(57)【要約】  風力発電設備（５０）は、電力系統へ電力を供給する風力発電装置（１０）と蓄電装置（５４）とを備えている。そして、風車コントローラ（５２）は、風力発電装置（１０）に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行うと共に、通常運転を行う場合に得られる通常出力と騒音抑制運転を行う場合に得られる騒音抑制出力との出力差である低減出力を算出する。さらに、蓄電装置コントローラ（５８）は、低減出力、騒音抑制出力、及び電力系統からの系統要求出力に基づいて、蓄電装置（５４）が充放電をさせる。従って、風力発電設備（５０）は、風力発電装置（１０）に対して騒音の発生を抑制した運転を行っても、電力系統が要求する電力を電力系統へ供給することができる。・選択図：図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備であって、
前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う風車制御部と、
前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる蓄電装置制御部と、
を備えた風力発電設備。
【請求項２】
前記蓄電装置制御部は、前記出力が前記要求出力以下の場合に、電力を前記蓄電装置から放電させる請求項１記載の風力発電設備。
【請求項３】
前記蓄電装置制御部は、前記出力が前記要求出力を超える場合に、前記出力と前記要求出力との差に応じた電力を前記蓄電装置に充電させる請求項１に記載の風力発電設備。
【請求項４】
前記風車制御部は、前記騒音抑制運転が行われない場合に、前記風力発電装置を、前記通常運転よりも過大に出力させる過出力運転し、
前記蓄電装置制御部は、前記風力発電装置が前記過出力運転されている場合に、前記通常運転の出力と前記過出力運転の出力との差に応じた電力を前記蓄電装置へ充電させる請求項１記載の風力発電設備。
【請求項５】
複数の前記風力発電装置が、騒音の大きさが所定値以下となるよう騒音規制されている地域に隣接して設置されており、
前記風車制御部は、前記騒音抑制運転によって前記蓄電装置の放電時間が所定時間以上となる場合、前記地域に与える騒音の影響が相対的に小さい前記風力発電装置の前記騒音抑制運転を解除する請求項１記載の風力発電設備。
【請求項６】
電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備の制御方法であって、
前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う第１工程と、
前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる第２工程と、
を含む風力発電設備の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電設備及び風力発電設備の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力を電力に変換する風力発電装置は、騒音規制されている地域に隣接する場所を含む様々な場所で運転されている。しかし、翼が設けられているロータヘッドが回転することによって騒音が発生する場合があり、このような場合は、騒音を抑制（低減）させる必要がある。
騒音を抑制するための方法の一例としては、翼の先端の速度（チップスピード）を低下させることが考えられ、チップスピードを低下させるためには、翼の回転数を低下させる必要がある。
そのため、騒音を抑制するために、翼の回転数を低下させる騒音抑制運転が行われる場合がある。【０００３】
また、風力発電装置の翼の特性によっては、翼のピッチ角をファイン側よりもフェザー側とした方が、翼の回転により生じる騒音が小さくなる場合がある。
図７（Ａ）に示される風速と翼の回転数との関係を示すグラフは、ピッチ角がフェザー側となるように制御することによって、翼の回転数の上昇を抑制させる場合の一例である。
図７（Ａ）の線Ａ（実線）は、風速が８．５m/sとなった場合に翼の回転数が１５rpmで一定となるように、翼のピッチ角を制御している通常運転の場合の例を示している。しかし、この場合では、騒音が発生するので、線Ｂ（破線）に示される騒音抑制運転では、騒音が例えば１０５dBとなるように、風速が約７．５m/s以上でピッチ角を通常運転よりもフェザー側に制御している。これに伴い、約７．５m/sから１４m/sにおける翼の回転数は、通常運転よりも低下し、風速が１４m/sとなった場合に１５rpmに達する。【０００４】
