风力发电装置组的控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种风力发电装置组的控制装置及控制方法，抑制从风电场向电力系统输出的电力的变化，保持固定输出。在由通过输电线对电力系统连接的能够进行可变转速以及可变间距控制的多台风力发电装置构成的风力发电装置组（风电场）中，风电场包括：风向风速计，设置在各风力发电装置中；单独控制装置，设置在各风力发电装置中，并且通过通讯网络发送接收包含各风力发电装置的风向、风力的运转信息；以及集中控制装置，通过通讯网络接收来自所述单独控制装置的信息，并进行计算处理。按照来自集中控制装置的输出指令值对所述风电场的运转进行控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由向电力系统提供利用风力能量发电得到的电力的多个风力发电装 置构成的风力发电装置组(风电场wind farm)。
技术介绍
近年，作为地球温暖化对策之一，世界范围正盛行引入风力发电。在风力发电的大 量引入中，从费用对比效果的观点出发，大多设置为以下方式的风电场，即，在固定地域中 设置多台风力发电装置，统一控制并使用这些风力发电装置组。以往，对有关风电场以及各个风力发电装置提出各种提案。在专利文献1中公开了以下方法，即，在由多台风力发电装置构成的风电场中，设定目标发电量，为了使构成风电场的各风力发电装置的合计输出电力接近目标发电量，在风力发电装置之间交换维护历史记录数据和运转特性数据等的运转信息，决定风力发电装置的运转模式。 在专利文献2中，记载有如下控制方法，即，通过采用间距(pitch)控制等来变更输出变化大的风力发电装置的功率曲线(power curve)的最大值，从而抑制输出变化。 在专利文献3中，记载有如下控制方法，S卩，将蓄电器与风力发电装置连接，并通过对蓄电器进行充放电控制来调整与已设定的基准发电电力的偏差，从而抑制发电电力的变化。 在专利文献4中，记载有如下控制方法，S卩，在风力发电装置中设置利用多普勒效 应(Doppler effect)的激光式风向风速计，并通过测量与风力发电装置的位置相隔离的地 点的风向风速，来预测风力发电装置中的近期的风速，并通过按照预测值来进行控制，从而 使发电输出固定。 专利文献1 :JP特开2002-349413号公报 专利文献2 :JP特开2001-234845号公报 专利文献3 :JP特开2002-27679号公报 专利文献4 :JP特开2004-301116号公报 随着发电输出根据气象状况而变化的风力发电装置的电力系统的引入变多，人们 担忧在将来该引入进一步增多的情况下，会对电力系统的电压和频率的保持产生影响。 如果针对频率的保持来讲，以往各地域的电力公司能够主要针对需求的变化来组 合各种电源，从而平衡需求和供给。在风力发电大量与电力系统相联系的情况下，说到现有 需求，负(minus)的负载相重叠。根据需求的变化和风力发电输出的组合，也可以预料到， 除现有技术以外高的供求调整能力是必需的。 需求变化被认为是具有变化范围小的各种振幅和周期的脉动成分、不规则变化相 重叠后得到的，这些成分主要分为如下3种周期为几分钟以下的微小变化、从几分钟至十 几分钟左右的短周期变化、十几分钟以上的长周期变化。在风力发电的发电输出中，也同样 包含上述3种成分。 针对上述需求变化，周期几分钟以下的微小变化可以通过利用了发电站的调速机4的无调速(governor free)运转来进行调整。针对周期为几分钟至十几分钟左右的短周期 变化，检测频率偏差等，并使频率调整发电站的发电机输出发生改变，将这称为负载频率控 制(LFC)。针对周期为这以上的较长的长周期变化，考虑到经济性，通过向各发电站发送发 电指令来进行调整，将这称为经济负载分配控制(ELD)。 在大量引入风力发电的情况下，特别成为问题的是上述第二负载频率控制(LFC)。 在风力发电输出的变化与需求(负载)变化相重叠的情况下，可以想到频率调整发电站的 设备容量不足。但是，单纯地增加频率调整发电站的设备容量，会使经济负担变大，必须采 用某些替代手段。 以往，如专利文献1以及专利文献2中记载的，正研究或调整风电场内的运转台 数、或将功率曲线的最大值限制得较小来缓和输出变化。在限制功率曲线的最大值的方法 中，虽然能够在某程度上缓和变化，但是由于在风速急速下降时发电输出下降，因此产生变 化，恐怕会对与该电力系统连接的例如火力发电站、原子力发电站等电源或负载(消费者) 造成电压变化或频率变化等不良影响。 此外，在如专利文献3这样设置蓄电器(蓄电池)的方法中，虽然通过适当进行蓄 电器的充放电控制能够缓和变化，但是存在由于设置了蓄电器而导致的风力发电从业者的 成本负担变大这样的问题。 通过预测近期的风速并基于预测值进行控制，而不是设置新的高价设备，在某些 程度上可以减少或抑制风力发电输出变化。如果如专利文献4这样利用多普勒激光式风 向风速计，则存在如下优点，B卩，不只是进行通常风向风速的测量的风力发电装置的设置位 置，也能够测量隔离的周边位置处的风向风速。但是，多普勒激光式风向风速计中，测量中 所必需的强度的激光达到的范围有限制，特别在风电场的面积大的情况下，会存在设置激 光式风向风速计的风力发电从业者的成本负担变大这样的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，抑制从风电场向电力系统输出的电力的变化，保持固定的输 出。