(57)【要約】【課題】風力発電装置又はウィンドファームに併設された蓄電池の電池容量を低減し得る風力発電システムの制御装置及び制御方法、並びに風力発電システムを提供する。【解決手段】少なくとも一つの風力発電装置を含むウィンドファームと蓄電池とを備える風力発電システムの制御装置は、風速予測値を取得するための風速予測値取得部と、前記風速予測値に対応する前記ウィンドファームの出力総和であるＷＦ予測出力を算出するためのＷＦ予測出力算出部と、前記風速予測値の信頼度を示す予測信頼度指標を取得するための指標取得部と、前記風力発電システム全体の出力が平滑化されるように前記蓄電池の充放電量の目標値を決定するための充放電目標決定部とを備える。前記充放電目標決定部は、前記予測信頼度指標に基づいて、前記ＷＦ予測出力の前記目標値への寄与率を変化させるように構成されたことを特徴とする風力発電システムの制御装置。【選択図】  図１
2014128184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの風力発電装置を含むウィンドファームと蓄電池とを備える風力発電システムの制御装置であって、
風速予測値を取得するための風速予測値取得部と、
前記風速予測値に対応する前記ウィンドファームの出力総和であるＷＦ予測出力を算出するためのＷＦ予測出力算出部と、
前記風速予測値の信頼度を示す予測信頼度指標を取得するための指標取得部と、
前記風力発電システム全体の出力が平滑化されるように前記蓄電池の充放電量の目標値を決定するための充放電目標決定部とを備え、
前記充放電目標決定部は、前記予測信頼度指標に基づいて、前記ＷＦ予測出力の前記目標値への寄与率を変化させるように構成されたことを特徴とする風力発電システムの制御装置。
【請求項２】
現在における前記ウィンドファームの出力総和であるＷＦ現在出力を取得するためのＷＦ現在出力取得部をさらに備え、
前記充放電目標決定部は、前記予測信頼度指標が第１設定範囲を逸脱したとき、前記ＷＦ予測出力の寄与率をゼロとし、前記ＷＦ現在出力に基づいて前記目標値を決定するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の風力発電システムの制御装置。
【請求項３】
前記充放電目標決定部は、前記第１設定範囲に含まれ且つ前記第１設定範囲よりも狭い第２設定範囲に前記予測信頼度指標が収まるとき、前記ＷＦ現在出力の寄与率をゼロとし、前記ＷＦ予測出力に基づいて前記目標値を決定するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の風力発電システムの制御装置。
【請求項４】
前記充放電目標決定部は、
前記ＷＦ予測出力をＰｆｕｔｕｒｅとし、前記ＷＦ現在出力をＰｐｒｅｓｅｎｔとし、前記ＷＦ予測出力の寄与率をＧとしたとき、積（１−Ｇ）×Ｐｐｒｅｓｅｎｔと積Ｇ×Ｐｆｕｔｕｒｅの和である加重平均出力Ｐａｖｅを算出するための加重平均出力算出部と、
前記風力発電システム全体としての出力目標値Ｐｔａｒｇｅｔが得られるように前記加重平均出力Ｐａｖｅを平滑化するための平滑化フィルタと、
前記出力目標値Ｐｔａｒｇｅｔと前記ＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔとの差分から前記目標値を算出するための目標値算出部とを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の風力発電システムの制御装置。
【請求項５】
前記充放電目標決定部は、前記予測信頼度指標をＸとし、前記ＷＦ予測出力の寄与率をＧとしたとき、Ｘ≦Ｘｔｈ１の範囲でＧ＝０であり、Ｘｔｈ１＜Ｘ≦Ｘｔｈ２の範囲でＧ＝（Ｘ−Ｘｔｈ１）／（Ｘｔｈ２−Ｘｔｈ１）であり、Ｘｔｈ２＜Ｘ≦Ｘｔｈ３の範囲でＧ＝１であり、Ｘｔｈ３＜Ｘ≦Ｘｔｈ４の範囲でＧ＝（Ｘｔｈ４−Ｘ）／（Ｘｔｈ４−Ｘｔｈ３）であり、Ｘｔｈ４＜Ｘの範囲でＧ＝０となるように前記目標値を決定するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の風力発電システムの制御装置。
【請求項６】
前記風速予測値取得部は、気象予測情報に基づく第１風速予測値と、各々の前記風力発電装置の前方位置における風速を計測可能な前方風速計の計測結果に基づく第２風速予測値とから、前記風速予測値を算出するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の風力発電システムの制御装置。
【請求項７】
前記風速予測値取得部は、気象予測情報に基づく第１風速予測値を前記風速予測値として取得するように構成され、
各々の前記風力発電装置の前方位置における風速を計測可能な前方風速計の計測結果に基づく第２風速予測値と前記第１風速予測値とを比較して、前記第１風速予測値の前記第２風速予測値に対する誤差が許容範囲内であるか否かを判定するための風速予測誤差判定部をさらに備え、
前記充放電目標決定部は、前記風速予測誤差判定部によって前記誤差が許容範囲を超えたと判定されたとき、前記ＷＦ予測出力の寄与率を減少させるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の風力発電システムの制御装置。
【請求項８】
前記予測信頼度指標は、各々の前記蓄電池のＳＯＣ、前記風速予測値に対応する時刻における実際の風速値に対する前記風速予測値の偏差、前記ＷＦ予測出力に対応する時刻における実際の前記ウィンドファームの出力総和に対する前記ＷＦ予測出力の偏差の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の風力発電システムの制御装置。
【請求項９】
蓄電池と、
少なくとも一つの風力発電装置を含むウィンドファームと、
風速予測値を取得するための風速予測値取得部と、
前記風速予測値に対応する前記ウィンドファームの出力総和であるＷＦ予測出力を算出するためのＷＦ予測出力算出部と、
前記風速予測値の信頼度を示す予測信頼度指標を取得するための指標取得部と、
前記風力発電システム全体の出力が平滑化されるように前記蓄電池の充放電量の目標値を決定するための充放電目標決定部と、
前記目標値に基づいて前記蓄電池を制御するための蓄電池制御部とを備え、
前記充放電目標決定部は、前記予測信頼度指標に基づいて、前記ＷＦ予測出力の前記目標値への寄与率を変化させるように構成されたことを特徴とする風力発電システム。
【請求項１０】
少なくとも一つの風力発電装置を含むウィンドファームと蓄電池とを備える風力発電システムの制御方法であって、
風速予測値を取得する風速予測値取得ステップと、
前記風速予測値に対応する前記ウィンドファームの出力総和であるＷＦ予測出力を算出するＷＦ予測出力算出ステップと、
前記風速予測値の信頼度を示す予測信頼度指標を取得するための指標取得ステップと、