ピッチ角をフェザー側とすることで、風力発電装置の性能低下を抑制しながら騒音を低減するための技術として、特許文献１が開示されている。特許文献１には、ブレードピッチ角制御部が、目標ピッチ角と風車ブレードの実ピッチ角とから風車ブレード毎に第１ピッチ角指令値を算出し、風車ブレードの回転速度と予め設定されている所定の観測地点から風車ブレードまでの距離とをパラメータとした関数を用いて騒音の指標値を風車ブレード毎に算出し、騒音の指標値が所定の閾値以上である風車ブレードの第１ピッチ角指令値をフェザー側に補正する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１５９６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図７（Ｂ）の風速と風力発電装置の出力との関係に示すように、線Ａ（実線）に示される通常運転を行う場合と比較して、線Ｂ（破線）に示される騒音抑制運転の方が、風速が高い場合に風のエネルギーの一部を逃がすこととなるので、風速に対する出力は低い。このため、風力発電装置が電力系統に接続されている場合、風力発電装置は、電力系統からの要求出力を満たす出力を発生できない場合がある。【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、風力発電装置に対して騒音の発生を抑制した運転を行っている間、電力系統の要求を満たすように電力制御ができる、風力発電設備及び風力発電設備の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。【０００９】
すなわち、本発明に係る風力発電設備は、電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備であって、前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う風車制御部と、前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる蓄電装置制御部と、を備える。【００１０】
本発明によれば、風力発電設備は、電力系統へ電力を供給する風力発電装置及び、風力発電装置で生成された電力又は電力系統から供給された電力を充電し、放電によって電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えている。【００１１】
そして、風車制御部によって、風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転が行われる。さらに、蓄電装置制御部によって、騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び電力系統からの要求出力に基づいて、蓄電装置が充放電される。【００１２】
従って、本発明は、風力発電装置が騒音抑制運転されている風力発電装置の出力と電力系統からの要求出力との差に応じて、蓄電装置の充放電を制御するので、風力発電装置に対して騒音の発生を抑制した運転を行っている間、電力系統の要求を満たすように電力制御ができる。また、蓄電装置を備えた風力発電設備では、新たな装置を追加することなく、容易に電力系統の要求を満たすように電力制御ができる。【００１３】
また、上記構成においては、前記蓄電装置制御部が、前記出力が前記要求出力以下の場合に、電力を前記蓄電装置から放電させることが好ましい。【００１４】
また、上記構成においては、前記蓄電装置制御部が、前記出力が前記要求出力を超える場合に、前記出力と前記要求出力との差に応じた電力を前記蓄電装置に充電させることが好ましい。【００１５】
また、上記構成においては、前記風車制御部が、前記騒音抑制運転が行われない場合に、前記風力発電装置を、前記通常運転よりも過大に出力させる過出力運転し、前記蓄電装置制御部が、前記風力発電装置が前記過出力運転されている場合に、前記通常運転の出力と前記過出力運転の出力との差に応じた電力を前記蓄電装置へ充電させることが好ましい。【００１６】
本発明によれば、風力発電装置は、騒音抑制運転が行なわれない場合に、風車制御部によって通常運転よりも過大に出力させる過出力運転される。そして、蓄電装置制御部によって、風力発電装置が過出力運転されている場合に、通常運転の出力と過出力運転の出力との差に応じた電力が蓄電装置へ充電される。
従って、本発明は、蓄電装置に余剰電力を余すことなく蓄電することができる。【００１７】
また、上記構成においては、複数の前記風力発電装置が、騒音の大きさが所定値以下となるよう騒音規制されている地域に隣接して設置されており、前記風車制御部は、前記騒音抑制運転によって前記蓄電装置の放電時間が所定時間以上となる場合、前記地域に与える騒音の影響が相対的に小さい前記風力発電装置の前記騒音抑制運転を解除することが好ましい。【００１８】
本発明によれば、騒音抑制運転で蓄電装置の放電時間が所定時間以上となる場合、騒音の大きさが所定値以下となるよう騒音規制されている地域に与える騒音の影響が相対的に小さい風力発電装置の騒音抑制運転が解除される。
従って、本発明は、蓄電装置に充電されている電力の減少を抑制することができる。【００１９】
一方、本発明に係る風力発電設備の制御方法は、電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備の制御方法であって、前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う第１工程と、前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる第２工程と、を含む。【００２０】