特别地，提供一种从电力系统控制的观点来看有效的、能够使几分钟至十几分钟左右的 短周期变化基本固定的风力发电装置组的控制装置方式以及控制方法。 为达成上述目的，本专利技术提供一种由通过输电线与电力系统连接的能够进行可变 转速以及可变间距控制的多台风力发电装置构成的风力发电装置组，所述风力发电装置组 包括风向风速计，设置在各风力发电装置中；单独控制装置，设置在各风力发电装置中， 并且通过通讯网络发送接收包含各风力发电装置的风向、风力的运转信息；以及集中控制 装置，通过所述通讯网络，接收来自所述单独控制装置的信息，并对输出变化进行计算处 理。所述风力发电装置组的控制装置按照从所述集中控制装置发送给各风力发电装置的输 出指令值，对所述风力发电装置组的运转进行控制。 另外，所述集中控制装置包括发送接收单元，接收从各风力发电装置发送的运转 信息；风速变化预测单元，根据所述运转信息对于所述风力发电装置组预测近期的风速变 化；输出预测单元，根据所述风速变化的预测，来预测所述风力发电装置组的近期的输出变 化；以及动态能量积蓄指令单元，在所述风力发电装置组的合计输出变大时，将风力能量作 为风力发电装置组的旋转能量来积蓄，在所述风力发电装置组的合计输出变小时，释放作为旋转能量积蓄的风力能量。所述集中控制装置保持所述风力发电装置组的输出固定。 另外，所述动态能量积蓄指令单元包括转速上升指令单元，在由所述输出预测单元预测出的所述风力发电装置组的合计输出变大的时间区间中，将风力能量作为各风力发电装置的旋转能量来积蓄；以及转速下降指令单元，在预测出的所述风力发电装置组的合计输出变小的时间区间中，释放作为各风力发电装置的旋转能量积蓄的风力能量。 另外，所述的风力发电装置组包括与所述输电线连接的至少1台蓄电装置，在根据来自所述集中控制装置的输出指令控制了所述风力发电装置组的输出为固定时，在因所述风速的预测误差而偏离所述固定输出的情况下，由所述蓄电装置的充放电电力来补偿所述偏离。 另外，所述集中控制装置和所述单独控制装置具有设置在同一硬件中的相互不同 的控制软件。 而且，一种风力发电装置组的控制方法，所述风力发电装置组由通过输电线与电 力系统连接的能够进行可变转速以及可变间距控制的多台风力发电装置构成，所述风力发 电装置组包括单独控制装置，设置在各风力发电装置中；以及集中控制装置，通过通讯网 络发送接收包含各风力发电装置的风向、风力的运转信息，并对输出变化进行计算处理。所 述风力发电装置组的控制方法按照来自该集中控制装置的输出指令值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电装置组的控制装置，所述风力发电装置组由通过输电线与电力系统连接的能够进行可变转速以及可变间距控制的多台风力发电装置构成，　　所述风力发电装置组包括：　　风向风速计，设置在各风力发电装置中；　　单独控制装置，设置在各风力发电装置中，并且通过通讯网络发送接收包含各风力发电装置的风向、风力的运转信息；以及　　集中控制装置，通过所述通讯网络，接收来自所述单独控制装置的信息，并对输出变化进行计算处理，　　所述风力发电装置组的控制装置按照从所述集中控制装置发送给各风力发电装置的输出指令值，对所述风力发电装置组的运转进行控制。

【技术特征摘要】
JP 2008-9-30 2008-252056一种风力发电装置组的控制装置，所述风力发电装置组由通过输电线与电力系统连接的能够进行可变转速以及可变间距控制的多台风力发电装置构成，所述风力发电装置组包括风向风速计，设置在各风力发电装置中；单独控制装置，设置在各风力发电装置中，并且通过通讯网络发送接收包含各风力发电装置的风向、风力的运转信息；以及集中控制装置，通过所述通讯网络，接收来自所述单独控制装置的信息，并对输出变化进行计算处理，所述风力发电装置组的控制装置按照从所述集中控制装置发送给各风力发电装置的输出指令值，对所述风力发电装置组的运转进行控制。2. 根据权利要求1所述的风力发电装置组的控制装置，其特征在于， 所述集中控制装置包括发送接收单元，接收从各风力发电装置发送的运转信息；风速变化预测单元，根据所述运转信息对于所述风力发电装置组预测近期的风速变化；输出预测单元，根据所述风速变化的预测，来预测所述风力发电装置组的近期的输出 变化；以及动态能量积蓄指令单元，在所述风力发电装置组的合计输出变大时，将风力能量作为 风力发电装置组的旋转能量来积蓄，在所述风力发电装置组的合计输出变小时，释放作为 旋转能量积蓄的风力能量，所述集中控制装置保持所述风力发电装置组的输出固定。3. 根据权利要求2所述的风力发电装置组的控制装置，其特征在于， 所述动态能量积蓄指令单元包括转速上升指令单元，在由所述输出预测单元预测出的所述风力发电装置组的合计输出 变大的时间区间中，将风力能量作为各风力发电装置的旋转能量来积蓄；以及转速下降指...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤真一，大野康则，内山伦行，一濑雅哉，松竹贡，相原孝志，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]