(57)【要約】風力発電所制御装置（５４）は、複数の風力発電装置を有する風力発電所（５０）に設けられ、風力発電所（５０）から電力系統への供給電力を低減させる場合に、複数の風力発電装置のうち、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が相対的に小さい風力発電装置に、出力を低減させると共に、ロータの回転数を増加させる出力低減制御を行わせる。これにより、風力発電装置に出力を低減させる制御が行われても、翼が受ける風のエネルギーを捨てることを抑制し、年間の総発電力量を増加させることができる。
2013021481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の風力発電装置を有する風力発電所の制御装置であって、
前記風力発電所から電力系統への供給電力を低減させる場合に、複数の前記風力発電装置のうち、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が相対的に小さい前記風力発電装置に、出力を低減させると共にロータの回転数を増加させる制御を行う風力発電所の制御装置。
【請求項２】
前記ロータの回転数を更に上昇させることで蓄えることが可能な慣性エネルギーである潜在的慣性エネルギーを、前記風力発電装置の運転状態を示す運転情報に基づいて前記風力発電装置毎に算出する潜在的慣性エネルギー算出手段と、
前記潜在的慣性エネルギー算出手段によって算出された前記潜在的慣性エネルギーが大きいほど前記風力発電装置の出力の低減値が大きくなるように、前記風力発電装置毎の出力の低減値を算出する出力低減値算出手段と、
を備えた請求項１記載の風力発電所の制御装置。
【請求項３】
前記出力低減値算出手段は、前記電力系統への供給電力の低減値を、前記風力発電装置毎の前記潜在的慣性エネルギーに基づいて比例配分することによって、前記風力発電装置毎の出力の低減値を算出する請求項２記載の風力発電所の制御装置。
【請求項４】
前記出力低減値算出手段は、前記電力系統への供給電力の低減値に基づいて、出力を低減させる前記風力発電装置の台数を導出し、導出した台数の前記風力発電装置に対して、前記潜在的慣性エネルギーが大きいほど前記風力発電装置の出力の低減値が大きくなるように、前記風力発電装置毎の出力の低減値を算出し、
前記導出した台数の前記風力発電装置に、出力を低減させると共にロータの回転数を増加させる請求項２記載の風力発電所の制御装置。
【請求項５】
前記出力低減値算出手段は、受ける風のエネルギーが小さくなると予想される前記風力発電装置を選択し、選択した前記風力発電装置に対して、前記潜在的慣性エネルギーが大きいほど前記風力発電装置の出力の低減値が大きくなるように、前記風力発電装置毎の出力の低減値を算出し、
前記選択した前記風力発電装置に、出力を低減させると共にロータの回転数を増加させる請求項２記載の風力発電所の制御装置。
【請求項６】
複数の風力発電装置を有する風力発電所の制御方法であって、
前記風力発電所から電力系統への供給電力を低減させる場合に、複数の前記風力発電装置のうち、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が相対的に小さい前記風力発電装置に、出力を低減させると共に、前記ロータの回転数を増加させる風力発電所の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電所の制御装置及び風力発電所の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の風力発電装置で構成され、電力系統へ送電する風力発電所、所謂ウインドファームが普及しつつある。
風力発電所は、電力系統が不安定にならないように電力系統へ送電しなければならず、風力発電所から電力系統への電力の供給が過剰となった場合、風力発電所から電力系統への供給電力を低減させる必要が生じる。【０００３】
このため、特許文献１には、複数の風力発電装置の総出力が所定量を超過した場合に、出力が最大である風力発電装置の出力を優先的に低減させるシステムが開示されている。【０００４】
また、特許文献２，３には、電力の供給が過剰となった場合に、翼を備えたロータの回転数を上昇させて、回転エネルギー（慣性エネルギー）として蓄える風力発電装置の制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４３４１６号公報
【特許文献２】特開平１０−３３９２５９号公報
【特許文献２】特開平１１−８２２８２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、定格出力で運転している風力発電装置は、出力を低減するために翼のピッチ角度をフェザー側となるように制御、すなわちピッチ角度を絞る必要があり、その分の風のエネルギーを捨てることとなる。【０００７】
また、特許文献２，３に記載されているように、ロータの回転数を上昇させると、ロータの回転数が定格回転数に到達する場合がある。このような場合、ロータの回転数を定格回転数以下とするために、やはり翼のピッチ角度をフェザー側となるように制御し、風のエネルギーを捨てる必要が生じる。【０００８】
これらのような制御が行われる風力発電装置は、本来電力として変換可能な風のエネルギーの一部を、ロータの慣性エネルギーとして蓄えることができずに、捨てることとなるという問題がある。【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、風力発電装置に出力を低減させる制御が行われても、翼が受ける風のエネルギーを捨てることを抑制し、年間の総発電力量を増加させる、風力発電所の制御装置及び風力発電所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】