本発明によれば、風力発電装置が騒音抑制運転されている風力発電装置の出力と電力系統からの要求出力との差に応じて、蓄電装置の充放電を制御するので、風力発電装置に対して騒音の発生を抑制した運転を行っている間、電力系統の要求を満たすように電力制御ができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、風力発電装置に対して騒音の発生を抑制した運転を行っている間、電力系統の要求を満たすように電力制御ができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る風力発電装置の外観構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る風力発電設備の構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る騒音抑制運転と通常運転との違いを示すグラフであり、（Ａ）は風速と翼の回転数との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は風速と風力発電装置の出力との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係るマスターコントローラの処理の内容を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係る各運転状態における出力と要求出力とを示す図であり、（Ａ）は騒音抑制出力と低減出力との和が系統要求出力以下の場合を示し、（Ｂ）は騒音抑制出力と低減出力との和が系統要求出力を超え、かつ系統要求出力が騒音抑制出力を超える場合を示し、（Ｃ）は騒音抑制出力が系統要求出力を超える場合を示す。
【図６】本発明の他の実施形態に係る風力発電設備の構成図である。
【図７】騒音抑制運転と通常運転との違いを示すグラフであり、（Ａ）は風速と翼の回転数との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は風速と風力発電装置の出力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る風力発電装置１０の外観図である。
図１に示す風力発電装置１０は、基礎１２上に立設される支柱１４と、支柱１４の上端に設置されるナセル１６と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル１６に設けられるロータヘッド１８とを有している。
【００２４】
ロータヘッド１８には、その回転軸線周りに放射状にして複数（本実施形態では、一例として３つ）の風車回転翼２０（以下、単に「翼２０」という）が取り付けられている。これにより、ロータヘッド１８の回転軸線方向から翼２０に当たった風の力が、ロータヘッド１８を回転軸線周りに回転させる動力に変換され、該動力が発電機によって電力に変換される。なお、翼２０は、風向きに対して回動可能なようにロータヘッド１８に連結されており、翼２０のピッチ角が変化可能とされている。
【００２５】
図２は、本実施形態に係る風力発電設備５０の構成図である。なお、本実施形態に係る風力発電設備５０は、一例として、騒音の大きさが所定値以下となるよう騒音規制がされている地域（以下、「騒音規制地域」という。）に隣接している。
風力発電設備５０は、複数（n台、以下、nを風力発電装置１０を識別するための番号とする。）の風力発電装置１０、風力発電装置１０毎に設けられ、風力発電装置１０を制御するための風車コントローラ５２、蓄電装置５４、風力発電装置１０及び蓄電装置５４の制御を司るマスターコントローラ５６、蓄電装置５４を制御するための蓄電装置コントローラ５８を備えている。
【００２６】
各風力発電装置１０は、変圧器６０Ａを介して電気的に接続され、蓄電装置５４は、直流交流変換器６２及び変圧器６０Ｂを介して、風力発電装置１０と電気的に接続されている。さらに、各風力発電装置１０及び蓄電装置５４は、変圧器６０Ｃを介して電力系統と接続され、電力系統への電力の供給が可能とされている。
【００２７】
蓄電装置５４は、風力発電装置１０と電気的に接続されているため、風力発電装置１０で生成された電力又は電力系統から供給された電力を充電可能とされ、放電によって電力系統へ電力を供給する。この蓄電装置５４の充放電によって、風力発電設備５０から電力系統へ供給する電力が補償される。本実施形態では、蓄電装置５４として二次電池を用いるが、これに限らず、コンデンサ等の他の蓄電装置を用いてもよい。
【００２８】
マスターコントローラ５６は、風車コントローラ５２との間で風力発電装置１０を制御するための各種データの送受信を行う。具体的には、例えば、マスターコントローラ５６は、各風車コントローラ５２へ風力発電装置１０で出力させる電力を示した出力指令値Pdem_WTGを送信し、風車コントローラ５２から風力発電装置１０の騒音抑制出力Ｐと低減出力ΔPを示すデータを受信する。
【００２９】
また、マスターコントローラ５６は、蓄電装置コントローラ５８との間で、蓄電装置５４を充放電させるための各種データの送受信を行う。具体的には、例えば、マスターコントローラ５６は、蓄電装置コントローラ５８へ蓄電装置５４を充放電させる制御を行うための出力指令値Pdem_storage・ｆと、出力指令値Cdem_storage・ｆを送信し、蓄電装置コントローラ５８から蓄電装置５４に充電されている電力の残容量を示すバッテリコンディションBat_spaceを受信する。
【００３０】
さらに、マスターコントローラ５６は、電力系統が風力発電設備５０へ要求する出力の大きさを示した系統要求出力Pgrid_limを受信する。なお、本実施形態に係る系統要求出力Pgrid_limは、電力系統への供給する出力の上限値を示している。
