋값 Wo(1), Wo(2), Wo(3) 에 대한 산출된 Pave(1), Pave(2), Pave(3) 을 2 차 곡선으로 근사한다. 구체적으로는, 최소 이승법 또는 다항식 근사 등을 사용하여, 이하의 식의 계수 a0, a1, a2 를 산출한다.
Figure pct00002
즉, 도 5a∼도 5e 에 나타내는 바와 같이, 먼저 도 5a 에서 (Wo(1), Pave(1)) 을, 도 5b 에서 (Wo(2), Pave(2)) 를, 도 5c 에서 (Wo(3), Pave(3)) 를 순차 플롯한다. 그리고, 이들의 3 점에 기초하여, 도 5d 에 나타내는 바와 같이 2 차의 근사 곡선을 생성한다. 생성된 근사 곡선이 최대가 되는 Wo 를 [수학식 3] 에 의해 산출한다 (도 5e 참조).
Figure pct00003
계속해서, 단계 S37 에서, 단계 S36 에서 산출한 Wo 를 실제의 풍향 오프셋값 Wo 로 하여, [수학식 1] 에 적용함으로써, 실풍향 Wd 를 추정하고, 풍향 추정 방법의 처리를 종료한다.
본 실시형태에서는 Wo 를 상수로 했지만, Wo 를 풍속, 로터 회전수, 발전기 회전수, 발전 출력 등의 함수로 하고, 입력에 따라 가변이 되는 테이블로서 부여하는 것도 가능하다. 또, 3 개의 풍향 오프셋값 Wo 를 가정하여 처리를 실시하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 평균 발전 출력의 산출에 있어서도, 반드시 10 분간의 평균값을 취할 필요는 없고, 적절히 설계 변경이 가능하다. 또한, 본 실시형태에서는, 풍속, 풍향, 발전 출력을 측정하고, 측정한 데이타로부터 평균 발전 출력을 산출함으로써 실풍향을 추정했지만, 예를 들어, 미리 기억되어 있는 데이타를 실풍향의 추정에 사용해도 된다. 실풍향 추정의 타이밍은, 정기적으로 실시해도 되고, 운전 개시 전에 한 번만 실시해도 된다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 풍력 발전 장치에 닿는 실제의 풍향을 추정함으로써, 나셀을 실제의 주풍향에 대해 정면을 향하도록 방위 제어할 수 있어, 풍력 발전 장치의 발전 성능이 향상된다.
〔제 2 실시형태〕
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해, 도 6, 도 7 을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 풍력 발전 장치는 제 1 실시형태와 그 구성을 동일하게 하지만, 풍향 추정 방법의 처리 순서가 상이하다. 상기 서술한 제 1 실시형태는, 근사식을 구함으로써 2 차의 근사 곡선을 생성했지만, 본 실시형태에서는, 구배법을 사용하여 근사 곡선을 생성하는 처리에 대해 설명한다. 도 6 은, 본 실시형태에 관련된 풍향 추정 방법의 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 또한, 이하에 서술하는 본 처리 순서에 있어서도, 미리 풍향 오프셋값 Wo 를 추정하는 대상 속도 Va 를 정하고, 이 속도 Va 에 있어서의 평균 발전 출력을 산출한다.
도 6 의 단계 S51 에 있어서, 풍향 가정부 (25) 에 의해 풍향 오프셋값 Wo(i) 의 초기값 Wo(1) 을 결정하고, 다음 단계 S52 에 있어서, 평균 발전 출력 산출부 (26) 에 의해 Wo(1) 에서의 평균 발전 출력 Pave(1) 을 산출한다. 또한, 단계 S52 에 있어서의 평균 발전 출력의 산출은, 상기 서술한 제 1 실시형태에 있어서의 평균 발전 출력의 산출 처리 (단계 S33 참조) 와 동일한 것이므로, 설명을 생략한다. 계속해서, 다음 단계 S53 에서, i = 2 로 하여, 다음의 풍향 오프셋값 Wo(2) 를 결정하고, 단계 S54 에서 Wo(2) 의 평균 발전 출력 Pave(2) 를 산출하여, 다음 단계 S55 로 진행된다.
단계 S55 에서는, 앞서 구한 풍향 오프셋값 Wo(1) 에 있어서의 평균 발전 출력 Pave(1) 과 풍향 오프셋값 Wo(2) 에 있어서의 평균 발전 출력 Pave(2) 의 변화량 dP/dW 를 [수학식 4] 에 기초하여 산출한다.
Figure pct00004
단계 S56 에서는, 다음의 풍향 오프셋값 Wo(3) 을 [수학식 5] 에 기초하여 산출한다.
Figure pct00005
여기에서 α 는 Wo 의 수속 속도를 결정짓는 파라미터이며, 0 내지 1 의 범위 내에서 임의로 정할 필요가 있다. α 는, 너무 작으면 수속까지의 계산 횟수가 많아지고, 너무 크면 수속할 수 없게 될 우려가 있기 때문에, 구배법의 경험칙에 기초하여 미리 정한 값을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 다음 단계 S57 에서, Wo(3) ≒ Wo(2) 이거나, 즉, [수학식 5] 에 기초하여 산출한 다음의 풍향 오프셋값 Wo(3) 이, 풍향 오프셋값 Wo(2) 와 근사할 수 있을 정도의 값인지의 여부를 판정한다. 이 판정에 의해 근사할 수 없는 것으로 판단된 경우에는, 단계 S54 로 되돌아와, 상기 서술한 처리를 반복한다. 구체적으로는, 단계 S54 에서는, 단계 S56 에서 산출된 다음의 풍향 오프셋값 Wo(i) 에 있어서의 평균 발전 출력 Pave(i) 를 산출하고, 다음의 단계 S55 에서 [수학식 6] 에 기초하여, 이 Pave(i) 와 먼저 산출된 Pave(i-1) 사이의 변화량을 산출한다.
Figure pct00006
그리고, 다음의 단계 S56 에서, 여기에서 산출된 변화량을 사용하고, [수학식 7] 에 기초하여, 다시 다음의 풍향 오프셋값 Wo(i+1) 을 산출하고, 단계 S57 에서, 산출된 풍향 오프셋값 Wo(i+1) 이, Wo(i+1) ≒ Wo(i) 인지의 여부를 판정한다.
Figure pct00007
이상의 처리는, Wo(i+1) ≒ Wo(i) 인 것으로 판정될 때까지 반복되고, Wo(i+1) ≒ Wo(i) 인 것으로 판정된 경우에는, 다음의 단계 S58 에서, Wo(i+1) 를 실풍향 오프셋값 Wo 로 결정한다. 즉, 이상의 처리에 의해 얻어진 변화량으로부터, 근사 곡선을 생성하면 도 7 과 같이 된다. 여기에서, 평균 발전 출력의 변화량을 무시할 수 있을 정도로 극소한 값이 되면, Wo(i+1) ≒ Wo(i) 가 되고, 이 때, 도 7 의 곡선에 있어서 Pave(i) 가 최대값을 취한다. 그래서, 이 때의 풍향 오프셋값 Wo(i+1) 을 실제의 풍향 오프셋값 Wo 인 것으로 판단하고, [수학식 1] 에 적용함으로써, 실풍향 Wd 를 추정하고, 풍향 추정 방법의 처리를 종료한다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 풍력 발전 장치에 닿는 실제 풍향을 추정함으로써, 나셀을 실제의 주풍향에 대해 정면을 향하도록 방위 제어할 수 있어, 풍력 발전 장치의 발전 성능이 향상된다.
또한, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 풍향 추정 방법을 사용하여 풍속 Va 를, 복수, 예를 들어 Va(1)∼Va(4) 로 설정하고, 이 복수 설정된 풍속마다 실제의 풍향 오프셋값을 추정해 두고, 미리 풍속에 따라 가변이 되는 테이블을 작성해 둘 수도 있다.
10 : 나셀
11 : 풍향계
20 : 연산부
21 : CPU
22 : ROM
23 : RAM
24 : 기억 장치
25 : 풍향 가정부
26 : 평균 발전 출력 산출부
27 : 실풍향 추정부