前記風力発電システム全体の出力が平滑化されるように前記蓄電池の充放電量の目標値を決定する充放電目標決定ステップと、
前記目標値に基づいて前記蓄電池を制御する蓄電池制御ステップとを備え、
前記充放電目標決定ステップでは、前記予測信頼度指標に基づいて、前記ＷＦ予測出力の前記目標値への寄与率を変化させることを特徴とする風力発電システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、少なくとも一つの風力発電装置を含むウィンドファームと蓄電池とを備える風力発電システムの制御装置及び制御方法、並びに風力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全の観点から、風力を利用した風力発電装置の集合体からなるウィンドファームの普及が進んでいる。
ウィンドファームは系統（グリッド）に連系されることが多く、この場合、ウィンドファームで生成された電力はグリッドに供給される。グリッドに連系されるウィンドファームは、グリッドの安定性を妨げないように適切な出力で運転することが求められる。そのため、グリッド側から指定された出力目標値を実現するように、ウィンドファームの出力制御が行われることがある。
【０００３】
一方、風力発電装置の発電出力は、風速の変化に影響されて長期的又は短期的な変動が発生する。風速の変動に起因した発電出力の変動は、例えばグリッドの周波数変動を引き起こす。ウィンドファームでは、グリッドの電力品質向上の観点から、発電出力の変動を抑制することが求められている。そのため、発電出力を平準化する目的でウィンドファームに蓄電池を併設した風力発電システムが普及している。
しかし、蓄電池は一般的に高価であるので、電池容量の削減によるコスト低減が望まれている。
【０００４】
そこで、電池容量を削減する対策の一つとして、風速情報を用いて風力発電システムを予測制御する方法が知られている。例えば、特許文献１には、気象予測に基づく風力発電装置の発電電力予測値を利用して蓄電池を充放電制御する方法が開示されている。なお、蓄電池を併設した構成ではないが、特許文献２には、気象情報からウィンドファームの発電量を予測し、風力発電システムの出力を水力発電と連系して調整するようにした再生エネルギー型発電システムの構成が開示されている。また、特許文献３には、風況予測情報に基づいてスケジューリングした出力目標値に従って、風力発電装置の発電制御を行うようにした構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７９５５９号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／００８７２３４号明細書
【特許文献３】特開２００３−８３２２９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、風速予測を用いた予測制御では、予測が外れた場合、逆に過大に充電池の容量が必要となることがある。即ち、予測制御を行う場合、誤った予測風速に従って風力発電システムの出力目標値を設定すると、出力目標値と風力発電装置の出力値との乖離が実際の値よりも大きくなり蓄電池の無駄な充放電が行われる。そのため、蓄電池のＳＯＣ変動が大きくなり、蓄電池の容量を大きくせざるを得ない。
この点、特許文献１には、予測制御において風速予測が外れた場合の対策については何ら開示されていない。
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、ウィンドファームに併設された蓄電池の電池容量を低減し得る風力発電システムの制御装置及び制御方法、並びに風力発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電システムの制御装置は、
少なくとも一つの風力発電装置を含むウィンドファームと蓄電池とを備える風力発電システムの制御装置であって、
風速予測値を取得するための風速予測値取得部と、
前記風速予測値に対応する前記ウィンドファームの出力総和であるＷＦ予測出力を算出するためのＷＦ予測出力算出部と、
前記風速予測値の信頼度を示す予測信頼度指標を取得するための指標取得部と、
前記風力発電システム全体の出力が平滑化されるように前記蓄電池の充放電量の目標値を決定するための充放電目標決定部とを備え、
前記充放電目標決定部は、前記予測信頼度指標に基づいて、前記ＷＦ予測出力の前記目標値への寄与率を変化させるように構成される。
なお、一実施形態では、前記予測信頼度指標は、各々の前記蓄電池のＳＯＣ、前記風速予測値に対応する時刻における実際の風速値に対する前記風速予測値の偏差、前記ＷＦ予測出力に対応する時刻における実際の前記ウィンドファームの出力総和に対する前記ＷＦ予測出力の偏差の少なくとも一つである。
【０００９】
上記風力発電システムの制御装置によれば、風速予測値の信頼度を示す予測信頼度指標に基づいて、ＷＦ現在出力とＷＦ予測出力との充放電量の目標値への寄与率を変化させることによって蓄電池による無駄な充放電を回避できる。よって、風速の予測外れに起因したＳＯＣの変動を小さくでき、蓄電池の容量削減が図れる。
【００１０】
幾つかの実施形態では、現在における前記ウィンドファームの出力総和であるＷＦ現在出力を取得するためのＷＦ現在出力取得部をさらに備え、前記充放電目標決定部は、前記予測信頼度指標が第１設定範囲を逸脱したとき、前記ＷＦ予測出力の寄与率をゼロとし、前記ＷＦ現在出力に基づいて前記目標値を決定するように構成される。
このように、予測信頼度指標が第１設定範囲を逸脱して、風速予測結果が信頼性を欠いていると判断できる場合には、実際のウィンドファームの出力総和であるＷＦ現在出力に乗り換えて蓄電池の充放電を制御する（即ち、ＷＦ予測出力の寄与率をゼロとして蓄電池の充放電制御にはＷＦ予測出力を関与させない）ことにより、風速の予測外れに起因したＳＯＣの変動を抑制できる。
【００１１】
幾つかの実施形態では、前記充放電目標決定部は、前記第１設定範囲に含まれ且つ前記第１設定範囲よりも狭い第２設定範囲に前記予測信頼度指標が収まるとき、前記ＷＦ現在出力の寄与率をゼロとし、前記ＷＦ予測出力に基づいて前記目標値を決定するように構成される。
このように、予測信頼度指標が第２設定範囲に収まって、明らかに風速予測結果に信頼性があると判断できる場合には、風速予測を信頼して蓄電池の充放電を制御する（即ち、ＷＦ現在出力の寄与率をゼロとして、蓄電池の充放電制御にＷＦ予測出力を積極的に関与させる）ことによって、蓄電池の容量削減効果を大きく享受できる。
【００１２】