【００３１】
本実施形態に係る風車コントローラ５２は、制御対象となる風力発電装置１０に対して、翼２０の回転によって発生する騒音を抑制するために翼２０の回転数を制御する騒音抑制運転を行うことが可能とされている。なお、本実施形態に係る騒音抑制運転は、翼２０のピッチ角をよりフェザー側にすることによって、風のエネルギーを受け流し、翼２０の回転数を低下させることによって、騒音を抑制する制御である。
【００３２】
図３は、本実施形態に係る騒音抑制運転と通常運転との違いを示すグラフである。図３（Ａ）は、風速と翼２０の回転数との関係を示すグラフであり、図３（Ｂ）は、風速と風力発電装置１０の出力との関係を示すグラフである。
【００３３】
図３（Ａ）の線Ａ（実線）は、風速が８．５m/sとなった場合に翼の回転数が１５rpmで一定となるように、翼のピッチ角を制御している通常運転の場合の例を示している。しかし、この場合では、騒音が発生するので、線Ｂ（破線）に示される騒音抑制運転では、騒音が例えば１０５dBとなるように、風速が約７．５m/s以上でピッチ角を通常運転よりもフェザー側としている。これに伴い、約７．５m/sから１４m/sにおける翼の回転数は、通常運転よりも低下し、風速が１４m/sとなった場合に１５rpmに達する。
しかし、騒音抑制運転では、図３（Ｂ）に示されるように、線Ａ（実線）に示される通常運転を行う場合と比較して、線Ｂ（破線）に示される騒音抑制運転の方が、風速が高い場合に風のエネルギーの一部を逃がすこととなるので、風速に対する出力は低くなる。
【００３４】
なお、騒音抑制運転は、風車コントローラ５２によって各風力発電装置１０に対して、以下のような場合に行われる。例えば、騒音の発生が規制される予め定められた時間帯（例えば、夜間）になった場合、風力発電装置１０から発生する騒音が所定値以上になった場合、風速が所定値以上となった場合、及び風力発電設備５０のオペレータによる操作指示があった場合等である。
【００３５】
そこで、本実施形態に係る各風車コントローラ５２は、騒音抑制運転を行うと共に、該騒音抑制運転を行わず予め定められた通常運転を行う場合に得られる通常出力と、該騒音抑制運転を行う場合に得られる騒音抑制出力Pとの出力差である低減出力ΔPを算出し、上述したように、マスターコントローラ５６へ送信する。
【００３６】
そして、本実施形態に係るマスターコントローラ５６は、低減出力ΔP、騒音抑制出力P、及び系統要求出力Pgrid_limに基づいて、蓄電装置５４を充放電させるための指令値を生成し、生成した指令値を蓄電装置コントローラ５８へ送信する。
【００３７】
図４は、風力発電装置１０に対して騒音抑制運転が行われている場合における、マスターコントローラ５６の処理の内容を示す模式図である。
マスターコントローラ５６は、要求出力算出部７０、充放電制御判定部７２、第１放電モード制御部７４、第２放電モード制御部７６、及び充電モード制御部７８を備える。
【００３８】
要求出力算出部７０は、各風車コントローラ５２から送信される低減出力ΔPn（n＝１〜k）を受信し、（１）式に示すように、低減出力ΔPnの総和を要求出力Pdemとして算出し、充放電制御判定部７２へ出力する。
【数１】
2012108033.tif 000003
【００３９】
なお、各風車コントローラ５２は、低減出力算出部８０を備えている。低減出力算出部８０は、騒音抑制運転が行われている風力発電装置１０に対する風速から、通常出力と騒音抑制出力とを算出し、算出した通常出力と騒音抑制出力の差を低減出力として算出する。風速は、例えば、風力発電装置１０の近傍に設けられている風速計（不図示）によって測定される。
【００４０】
充放電制御判定部７２は、要求出力算出部７０からの要求出力Pdemが入力されると共に、系統要求出力Pgrid_lim及び各風車コントローラ５２からの騒音抑制出力Pn（n＝１〜k）を受信する。そして、充放電制御判定部７２は、系統要求出力Pgrid_lim、騒音抑制出力Pn、及び要求出力Pdemを用いて、蓄電装置５４を放電させるか又は充電させるかを判定する。
【００４１】
具体的には、図５（Ａ）及び（２）式に示すように、騒音抑制出力Pnの総和と要求出力Pdemとの和が系統要求出力Pgrid_lim以下の場合、充放電制御判定部７２は、蓄電装置５４を放電させるための放電信号Pdem_storageα1を第１放電モード制御部７４へ出力する。なお、図５のPnormalは、複数（n＝１〜k）の風力発電装置１０の通常出力の総和を示す。
【数２】
2012108033.tif 000004
【００４２】
（２）式が成立する場合に第１放電モード制御部７４へ出力される放電信号Pdem_storageα1は、（３）式に示すように要求出力Pdemとされる。
【数３】
2012108033.tif 000005
【００４３】
第１放電モード制御部７４は、充放電制御判定部７２からの放電信号Pdem_storageα1が入力されると、（４）式に示すように、放電信号Pdem_storageα1の値を出力指令値Pdem_storage・ｆとして蓄電装置コントローラ５８へ出力する。
【数４】
2012108033.tif 000006
【００４４】
しかし、蓄電装置５４の残容量が要求出力Pdem未満の場合は、（５）式に示すように、バッテリコンディションBat_spaceの値を出力指令値Pdem_storage・ｆとして蓄電装置コントローラ５８へ出力する。