Claims (2)

  1. 풍향에 추종하여 나셀의 방향을 가변 제어하는 풍력 발전 장치로서,
    주풍향을 검출하는 풍향 검출 수단과,
    소정의 풍속에 있어서의 상기 주풍향과 실제의 풍향인 실풍향의 편차인 풍향 오프셋값을 가정함으로써 실풍향을 가정하는 풍향 가정 수단과,
    상기 가정된 실풍향에 있어서의 소정 시간의 평균 발전 출력을 산출하는 평균 발전 출력 산출 수단과,
    상기 가정된 풍향 오프셋값에 대한 상기 평균 발전 출력을 2 차 곡선으로 근사하고, 그 근사된 2 차 곡선에 있어서의 상기 평균 발전 출력이 최대가 될 때의 풍향 오프셋값을, 실제의 오프셋값으로 추정함으로써 실풍향을 추정하는 실풍향 추정 수단을 구비한 풍력 발전 장치.
  2. 풍향에 추종하여 나셀의 방향을 가변 제어하는 풍력 발전 장치의 풍향 추정 방법으로서,
    주풍향을 검출하는 단계와,
    소정의 풍속에 있어서의 상기 주풍향과 실제의 풍향인 실풍향의 편차인 풍향 오프셋값을 가정함으로써 실풍향을 가정하는 단계와,
    상기 가정된 실풍향에 있어서의 소정 시간의 평균 발전 출력을 산출하는 단계와,
    상기 가정된 풍향 오프셋값에 대한 상기 평균 발전 출력을 2 차 곡선으로 근사하고, 그 근사된 2 차 곡선에 있어서의 상기 평균 발전 출력이 최대가 될 때의 풍향 오프셋값을, 실제의 오프셋값으로 추정함으로써 실풍향을 추정하는 단계를 구비한 풍력 발전 장치의 풍향 추정 방법.

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