幾つかの実施形態では、前記充放電目標決定部は、前記ＷＦ予測出力をＰｆｕｔｕｒｅとし、前記ＷＦ現在出力をＰｐｒｅｓｅｎｔとし、前記ＷＦ予測出力の寄与率をＧとしたとき、積（１−Ｇ）×Ｐｐｒｅｓｅｎｔと積Ｇ×Ｐｆｕｔｕｒｅの和である加重平均出力Ｐａｖｅを算出するための加重平均出力算出部と、前記風力発電システム全体としての出力目標値Ｐｔａｒｇｅｔが得られるように前記加重平均出力Ｐａｖｅを平滑化するための平滑化フィルタと、前記出力目標値Ｐｔａｒｇｅｔと前記ＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔとの差分から前記目標値を算出するための目標値算出部とを含む。
上述のようにＷＦ予測出力の寄与率は風速予測の信頼度を反映するＳＯＣに基づいて変化せしめられるため、寄与率を用いて求められる加重平均出力Ｐａｖｅにも風速予測の信頼度が反映される。そのため、加重平均出力Ｐａｖｅを平滑化して得られる風力発電システム全体としての出力目標値Ｐｔａｒｇｅｔと、現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔとの差分から蓄電池の充放電量の目標値を求めることで、風速予測の信頼度を考慮した蓄電池の充放電制御が可能になる。よって、ＳＯＣの変動を小さくできるので、蓄電池の容量を低減することが可能となる。
【００１３】
幾つかの実施形態では、前記充放電目標決定部は、前記予測信頼度指標をＸ（％）とし、前記ＷＦ予測出力の寄与率をＧとしたとき、Ｘ≦Ｘｔｈ１の範囲でＧ＝０であり、Ｘｔｈ１＜Ｘ≦Ｘｔｈ２の範囲でＧ＝（Ｘ−Ｘｔｈ１）／（Ｘｔｈ２−Ｘｔｈ１）であり、Ｘｔｈ２＜Ｘ≦Ｘｔｈ３の範囲でＧ＝１であり、Ｘｔｈ３＜Ｘ≦Ｘｔｈ４の範囲でＧ＝（Ｘｔｈ４−Ｘ）／（Ｘｔｈ４−Ｘｔｈ３）であり、Ｘｔｈ４＜Ｘの範囲でＧ＝０となるように前記目標値を決定するように構成される。
予測信頼度指標がＸ≦Ｘｔｈ１及びＸｔｈ４＜Ｘの範囲にあり、明らかに風速予測結果が信頼性を欠いていると判断できる場合には、ＷＦ現在出力に乗り換えて蓄電池の充放電を制御することにより、風速の予測外れに起因したＳＯＣの変動を抑制できる。また、予測信頼度指標がＸｔｈ２＜Ｘ≦Ｘｔｈ３の範囲にあり、明らかに風速予測結果に信頼性があると判断できる場合には、風速予測を信頼して蓄電池の充放電を制御することによって蓄電池の容量削減効果を大きく享受できる。さらに、これらの間の範囲に該当するＸｔｈ１＜Ｘ≦Ｘｔｈ２及びＸｔｈ３＜Ｘ≦Ｘｔｈ４の範囲では、風速予測の信頼度（寄与率）に応じて両方の要素を加味することで、蓄電池の充放電を適切に制御できる。
【００１４】
幾つかの実施形態では、前記風速予測値取得部は、気象予測情報に基づく第１風速予測値と、各々の前記風力発電装置の前方位置における風速を計測可能な前方風速計の計測結果に基づく第２風速予測値とから、前記風速予測値を算出するように構成される。
一般的に、気象予測は前方風速結果に比べて予測精度に劣るものの、ウィンドファームの広範囲に亘る予測値を遠い将来まで取得可能である。そこで、気象予測情報と前方風速計の計測結果との両方を考慮して、蓄電池の充放電量の目標値を算出するための風速を予測することで、風速の予測精度を向上させることができ、よって蓄電池の電池容量削減効果を向上させることができる。
【００１５】
幾つかの実施形態では、前記風速予測値取得部は、気象予測情報に基づく第１風速予測値を前記風速予測値として取得するように構成され、上記制御装置は、各々の前記風力発電装置の前方位置における風速を計測可能な前方風速計の計測結果に基づく第２風速予測値と前記第１風速予測値とを比較して、前記第１風速予測値の前記第２風速予測値に対する誤差が許容範囲内であるか否かを判定するための風速予測誤差判定部をさらに備え、前記充放電目標決定部は、前記風速予測誤差判定部によって前記誤差が許容範囲を超えたと判定されたとき、前記ＷＦ予測出力の寄与率を減少させるように構成される。
このように、気象予測情報に基づく第１風速予測値と前方風速計の計測結果に基づく第２風速予測値とを比較することによって、予測が外れたことの影響がＳＯＣの変動として現れる前に予測外れを察知し、ＷＦ予測出力の寄与率を事前に減少させることが可能になる。これにより、第１風速予測値の予測外れに起因したＳＯＣの変動を効果的に抑制できる。
【００１６】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電システムは、
蓄電池と、
少なくとも一つの風力発電装置を含むウィンドファームと、
風速予測値を取得するための風速予測値取得部と、
前記風速予測値に対応する前記ウィンドファームの出力総和であるＷＦ予測出力を算出するためのＷＦ予測出力算出部と、
前記風速予測値の信頼度を示す予測信頼度指標を取得するための指標取得部と、
前記風力発電システム全体の出力が平滑化されるように前記蓄電池の充放電量の目標値を決定するための充放電目標決定部と、
前記目標値に基づいて前記蓄電池を制御するための蓄電池制御部とを備え、
前記充放電目標決定部は、前記予測信頼度指標に基づいて、前記ＷＦ予測出力の前記目標値への寄与率を変化させるように構成される。
【００１７】
上記風力発電システムによれば、風速予測値の信頼度を示す予測信頼度指標に基づいて、ＷＦ現在出力とＷＦ予測出力との充放電量の目標値への寄与率を変化させることによって蓄電池による無駄な充放電を回避できる。よって、風速の予測外れに起因したＳＯＣの変動を小さくでき、蓄電池の容量削減が図れる。
【００１８】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電システムの制御方法は、
少なくとも一つの風力発電装置を含むウィンドファームと蓄電池とを備える風力発電システムの制御方法であって、
風速予測値を取得する風速予測値取得ステップと、
前記風速予測値に対応する前記ウィンドファームの出力総和であるＷＦ予測出力を算出するＷＦ予測出力算出ステップと、
前記風速予測値の信頼度を示す予測信頼度指標を取得するための指標取得ステップと、
前記風力発電システム全体の出力が平滑化されるように前記蓄電池の充放電量の目標値を決定する充放電目標決定ステップと、
前記目標値に基づいて前記蓄電池を制御する蓄電池制御ステップとを備え、
前記充放電目標決定ステップでは、前記予測信頼度指標に基づいて、前記ＷＦ予測出力の前記目標値への寄与率を変化させる。
【００１９】
上記風力発電システムの制御方法によれば、風速予測値の信頼度を示す予測信頼度指標に基づいて、ＷＦ現在出力とＷＦ予測出力との充放電量の目標値への寄与率を変化させることによって蓄電池による無駄な充放電を回避できる。よって、風速の予測外れに起因したＳＯＣの変動を小さくでき、蓄電池の容量削減が図れる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、風速予測値の信頼度を示す予測信頼度指標に基づいて、ＷＦ現在出力とＷＦ予測出力との充放電量の目標値への寄与率を変化させることによって蓄電池による無駄な充放電を回避できる。よって、風速の予測外れに起因したＳＯＣの変動を小さくでき、蓄電池の容量削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る風力発電システムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における充放電目標値の算出を行うためのロジックを示すブロック図である。