【数５】
2012108033.tif 000007
【００４５】
一方、図５（Ｂ）及び（６）式に示すように、騒音抑制出力Pnの総和と要求出力Pdemとの和が系統要求出力Pgrid_limを超え、かつ系統要求出力Pgrid_limが騒音抑制出力Pnの総和を超える場合、充放電制御判定部７２は、蓄電装置５４を放電させるための放電信号Pdem_storageα2を第２放電モード制御部７６へ出力する。
【数６】
2012108033.tif 000008
【００４６】
第２放電モード制御部７６は、充放電制御判定部７２からの放電信号Pdem_storageα2が入力されると、（７）式に示すように、系統要求出力Pgrid_limと騒音抑制出力Pnの総和との差に応じた電力を蓄電装置５４から放電させる出力指令値Pdem_storage・ｆを算出し、蓄電装置コントローラ５８へ出力する。
【数７】
2012108033.tif 000009
【００４７】
しかし、蓄電装置５４の残容量が（７）式で算出される差未満の場合は、（８）式に示すように、バッテリコンディションBat_spaceの値を出力指令値Pdem_storage・ｆとして蓄電装置コントローラ５８へ出力する。
【数８】
2012108033.tif 000010
【００４８】
さらに、図５（Ｃ）及び（９）式に示すように、騒音抑制出力Pnの総和が系統要求出力Pgrid_limを超える場合に、充放電制御判定部７２は、風力発電装置１０で余剰に生成された電力を蓄電装置５４に充電させるための充電信号Pdem_storageβを充電モード制御部７８へ出力する。騒音抑制出力Pnの総和が系統要求出力Pgrid_limを超える場合とは、例えば、夜間、又は電力消費量が大きい設備（工場等）による電力の消費が停止した場合等である。
【数９】
2012108033.tif 000011
【００４９】
（９）式が成立する場合に、要求出力Pdemは、（１０）式に示されるように０（零）とされ、充電モード制御部７８へ出力される充電信号Pdem_storageβは、騒音抑制出力Pnの総和と系統要求出力Pgrid_limとの差とされる。
【数１０】
2012108033.tif 000012
【００５０】
充電モード制御部７８は、充放電制御判定部７２からの充電信号Pdem_storageβが入力されると、（１１）式に示すように、充電信号Pdem_storageβの値を出力指令値Cdem_storage・ｆとして蓄電装置コントローラ５８へ出力する。
【数１１】
2012108033.tif 000013
【００５１】
しかし、蓄電装置５４の充電可能な容量が（１０）式で算出される差未満の場合は、（１２）式に示すように、バッテリコンディションBat_spaceの値を出力指令値Cdem_storage・ｆとして蓄電装置コントローラ５８へ出力する。
【数１２】
2012108033.tif 000014
【００５２】
さらに、充電モード制御部７８は、電力系統へ供給する出力が系統要求出力Pgrid_limを超えないように、風力発電装置１０に対して出力制限を与える出力指令値Pdem_WTGを風車コントローラ５２へ出力する。
風車コントローラ５２は、上記出力指令値Pdem_WTGを受信すると、出力制限のための制御を風力発電装置１０に対して行う。なお、出力制限は、例えば、翼２０のピッチ角をよりフェザー側となるように制御（デロード運転）することである。
【００５３】
なお、マスターコントローラ５６は、騒音抑制運転が行われていない場合であって、風力発電装置１０の出力が系統要求出力Pgrid_limを超える場合も、バッテリコンディションBat_spaceの値に応じて、風力発電装置１０の出力と系統要求出力Pgrid_limとの差を蓄電装置５４へ充電させる。
【００５４】
ここで、風力発電装置１０に対して騒音抑制運転が行われている場合の蓄電装置５４に対する充放電制御について、具体的な数値を上げて説明する。
【００５５】
風力発電設備５０に設けられている１０台の風力発電装置１０に対して騒音抑制運転が行われ、所定時間における各風力発電装置１０の低減出力が０．２ＭＷとされる。この場合、要求出力Pdemは、２ＭＷ（０．２×１０＝２）となる。
【００５６】
また、電力系統からの系統要求出力Pgrid_limが、２２ＭＷである場合、騒音抑制運転されている１０台の風力発電装置１０の合計出力が２２ＭＷであると、放電信号Pdem_storage＝０ＭＷとなり、蓄電装置５４への出力指令値Pdem_storage・ｆは、０ＭＷとなるため、蓄電装置５４は、充放電しない。
【００５７】
さらに、電力系統からの系統要求出力Pgrid_limが、２０ＭＷである場合、騒音抑制運転されている１０台の風力発電装置１０の合計出力が２２ＭＷであると、充電信号Pdem_storageβ＝＋２ＭＷとなり、蓄電装置５４は、２ＭＷ充電される。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係る風力発電設備５０は、電力系統へ電力を供給する風力発電装置１０と蓄電装置５４とを備えている。そして、風車コントローラ５２は、風力発電装置１０に対して、翼２０の回転によって発生する騒音を抑制するために翼２０の回転数を制御する騒音抑制運転を行うと共に、通常運転を行う場合に得られる通常出力と騒音抑制運転を行う場合に得られる騒音抑制出力との出力差である低減出力を算出する。さらに、マスターコントローラ５６は、低減出力、騒音抑制出力、及び電力系統からの系統要求出力に基づいて、蓄電装置５４に充放電をさせるように、蓄電装置コントローラ５８に指令を出す。
従って、風力発電設備５０は、風力発電装置１０に対して騒音の発生を抑制した運転を行っている間、電力系統の要求を満たすように電力制御ができる。
【００５９】
また、本実施形態に係る風力発電設備５０は、騒音抑制出力と低減出力との和が系統要求出力以下の場合に、低減出力に応じた電力を蓄電装置５４から電力系統へ放電させる。
【００６０】
また、本実施形態に係る風力発電設備５０は、騒音抑制出力と低減出力との和が系統要求出力を超え、かつ系統要求出力が騒音抑制出力を超える場合に、系統要求出力と騒音抑制出力との差に応じた電力を蓄電装置５４から電力系統へ放電させる。
【００６１】
また、本実施形態に係る風力発電設備５０は、騒音抑制出力が系統要求出力を超える場合に、騒音抑制出力と系統要求出力との差に応じた電力、すなわち余剰に生成された電力を蓄電装置５４に充電させる。
【００６２】
以上、本発明を、上記実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６３】
例えば、風車コントローラ５２は、騒音抑制運転を行わない場合に、風力発電装置１０を、通常運転よりも過大に出力させる過出力運転させ、蓄電装置コントローラ５８は、風力発電装置１０が過出力運転されている場合に、通常運転の出力と過出力運転の出力との差に応じた電力を蓄電装置５４へ充電させてもよい。
【００６４】
過出力運転を行う場合の具体例は、騒音規制が解除される時間帯や、騒音規制がされていても短時間（例えば、数分）の場合等である。過出力運転の一例としては、翼２０のピッチ角をファイン側にすることによって、翼２０の回転数を通常運転よりも上昇させる。
【００６５】
従って、風力発電設備１０は、蓄電装置５４への充電が適宜行われ、騒音抑制運転がされている場合の他、電力系統の周波数が急激に低下し、低下した周波数を回復させるために蓄電装置５４からの放電が必要となる場合等の対応が可能となる。
【００６６】
さらに、風力発電設備１０は、複数の風力発電装置１０の騒音抑制運転によって蓄電装置５４の放電時間が所定時間以上（例えば、数十分以上）となる場合、騒音規制地域に与える騒音の影響が相対的に小さい風力発電装置１０に対する騒音抑制運転を解除し、通常運転としてもよい。
【００６７】
騒音規制地域に与える騒音の影響が相対的に小さい風力発電装置１０とは、例えば、騒音規制地域との境界からの距離が遠い位置にある風力発電装置１０や、風向きに応じて騒音規制地域に与える騒音の影響が相対的に小さい風力発電装置１０である。
上記所定時間は、騒音抑制運転が行われている風力発電装置１０の出力の低下が想定される期間のことであり、それまでの風況から予測されるその後の風速予測から、上記所定時間以上となるか否かが判定される。
また、上記所定時間は、蓄電装置５４の放電によって、蓄電装置５４の充電量が予め定められた電力以下となると予想される経過時間と規定し、蓄電装置５４に充電されている電力の残容量に応じて、適宜変更されてもよい。
【００６８】
従って、風力発電設備１０は、蓄電装置５４の放電量を抑制することができ、騒音抑制運転がされている場合の他、電力系統の周波数が急激に低下し、低下した周波数を回復させるために蓄電装置５４からの放電が必要となる場合等の対応が可能となる。
【００６９】
また、上記実施形態では、風力発電設備５０が風力発電装置１０を複数備える形態について説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、風力発電設備５０が風力発電装置１０を１つのみ備える形態としてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、複数の風力発電装置１０に対して一つの蓄電装置５４が設けられる形態について説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、図６に示すように、各風力発電装置１０に対して蓄電装置５４が設けられている形態としてもよい。
この形態の場合、風力発電装置１０と蓄電装置５４との組み合わせ毎に、マスターコントローラ５６及び蓄電装置コントローラ５８が設けられ、ＳＣＡＤＡ（Supervisory Control And Data Acquisition）９０が系統要求出力Pgrid_limを受信し、ＳＣＡＤＡ９０から各マスターコントローラ５６へ系統要求出力Pgrid_limが送信される。
【符号の説明】
【００７１】
１０    風力発電装置
２０    翼
５０    風力発電設備
５２    風車コントローラ
５４    蓄電装置
５６    マスターコントローラ
５８    蓄電装置コントローラ
【図１】
2012108033.tif 000015
【図２】
2012108033.tif 000016
【図３】
2012108033.tif 000017
【図４】
2012108033.tif 000018
【図５】
2012108033.tif 000019
【図６】
2012108033.tif 000020
【図７】