【図３】予測信頼度テーブルの一例を示すグラフである。
【図４】一実施形態に係る予測信頼度ゲイン決定部を示すブロック図である。
【図５】（ａ）は風速を示すグラフで、（ｂ）は出力及び充放電量を示すグラフで、（ｃ）はＳＯＣを示すグラフである。
【図６】気象予測情報及び前方風速計情報を説明する図である。
【図７】風速の補正方法を説明するためのグラフである。
【図８】他の実施形態に係る制御装置の構成図である。
【図９】他の実施形態における充放電目標値の算出を行うためのロジックを示すブロック図である。
【図１０】（Ａ）は第１風速予測値のみを利用した出力目標値を示すグラフで、（Ｂ）は第１風速予測値および第２風速予測値を組み合わせて利用した出力目標値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、実施形態として以下に記載され、あるいは、実施形態として図面で示された構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２３】
図１は本発明の一実施形態に係る風力発電システムの全体構成を示す図である。
同図に示すように、風力発電システム１は、少なくとも一つの風力発電装置３（３ａ，３ｂ）を含むウィンドファーム２と、少なくとも一つの蓄電池１０と、蓄電池１０の充放電量の目標値を決定するための制御装置３０とを備えている。
【００２４】
風力発電装置３（３ａ，３ｂ）は、風を受けて回転するロータ４（４ａ，４ｂ）の回転エネルギーを電力に変換する発電機５（５ａ，５ｂ）を有する。風力発電装置３は系統（グリッド）１００に連系されており、発電機５において生成された電力は主にグリッド１００に供給されるようになっている。また、風力発電装置３は蓄電池１０にも接続されており、風力発電システム１の出力変動抑制の観点から、風力発電装置３による出力が過剰な場合には風力発電装置３の出力の一部を蓄電池１０に充電し、風力発電装置３による出力が不足な場合には蓄電池１０から放電するようになっている。なお、風力発電装置３（３ａ，３ｂ）には、それぞれ、風力発電装置３の出力を制御するための風車制御部２０（２０ａ，２０ｂ）が設けられてもよい。
【００２５】
蓄電池１０は、充放電可能な構成を有し、主に風力発電装置３からの電力によって充電される。また、蓄電池１０から放電された電力はグリッド１００に送電される。蓄電池１０には、充放電を制御するための蓄電池制御部２２が設けられてもよい。この場合、蓄電池制御部２２は、蓄電池１０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を検出し、ＳＯＣに基づいて蓄電池１０の充放電を制御することによって、風力発電システム１全体の出力変動を抑制するようになっていてもよい。ここで、ＳＯＣは、電池の充電状態を示す指標であり、０％で蓄電池１０が空状態を示し、１００％で満充電状態を示す。なお、各々の蓄電池１０は、一つの蓄電池ユニットから構成されてもよいし、複数の蓄電池ユニットが直列に接続されて構成されてもよい。
【００２６】
一実施形態において、風力発電装置３（３ａ，３ｂ）は、各風力発電装置３から出力される交流電力を送電する送電ライン７（７ａ，７ｂ）に接続される。各送電ライン７（７ａ，７ｂ）には、それぞれ、変圧器６（６ａ，６ｂ）が設けられてもよい。送電ライン７はウィンドファーム２全体から出力される交流電力を送電する送電ライン８に接続される。さらに、送電ライン８は、送電ライン１５に接続される。送電ライン１５は、風力発電システム１全体から出力される交流電力をグリッド１００へ送電する送電ライン１６に接続される。送電ライン１６には変圧器１７が設けられてもよい。一方、蓄電池１０は、直流−交流変換器１２を介して送電ライン１４に接続され、送電ライン１４は送電ライン１５に接続される。送電ライン１４には変圧器１３が設けられてもよい。また、蓄電池１０と直流−交流変換器１２との間には、双方向電力変換器１１が設けられてもよい。双方向電力変換器１１は、スイッチング動作により、蓄電池１０を放電させてグリッド１００へ出力する機能と、ウィンドファーム２からの電力を蓄電池１０へ充電する機能とを有する。
そして、風力発電装置３で生成された交流電力は、送電ライン７，８，１５，１６を介してグリッド１００へ送電される。風力発電装置３による出力が過剰な場合には、風力発電装置３で生成された交流電力の一部は、送電ライン７，８，１５，１４を介して蓄電池１０へ送電される。風力発電装置３から送電される交流電力は、直流−交流変換器１２で直流電力に変換されて蓄電池１０に充電される。逆に、風力発電装置３による出力が不足する場合には、蓄電池１０に充電された電力を放電し、放電された直流電力は直流−交流変換器１２で交流電力に変換され、送電ライン１４，１５，１６を介してグリッド１００へ送電される。
なお、風力発電装置３及び蓄電池１０とグリッド１００とを接続する各送電ラインは上記構成に限定されるものではない。
【００２７】
制御装置３０は、風速予測値を取得するための風速予測値取得部３６と、風速予測値の信頼度を示す予測信頼度指標を取得するための指標取得部３２と、風速予測値に対応するウィンドファーム２の出力総和であるＷＦ予測出力を算出するためのＷＦ予測出力算出部３８と、蓄電池１０の充放電量の目標値を決定するための充放電目標決定部４０とを備える。なお、制御装置３０は、ウィンドファーム２の出力総和であるＷＦ現在出力を取得するためのＷＦ現在出力取得部３４をさらに備えていてもよい。
【００２８】
指標取得部３２は、風速予測値の信頼度を示す予測信頼度指標を連続的又は定期的に取得するように構成されている。
ここで、予測信頼度指標は、例えば、各々の蓄電池１０のＳＯＣ、風速偏差（風速予測値に対応する時刻における実際の風速値に対する風速予測値の偏差）、電力偏差（ＷＦ予測出力に対応する時刻における実際のウィンドファーム２の出力総和に対するＷＦ予測出力の偏差）であり、これらのうち少なくとも一つを含んでいてもよい。
一実施形態では、指標取得部３２は、少なくとも蓄電池１０のＳＯＣを予測信頼度指標として蓄電池制御部２２から受け取るように構成される。
【００２９】
ＷＦ現在出力取得部３４は、ウィンドファーム２の現在の出力総和であるＷＦ現在出力を取得するように構成されている。ここで、ウィンドファーム２が複数の風力発電装置３を含む場合、例えば、各発電機３毎に出力を取得して、各出力からウィンドファーム２全体の出力総和を算出してもよいし、複数の風力発電装置３が接続される送電ライン８にてウィンドファーム２全体の出力総和を検出してもよい。