2012108033.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月13日(2011.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び前記風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備であって、
前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う風車制御部と、
前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる蓄電装置制御部と、
を備えた風力発電設備。
【請求項２】
前記蓄電装置制御部は、前記出力が前記要求出力以下の場合に、電力を前記蓄電装置から放電させる請求項１記載の風力発電設備。
【請求項３】
前記蓄電装置制御部は、前記出力が前記要求出力を超える場合に、前記出力と前記要求出力との差に応じた電力を前記蓄電装置に充電させる請求項１記載の風力発電設備。
【請求項４】
前記風車制御部は、前記騒音抑制運転が行われない場合に、前記風力発電装置を、通常運転よりも過大に出力させる過出力運転し、
前記蓄電装置制御部は、前記風力発電装置が前記過出力運転されている場合に、前記通常運転の出力と前記過出力運転の出力との差に応じた電力を前記蓄電装置へ充電させる請求項１記載の風力発電設備。
【請求項５】
複数の前記風力発電装置が、騒音の大きさが所定値以下となるよう騒音規制されている地域に隣接して設置されており、
前記風車制御部は、前記騒音抑制運転によって前記蓄電装置の放電時間が所定時間以上となる場合、前記地域に与える騒音の影響が相対的に小さい前記風力発電装置の前記騒音抑制運転を解除する請求項１記載の風力発電設備。
【請求項６】
電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び前記風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備の制御方法であって、
前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う第１工程と、
前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる第２工程と、
を含む風力発電設備の制御方法。
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月8日(2013.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備であって、
前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う風車制御部と、
前記騒音抑制運転を行わない場合に得られる出力、前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる蓄電装置制御部と、
を備えた風力発電設備。
【請求項２】
前記蓄電装置制御部は、前記出力が前記要求出力以下の場合に、電力を前記蓄電装置から放電させる請求項１記載の風力発電設備。
【請求項３】
前記蓄電装置制御部は、前記出力が前記要求出力を超える場合に、前記出力と前記要求出力との差に応じた電力を前記蓄電装置に充電させる請求項１に記載の風力発電設備。
【請求項４】
前記風車制御部は、前記騒音抑制運転が行われない場合に、前記風力発電装置を、前記通常運転よりも過大に出力させる過出力運転し、
前記蓄電装置制御部は、前記風力発電装置が前記過出力運転されている場合に、前記通常運転の出力と前記過出力運転の出力との差に応じた電力を前記蓄電装置へ充電させる請求項１記載の風力発電設備。
【請求項５】
複数の前記風力発電装置が、騒音の大きさが所定値以下となるよう騒音規制されている地域に隣接して設置されており、
前記風車制御部は、前記騒音抑制運転によって前記蓄電装置の放電時間が所定時間以上となる場合、前記地域に与える騒音の影響が相対的に小さい前記風力発電装置の前記騒音抑制運転を解除する請求項１記載の風力発電設備。
【請求項６】
電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備の制御方法であって、
前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う第１工程と、
前記騒音抑制運転を行わない場合に得られる出力、前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる第２工程と、
を含む風力発電設備の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
すなわち、本発明に係る風力発電設備は、電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備であって、前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う風車制御部と、前記騒音抑制運転を行わない場合に得られる出力、前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる蓄電装置制御部と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
そして、風車制御部によって、風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転が行われる。さらに、蓄電装置制御部によって、騒音抑制運転を行わない場合に得られる出力、騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び電力系統からの要求出力に基づいて、蓄電装置が充放電される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
一方、本発明に係る風力発電設備の制御方法は、電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備の制御方法であって、前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う第１工程と、前記騒音抑制運転を行わない場合に得られる出力、前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる第２工程と、を含む。
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月6日(2014.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備であって、
前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う風車制御部と、
前記騒音抑制運転を行わない場合に得られる出力、前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる蓄電装置制御部と、
を備え、
前記風車制御部は、前記騒音抑制運転が行われない場合に、前記風力発電装置を、前記通常運転よりも過大に出力させる過出力運転し、
前記蓄電装置制御部は、前記風力発電装置が前記過出力運転されている場合に、前記通常運転の出力と前記過出力運転の出力との差に応じた電力を前記蓄電装置へ充電させる風力発電設備。
【請求項２】
電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備であって、
前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う風車制御部と、
前記騒音抑制運転を行わない場合に得られる出力、前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる蓄電装置制御部と、
を備え、
複数の前記風力発電装置が、騒音の大きさが所定値以下となるよう騒音規制されている地域に隣接して設置されており、
前記風車制御部は、前記騒音抑制運転によって前記蓄電装置の放電時間が所定時間以上となる場合、前記地域に与える騒音の影響が相対的に小さい前記風力発電装置の前記騒音抑制運転を解除する風力発電設備。
【請求項３】
前記蓄電装置制御部は、前記出力が前記要求出力以下の場合に、電力を前記蓄電装置から放電させる請求項１又は請求項２記載の風力発電設備。
【請求項４】
前記蓄電装置制御部は、前記出力が前記要求出力を超える場合に、前記出力と前記要求出力との差に応じた電力を前記蓄電装置に充電させる請求項１又は請求項２に記載の風力発電設備。
【請求項５】
電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備の制御方法であって、
前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う第１工程と、
前記騒音抑制運転を行わない場合に得られる出力、前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる第２工程と、
を含み、
前記第１工程は、前記騒音抑制運転が行われない場合に、前記風力発電装置を、前記通常運転よりも過大に出力させる過出力運転し、
前記第２工程は、前記風力発電装置が前記過出力運転されている場合に、前記通常運転の出力と前記過出力運転の出力との差に応じた電力を前記蓄電装置へ充電させる風力発電設備の制御方法。
【請求項６】
電力系統へ電力を供給する風力発電装置、及び風力発電装置で生成された電力又は前記電力系統から供給された電力を充電し、放電によって前記電力系統へ電力を供給する蓄電装置を備えた風力発電設備の制御方法であって、
前記風力発電装置に対して、翼の回転によって発生する騒音を抑制するために翼の回転数を制御する騒音抑制運転を行う第１工程と、
前記騒音抑制運転を行わない場合に得られる出力、前記騒音抑制運転を行う場合に得られる出力、及び前記電力系統からの要求出力に基づいて、前記蓄電装置を充放電させる第２工程と、
を含み、
複数の前記風力発電装置が、騒音の大きさが所定値以下となるよう騒音規制されている地域に隣接して設置されており、
前記第１工程は、前記騒音抑制運転によって前記蓄電装置の放電時間が所定時間以上となる場合、前記地域に与える騒音の影響が相対的に小さい前記風力発電装置の前記騒音抑制運転を解除する風力発電設備の制御方法。
【国際調査報告】
2012108033.tif 000022
2012108033.tif 000023
2012108033.tif 000024
2012108033.tif 000025