【００３０】
風速予測値取得部３６は、各風力発電装置３における将来の風速予測値を取得するように構成されている。例えば、風速予測値は、気象情報から取得してもよいし、前方風速計の計測結果から取得してもよい。
【００３１】
ＷＦ予測出力算出部３８は、風速予測値取得部３６で取得された風速予測値に対応するウィンドファーム２の出力総和であるＷＦ予測出力を算出するように構成されている。例えば、ＷＦ予測出力算出部３８は、各々の風力発電装置３に対して定まっている風速−出力の相関関係に基づき、各々の風力発電装置３に関する風速予測値から各風力発電装置３の出力を予測し、これら予測値を合算することでＷＦ予測出力を算出してもよい。
なお、典型的な風力発電装置では、風速−出力の相関関係が一義的に定まる。例えば、風力発電装置３が可変速制御される場合、風速に応じてロータ４の回転数が決定されるので、風速予測値に対して一義的に出力が定まる。
【００３２】
充放電目標決定部４０は、必要に応じて、ＷＦ予測出力算出部３８で算出されたＷＦ予測出力を考慮して、風力発電システム１全体の出力が平滑化されるように蓄電池１０の充放電量の目標値を決定するように構成されている。
ここで、風速予測値のみに依存して蓄電池１０の充放電量を決定すると、風速予測値が実際の風速から大きく外れた場合に、蓄電池１０では無駄な充放電が行われることとなり、ＳＯＣの変動が大きくなってしまう。蓄電池１０の容量は、ＳＯＣの変動を吸収可能な容量とする必要があるので、風速予測値が実際の風速から大きく外れた場合におけるＳＯＣの変動が大きいと、これに対応可能な大容量の蓄電池１０を採用せざるを得ず、コストの増大を招いてしまう。
そこで、充放電目標決定部４０は、指標取得部３２で取得した予測信頼度指標に基づいて、ＷＦ予測出力の前記目標値への寄与率を変化させる。すなわち、充放電目標決定部４０では、風速予測結果の信頼度を示す予測信頼度指標に基づいて、ＷＦ予測出力の充放電量の目標値への寄与率を変化させることによってＳＯＣの変動を小さくするようになっている。
【００３３】
図２を参照して、一実施形態における充放電目標値の算出を行うための具体的なロジックを説明する。なお、図２は本発明の一実施形態における充放電目標値の算出を行うためのロジックを示すブロック図である。
図２に示すように、一実施形態において、充放電目標決定部４０は、予測信頼度ゲイン決定部４０２と、加重平均出力算出部４０４と、平滑化フィルタ４０６と、目標値算出部４０８とを有している。
【００３４】
予測信頼度ゲイン決定部４０２は、予測信頼度指標に応じて、充放電目標値に対するＷＦ予測出力の寄与率を示す予測信頼度ゲインＧを決定するように構成される。なお、予測信頼度指標と予測信頼度ゲインＧとの相関は、例えば、平滑化フィルタ４０６の時定数、風速予測の時間、電池使用範囲等に基づいて設定してもよい。あるいは、予測信頼度指標と予測信頼度ゲインＧとの相関は、例えば、過去の予測データと実測データの相関を用いた回帰分析、又はニューラルネットワーク等のアルゴリズムを用いて、確率統計的に決定してもよい。なお、予測信頼度ゲイン決定部４０２の具体的な構成例については後述する。
加重平均出力算出部４０４は、予測信頼度ゲイン決定部４０２で決定された予測信頼度ゲインＧを用いて、ＷＦ予測出力ＰｆｕｔｕｒｅとＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔとの加重平均を算出する。具体的には、加重平均出力算出部４０４は、積（１−Ｇ）×Ｐｐｒｅｓｅｎｔと積Ｇ×Ｐｆｕｔｕｒｅの和である加重平均出力Ｐａｖｅを算出する。この場合、加重平均出力Ｐａｖｅは、予測信頼度ゲインＧが１に近づくほどＷＦ予測出力Ｐｆｕｔｕｒｅに近い値となり、予測信頼度ゲインＧが０に近づくほどＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔに近い値となる。なお、風速予測値取得部３６は、予測風速に対応したＷＦ予測出力Ｐｆｕｔｕｒｅが設定された予測出力テーブルを用いて、風速予測値からＷＦ予測出力Ｐｆｕｔｕｒｅを取得してもよい。
平滑化フィルタ４０６は、ＷＦ予測出力ＰｆｕｔｕｒｅとＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔとの加重平均出力Ｐａｖｅを平滑化して、風力発電システム１全体の出力目標値（合成出力目標）Ｐｔａｒｇｅｔを取得するように構成される。平滑化フィルタ４０６は、例えば、充放電制御の一次遅れ、目標値取得期間内の移動平均、グリッド側で規定される出力変化レート（ランプレート）による変化率制限等を含むように構成されてもよい。なお、平滑化フィルタ４０６として、風力発電システム１の出力目標値Ｐｔａｒｇｅｔをグリッド側から指定されるランプレート以下に制限する構成を採用すれば、ランプレートの要求を満たしながら、風力発電システム１の出力変動を抑制するための蓄電池制御を行える。目標値算出部４０８は、例えば減算器により構成され、平滑化フィルタ４０６で求められた風力発電システム１全体の出力目標値Ｐｔａｒｇｅｔと、ＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔとの差分を算出して、蓄電池１０の充放電目標値を算出する。ここで算出された充放電目標値は、蓄電池制御部２２への指令値として蓄電池制御部２２へ送られる。
【００３５】
なお、図２に示す例示的な実施形態では、蓄電池１０の充放電制御の基礎となるパラメータである加重平均出力Ｐａｖｅは、予測信頼度ゲインＧを用いたＷＦ予測出力ＰｆｕｔｕｒｅとＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔとの加重平均によって算出されるが、加重平均出力Ｐａｖｅは少なくともＷＦ予測出力Ｐｆｕｔｕｒｅを因子とした加重平均であればよい。
例えば、気象予測情報に基づく第１風速予測値に対応するウィンドファーム２の出力総和である第１ＷＦ予測出力Ｐ１ｆｕｔｕｒｅをＷＦ予測出力Ｐｆｕｔｕｒｅとして用いる場合、このＷＦ予測出力Ｐｆｕｔｕｒｅ（＝第１ＷＦ予測出力Ｐ１ｆｕｔｕｒｅ）と、後述の前方風速計５０（図６参照）により取得される第２風速予測値に対応するウィンドファーム２の出力総和である第２ＷＦ予測出力Ｐ２ｆｕｔｕｒｅとの加重平均によって加重平均出力Ｐａｖｅを算出してもよい。
【００３６】
上記構成を有する制御装置３０によれば、予測度信頼度ゲインＧは風速予測の信頼度を反映する予測信頼度指標に基づいて決定されるため、予測信頼度ゲインＧを用いて求められる加重平均出力Ｐａｖｅにも風速予測の信頼度が反映される。そのため、加重平均出力Ｐａｖｅを平滑化して得られる風力発電システム１全体としての出力目標値Ｐｔａｒｇｅｔと、現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔとの差分から蓄電池１０の充放電量の目標値を求めることで、風速予測の信頼度を考慮した蓄電池１０の充放電制御が可能になる。よって、蓄電池１０のＳＯＣの変動を小さくできるので、蓄電池の容量を削減することが可能となる。
【００３７】
一実施形態において、充放電目標決定部４０は、予測信頼度指標が第１設定範囲を逸脱したとき、ＷＦ予測出力の寄与率をゼロ（例えば予測信頼度ゲインＧ＝０）とし、ＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔに基づいて蓄電池１０の充放電目標値を決定するように構成される。
このように、予測信頼度指標が第１設定範囲を逸脱して、明らかに予測がずれていると判断できる場合には、実際のウィンドファーム２の出力総和であるＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔに乗り換えて蓄電池１０の充放電を制御することにより、風速の予測外れに起因したＳＯＣの変動を抑制できる。
【００３８】
この場合、充放電目標決定部４０は、予測信頼度指標が第１設定範囲に含まれ且つ第１設定範囲よりも狭い第２設定範囲に収まるとき、ＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔの寄与率をゼロ（予測信頼度ゲインＧ＝１）とし、ＷＦ予測出力Ｐｆｕｔｕｒｅに基づいて蓄電池１０の充放電目標値を決定するように構成されてもよい。
このように、予測信頼度指標が充放電目標値に対する第２設定範囲に収まって、明らかに風速予測の誤差が小さいと判断できる場合には、風速予測を信頼して蓄電池１０の充放電を制御することによって、蓄電池１０の容量削減効果を大きく享受できる。
【００３９】
他の実施形態において、充放電目標決定部４０は図３に示す予測信頼度テーブルを含み、この予測信頼度テーブルを用いて予測信頼度ゲインＧを決定してもよい。なお、図３は予測信頼度テーブルの一例を示すグラフである。
ここでは、予測信頼度指標をＸとし、ＷＦ予測出力の寄与率である予測信頼度ゲインをＧとしている。また、予測信頼度指標の値であるＸｔｈ１，Ｘｔｈ２，Ｘｔｈ３，Ｘｔｈ４は、Ｘｔｈ１＜Ｘｔｈ２＜Ｘｔｈ３＜Ｘｔｈ４の関係を有する。
図３に示すように、予測信頼度テーブルにおける予測信頼度ゲインＧと予測信頼度指標は、以下の関係を有する。
Ｘ≦Ｘｔｈ１またはＸｔｈ４＜Ｘの範囲である場合、すなわち予測信頼度指標が第１設定範囲を逸脱したとき、予測信頼度ゲインＧ＝０である。
Ｘｔｈ２＜Ｘ≦Ｘｔｈ３の範囲である場合、すなわち予測信頼度指標が第１設定範囲に含まれ且つ第１設定範囲よりも狭い第２設定範囲に収まるとき、予測信頼度ゲインＧ＝１である。
Ｘｔｈ１＜Ｘ≦Ｘｔｈ２の範囲である場合、Ｇ＝（Ｘ−Ｘｔｈ１）／（Ｘｔｈ２−Ｘｔｈ１）である。また、Ｘｔｈ３＜Ｘ≦Ｘｔｈ４の範囲である場合、Ｇ＝（Ｘｔｈ４−Ｘ）／（Ｘｔｈ４−Ｘｔｈ３）である。
このように設定された予測信頼度テーブルを用いて予測信頼度ゲインＧを決定することにより、蓄電池１０の充放電を適切に制御できる。
【００４０】
すなわち、予測信頼度指標がＸ≦Ｘｔｈ１及びＸｔｈ４＜Ｘの範囲にあり、明らかに予測がずれていると判断される場合には、ＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔに乗り換えて蓄電池１０の充放電を制御することにより、風速の予測外れに起因したＳＯＣの変動を抑制できる。また、予測信頼度指標がＸｔｈ２＜Ｘ≦Ｘｔｈ３の範囲にあり、明らかに誤差が小さいと判断される場合には、ＷＦ予測出力Ｐｆｕｔｕｒｅを信頼して蓄電池１０の充放電を制御することによって蓄電池１０の容量削減効果を大きく享受できる。さらに、これらの間の範囲に該当するＸｔｈ１＜Ｘ≦Ｘｔｈ２及びＸｔｈ３＜Ｘ≦Ｘｔｈ４の範囲では、風速予測の信頼度（寄与率）に応じて、ＷＦ予測出力Ｐｆｕｔｕｒｅ及びＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔの両方の要素を加味することで、蓄電池１０の充放電を適切に制御できる。
【００４１】
なお、図３に示す例示的な実施形態では一つの予測信頼度指標に基づいて予測信頼度ゲインＧが決定されるが、予測信頼度ゲイン決定部４０２は複数種類の予測信頼度指標に基づいて予測信頼度ゲインＧを決定してもよい。
図４は、一実施形態に係る予測信頼度ゲイン決定部４０２のブロック図である。同図に示すように、蓄電池１０のＳＯＣ、風速偏差及び電力偏差という３種類の予測信頼度指標を予測信頼度ゲイン決定部４０２に入力し、予測信頼度ゲイン決定部４０２において、これら３種類の予測信頼度指標に基づいて予測信頼度ゲインＧを決定してもよい。この際、各々の予測信頼度指標に基づき予測信頼度テーブル４１１，４１２，４１３を用いて３種類の予測信頼度ゲインＧ１，Ｇ２，Ｇ３を求め、切換部４１４によって、予測信頼度ゲインＧ１，Ｇ２，Ｇ３から一つの予測信頼度ゲインＧを選択するようになっていてもよい。
あるいは、他の実施形態において、複数種類の予測信頼度指標のそれぞれに基づいて予測信頼度テーブルを用いて求められる予測信頼度ゲインＧｉ（ｉは２以上ｎ以下の整数）を重み付け加算して予測信頼度ゲインＧ（＝ａ１×Ｇ１＋…ａｉ×Ｇｉ）を求めてもよい。このように、複数の予測信頼度指標を考慮して予測信頼度ゲインＧを算出すれば、風速予測の信頼度をより適切に反映した予測信頼度ゲインＧが得られる。
【００４２】
図５を参照して、本実施形態に係る風力発電システム１の制御を行った場合のＳＯＣの容量削減効果について説明する。図５では、予測信頼度指標としてＳＯＣを用いた場合を例示している。なお、図５（ａ）は風速を示すグラフで、（ｂ）は出力及び充放電量を示すグラフで、（ｃ）はＳＯＣを示すグラフである。なお、図５（ａ）では一例として、３０分後の予測風速値を取得した場合を示している。また、図５（ｂ）及び（ｃ）では、実施例として上記したようにＷＦ現在出力とＷＦ予測出力の両方を加味して算出される風力発電システム１の出力目標値（実施例）と、その出力目標値に沿って充放電制御した場合のＳＯＣ（実施例）とを示すとともに、比較例としてＷＦ予測出力のみを用いて算出される風力発電システム１の出力目標値（比較例）と、その出力目標値に沿って充放電制御した場合のＳＯＣ（比較例）とを示す。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、予測風速は３０分後の風速を予測しているので、予測風速を３０分後にずらした曲線が実際の風速の曲線と略一致していれば、予測風速値の信頼度は高いと言える。図５（ａ）に示す例では、領域２００の直前において予測風速は低下する傾向を示しているのに対し、実際には、領域２００内において風速は実際には低下せず、むしろ大きく上昇している。すなわち、領域２００内における実際の風速は風速予測結果とは不一致であるので、この領域２００では予測風速値の信頼度が低いこととなる。
図５（ｂ）に示すように、ウィンドファーム２で生成される電力はロータ４で抽出された風エネルギーの量によって決まるから、ＷＦ現在出力は実際の風速に対応して変動する。基本的には、ＷＦ現在出力は風速が上昇すれば増大し、風速が低下すれば減少する。ここで、図５（ａ）に示す領域２００において、風速予測結果によれば風速が低下することが予想されていたため比較例では、ウィンドファーム２での発電出力は上昇しないと見込んで、風力発電システム１の出力目標値Ｐｔａｒｇｅｔを低く維持することになる。そのため、ウィンドファーム２の出力を制限しない限り、出力目標値（比較例）に対してウィンドファーム２の出力が過剰となり、蓄電池１０に、より多く充電する必要が生じる。その結果、蓄電池１０のＳＯＣ（比較例）は大幅に増加する。
一方、実施例では、蓄電池１０のＳＯＣが第１設定範囲の上限値であるＸｔｈ３を超えた時刻Ｔ１で、風速予測値が外れていると判断し、時刻Ｔ１以降はＷＦ現在出力を用いた蓄電池制御に部分的に切り替える。そうすると、ＷＦ現在出力は上昇していることから、風力発電システム１の出力目標値Ｐｔａｒｇｅｔ（実施例）は増加する。これにより、ウィンドファーム２での発電出力に応じて風力発電システム１から適量の電力が出力されるので、風速予測外れに起因したＳＯＣ（実施例）の大幅な増加を抑制することができる。そして、蓄電池１０のＳＯＣがＸｔｈ３を下回った時刻Ｔ２で、予測風速値から算出されるＷＦ予測出力に基づいた蓄電池制御に戻す。
【００４４】
以上説明したように、上述の実施形態によれば、風速予測結果の信頼度を反映する予測信頼度指標に基づいてＷＦ現在出力とＷＦ予測出力との充放電量の目標値への寄与率を変化させることによって、蓄電池１０による無駄な充放電を回避できるのでＳＯＣの変動を小さくでき、蓄電池１０の容量削減が図れる。
【００４５】
また、風力発電システム１は、上記した構成に加えて、以下の構成をさらに備えていてもよい。なお、風力発電システム１の各部位は、図１と同一の符号を用いて説明する。
図６に示すように、一実施形態において、風速予測値取得部３６は、気象予測情報に基づく第１風速予測値と、前方風速計５０の計測結果に基づく第２風速予測値とから、風速予測値を算出するように構成される。なお、図６は気象予測情報及び前方風速計情報を説明する図である。
ここで、前方風速計５０は、各々の風力発電装置３の前方位置の風速予測点３０２における風速を計測可能な構成を有し、例えば、ライダー（ＬＩＤＡＲ：Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）と称される計測器が用いられる。ライダーとは、レーザ光を遠隔前方の風速予測点３０２に照射し、該風速予測点３０２における大気中のエアロゾルからの散乱光を検出し、レーザ光と散乱光の周波数のずれ（ドップラーシフト）から風速予測点３０２における風速を計測する装置である。なお、前方風速計５０は、風力発電装置３に取り付けられてもよいし、ウィンドファーム２に設置された観測用マストに取り付けられてもよい。また、前方風速計５０は各風力発電装置３にそれぞれ設けられてもよいし、複数の風力発電装置３から選択された幾つかの風力発電装置３にのみ設けられてもよい。
【００４６】
一般的に、気象予測では、ウィンドファーム２全体を含む広域の気象予測エリア３００における風速分布を予測可能であるとともに、例えば現在を基準として３０分後の時点から現在を基準として２４時間後の時点に亘る長期的な風速予測が可能である。これに対して、前方風速計５０は、風力発電装置３の前方位置の風速を高精度に予測可能であるとともに、数秒から数分後の短期的な風速予測が可能である。
【００４７】
そこで、図７に示すように、気象予測情報から取得された風速予測値を、前方風速計５０の計測結果を用いて補正してもよい。なお、図７は風速の補正方法を説明するためのグラフである。例えば、気象予測情報から取得された風速予測値と、前方風速計５０の計測結果との差が、予め設定された閾値よりも大きい場合には、前方風速計５０の計測結果が優先されるように風速予測値を補正した風速補正値を取得する。
このように、気象予測情報と前方風速計５０の計測結果との両方を考慮して、蓄電池１０の充放電量の目標値を算出するための風速を予測することで、風速の予測精度を向上させることができ、よって蓄電池１０の電池容量削減効果を向上させることができる。
【００４８】
さらに、一実施形態では、図８に示すように、風力発電システム１の制御装置３０は、気象予測情報に基づく第１風速予測値の信頼性の有無を判定するための風速予測誤差判定部４２をさらに備える構成とする。
【００４９】
図８に示すように、風速予測値取得部３６は、気象予測情報に基づく第１風速予測値を前記風速予測値として取得するように構成されている。
風速予測誤差判定部４２は、前方風速計５０（図６参照）の計測結果に基づく第２風速予測値と、気象予測情報に基づく第１風速予測値とを比較して、第１風速予測値の第２風速予測値に対する誤差が許容範囲内であるか否かを判定する。
充放電目標決定部４０は、風速予測誤差判定部４２の判定結果に基づいて、ＷＦ予測出力算出部３８で算出されるＷＦ予測出力の充放電目標値への寄与率を変化させる。すなわち、風速予測誤差判定部４２によって第１風速予測値の第２風速予測値に対する誤差が許容範囲を超えたと判定されたとき、ＷＦ予測出力の寄与率を減少させ、その代わりに、例えばＷＦ現在出力の寄与率を増大させる。
一実施形態では、充放電目標決定部４０は、図２で示す構成に加えて、予測信頼度ゲイン決定部４０２で決定された信頼度ゲインＧを風速予測誤差判定部４２の判定結果に基づいて補正する予測信頼度ゲイン補正部をさらに有しており、該予測信頼度ゲイン補正部を用いて、風速予測誤差判定部４２によって第１風速予測値の第２風速予測値に対する誤差が許容範囲を超えたと判定されたときに予測信頼度ゲインＧを減少させてもよい。
【００５０】
このように、気象予測情報に基づく第１風速予測値と前方風速計５０の計測結果に基づく第２風速予測とを比較することによって、予測が外れたことの影響がＳＯＣの変動として現れる前に予測外れを察知し、ＷＦ予測出力の寄与率を減少させることができる。これにより、第１風速予測値の予測外れに起因したＳＯＣの変動を効果的に抑制できる。
【００５１】
また、制御装置３０において、風力発電システム１の長期的な運用計画を立案する際には、長期予測が可能な気象予測結果（第１風速予測値）を用いて風力発電システム１の出力目標値を算出し、蓄電池１０の充放電計画を立てる一方で、風力発電システム１の短期的な制御は、高精度で風速予測が可能な前方風速計５０の計測結果（第２風速予測値）を用いて風力発電システム１の出力目標値を算出し、蓄電池１０の充放電指令を出力してもよい。
図９は、一実施形態における充放電目標値の算出を行うためのロジックを示すブロック図である。同図に示す例示的な実施形態では、制御装置３０は、風速予測誤差判定部４２において第１風速予測値の第２風速予測値に対する誤差が許容範囲内であると判定された場合、気象予測情報に基づく第１風速予測値から得られる第１ＷＦ予測出力Ｐ１ｆｕｔｕｒｅを用いて、図２と同様のロジックにより蓄電池１０の充放電目標値を決定するようになっている。すなわち、加重平均出力算出部４０４において、予測信頼度ゲイン決定部４０２で予測信頼度指標に基づいて決定された予測信頼度ゲインＧを用い、第１ＷＦ予測出力Ｐ１ｆｕｔｕｒｅと、ＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔとの加重平均から加重平均出力Ｐａｖｅを求める。そして、加重平均出力Ｐａｖｅを平滑化フィルタ４０６で平滑化処理して得られる出力目標値ＰｔａｒｇｅｔとＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔとの差分から蓄電池１０の充放電目標値を決定する。
これに対し、風速予測誤差判定部４２において第１風速予測値の第２風速予測値に対する誤差が許容範囲を超えたと判定された場合、制御装置３０は、第１風速予測値から得られる第１ＷＦ予測出力Ｐ１ｆｕｔｕｒｅに替えて、前方風速計５０の計測結果（第２風速予測値）から得られる第２ＷＦ予測出力Ｐ２ｆｕｔｕｒｅを用いて蓄電池１０の充放電目標値を決定する。すなわち、加重平均出力算出部４０４において、予測信頼度ゲイン決定部４０２で予測信頼度指標に基づいて決定された予測信頼度ゲインＧを用い、第２ＷＦ予測出力Ｐ２ｆｕｔｕｒｅと、ＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔとの加重平均から加重平均出力Ｐａｖｅを求める。そして、加重平均出力Ｐａｖｅを平滑化フィルタ４０６で平滑化処理して得られる出力目標値ＰｔａｒｇｅｔとＷＦ現在出力Ｐｐｒｅｓｅｎｔとの差分から蓄電池１０の充放電目標値を決定する。
なお、風速予測誤差判定部４２の判定結果に基づく第１ＷＦ予測出力Ｐ１ｆｕｔｕｒｅと第２ＷＦ予測出力Ｐ２ｆｕｔｕｒｅとの切り換えは、図９に示すように切換器によって行ってもよい。
【００５２】
図１０（Ａ）は第１風速予測値のみを利用した出力目標値を示すグラフで、図１０（Ｂ）は第１風速予測値および第２風速予測値を組み合わせて利用した出力目標値を示すグラフである。
気象予測情報に基づく第１風速予測値のみを利用して図２に示すロジックで蓄電池１０の充放電制御を行う場合、図１０（Ａ）に示すように、第１風速予測値の実際の風速に対する誤差が生じると、第１ＷＦ予測出力を用いて決定される風力発電システム１の出力目標値は、実際のウィンドファーム２の出力総和（ＷＦ現在出力）と大きくずれる。すなわち、時刻ｔ０においては、第１風速予測値が実際の風速とほぼ一致しているため、第１風速予測値に基づく第１ＷＦ予測出力のＷＦ現在出力との差は小さいが、時刻ｔ１以降、第１風速予測値の予測ずれが生じており、第１風速予測値に基づく第１ＷＦ予測出力のＷＦ現在出力との差が拡大している。そのため、両者間の差（図１０（Ａ）のハッチングで示した面積）は大きくなり、蓄電池１０の負担が増加する。
これに対し、気象予測情報に基づく第１風速予測値（第１ＷＦ予測出力）に加えて、前方風速計５０の計測結果に基づく第２風速予測値（第２ＷＦ予測出力）を必要に応じて利用する図９に示すロジックの場合、第１風速予測値の実際の風速に対する誤差が生じると、第１ＷＦ予測出力に代えて第２ＷＦ予測出力を用いて風力発電システム１の出力目標値を決定する。すなわち、時刻ｔ０においては、第１風速予測値が実際の風速とほぼ一致しているため、第１風速予測値に基づく第１ＷＦ予測出力のＷＦ現在出力との差は小さいが、時刻ｔ１以降、第１風速予測値の予測ずれが生じており、第１風速予測値に基づく第１ＷＦ予測出力のＷＦ現在出力との差が大きくなる。そこで、時刻ｔ１以降、制御装置３０は、第１ＷＦ予測出力に代えて第２ＷＦ予測出力を用いて風力発電システム１の出力目標値を決定する。そのため、風力発電システム１の出力目標値と、実際のウィンドファーム２の出力総和（ＷＦ現在出力）との隔たりは比較的小さい。よって、両者間の差（図１０（Ｂ）のハッチングで示した面積）は比較的小さく、蓄電池１０の負担を軽減できる。
なお、図１０（Ｂ）に示す例示的な実施形態では、平滑化フィルタ４０６によって風力発電システム１の出力目標値Ｐｔａｒｇｅｔの変化率がランプレート以下に制限されている。そのため、時刻ｔ０〜ｔ２の期間において、風力発電システム１の出力目標値Ｐｔａｒｇｅｔは第２ＷＦ予測出力よりも低い値となっている。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【００５４】
例えば、上述の実施形態では、ウィンドファーム２が複数の風力発電装置３ａ，３ｂを含み、ウィンドファーム２全体に対して共通的に蓄電池１０が設けられる構成を例示したが、各風力発電装置に対して個別的に蓄電池１０が設けられる構成としてもよい。
また、上述の実施形態では、ＷＦ現在出力及びＷＦ予測出力の少なくとも一方を用いて算出した風力発電システム１全体の目標出力値に基づいて、充電池１０を充放電制御する構成を例示したが、充電池１０の充放電制御と共に風力発電装置３の出力制御を行う構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１              風力発電施設
２              ウィンドファーム
３（３ａ，３ｂ）  風力発電装置
４（４ａ，４ｂ）  ロータ
５（５ａ，５ｂ）  発電機
６（６ａ，６ｂ），１３，１７  変圧器
１０            蓄電池
１１            双方向電力変換器
１２            直流−交流変換器
２０            風車制御部
２２            蓄電池制御部
３０            制御装置
３２            ＳＯＣ検出部
３４            ＷＦ現在出力取得部
３６            風速予測値取得部
３８            ＷＦ予測出力算出部
４０            充放電目標決定部
４２            風速予測誤差判定部
５０            前方風速計
１００          系統（グリッド）
４０２          予測信頼度ゲイン決定部
４０４          加重平均出力算出部
４０６          平滑化フィルタ
４０８          目標値算出部
【図１】
2014128184.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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