【００１０】
本発明に第一態様に係る風力発電所の制御装置は、複数の風力発電装置を有する風力発電所の制御装置であって、前記風力発電所から電力系統への供給電力を低減させる場合に、複数の前記風力発電装置のうち、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が相対的に小さい前記風力発電装置に、出力を低減させると共にロータの回転数を増加させる制御を行う。【００１１】
上記構成によれば、風力発電所は、複数の風力発電装置を有している。【００１２】
ここで、風力発電所から電力系統への電力の供給が過剰となった場合、風力発電所から電力系統への供給電力を低減させる必要が生じる。このような場合、例えば、各風力発電装置の出力（電力）に比例させて、風力発電装置毎に出力の低減値を決定することが考えられる。風力発電装置は、出力を低減させると発電されずに余ったエネルギーによってロータの回転速度が上昇し、ロータが有する慣性エネルギーが増加することとなる。
しかし、風力発電装置が出力の低減を行うと、上昇したロータの回転数が定格回転数に到達する場合がある。このような場合、ロータの回転数を定格回転数以下とするために、翼のピッチ角度をフェザー側となるように制御し、翼が受ける風を逃がす必要が生じる。このような制御が行われる風力発電装置は、本来電力として変換可能な風のエネルギーの一部を、ロータの慣性エネルギーとしても蓄えることもできずに、捨てることとなる。【００１３】
一方、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が小さい風力発電装置のロータの回転数は、定格回転数に達するまでの裕度が大きい。すなわち、このような風力発電装置は、翼が受ける風のエネルギーを捨てることなく、ロータの慣性エネルギーとしてより多くの風のエネルギーを蓄えることができる。そして、ロータに蓄えられた慣性エネルギーは、風力発電所から電力系統への供給電力を低減する必要が解消された場合に、発電機によって電力に変換される。
このため、風力発電所から電力系統への供給電力を低減させる場合、出力を低減させると共にロータの回転数を増加させる制御が、複数の風力発電装置のうち、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が相対的に小さい風力発電装置に行われる。ロータの回転数を増加させるということは、上述したように発電に用いられなかった、風のエネルギーを翼の回転エネルギーに変換し、蓄えるということである。【００１４】
従って、本構成は、風力発電装置に出力を低減させる制御が行われても、翼が受ける風のエネルギーを捨てることを抑制し、年間の総発電力量を増加させることができる。【００１５】
上記第一態様では、前記ロータの回転数を更に上昇させることで蓄えることが可能な慣性エネルギーである潜在的慣性エネルギーを、前記風力発電装置の運転状態を示す運転情報に基づいて前記風力発電装置毎に算出する潜在的慣性エネルギー算出手段と、前記潜在的慣性エネルギー算出手段によって算出された前記潜在的慣性エネルギーが大きいほど前記風力発電装置の出力の低減値が大きくなるように、前記風力発電装置毎の出力の低減値を算出する出力低減値算出手段と、を備えることが好ましい。【００１６】
上記構成によれば、潜在的慣性エネルギー算出手段によって、ロータの回転数を更に上昇させることで蓄えることが可能な慣性エネルギーである潜在的慣性エネルギーが、風力発電装置の運転状態を示す運転情報に基づいて風力発電装置毎に算出される。なお、慣性エネルギーは、予め定められたロータの最大回転数から風力発電装置の運転時のロータの回転数を減じた値に基づいて算出される。
そして、出力低減値算出手段によって、潜在的慣性エネルギーが大きいほど風力発電装置の出力の低減値が大きくなるように、風力発電装置毎の出力の低減値が算出される。【００１７】
このように、上記構成は、潜在的慣性エネルギーを算出し、潜在的慣性エネルギーが大きいほど風力発電装置の出力の低減値を大きくするので、風力発電装置の出力を低減させる制御をより精度高く行うことができる。【００１８】
上記第一態様では、前記出力低減値算出手段が、前記電力系統への供給電力の低減値を、前記風力発電装置毎の前記潜在的慣性エネルギーに基づいて比例配分することによって、前記風力発電装置毎の出力の低減値を算出することが好ましい。【００１９】
上記構成によれば、電力系統への供給電力の低減値を、風力発電装置毎の潜在的慣性エネルギーに基づいて比例配分することによって、風力発電装置毎の出力低減値を算出するので、簡易に風力発電装置毎の出力低減値を算出することができる。【００２０】
上記第一態様では、前記出力低減値算出手段が、前記電力系統への供給電力の低減値に基づいて、出力を低減させる前記風力発電装置の台数を導出し、導出した台数の前記風力発電装置に対して、前記潜在的慣性エネルギーが大きいほど前記風力発電装置の出力の低減値が大きくなるように、前記風力発電装置毎の出力の低減値を算出し、前記導出した台数の前記風力発電装置に、出力を低減させると共にロータの回転数を増加させることが好ましい。【００２１】
上記構成によれば、例えば、電力系統への供給電力の低減値が大きい場合には、相対的に多くの風力発電装置に対して出力を低減させる制御が行われる。一方、電力系統への供給電力の低減値が小さい場合には、相対的に少ない風力発電装置に対して出力を低減させる制御が行われる。
従って、上記構成は、常に全ての風力発電装置に対して出力低減制御を行うことにならないため、出力低減制御を効率良く行うことができる。【００２２】
上記第一態様では、前記出力低減値算出手段が、受ける風のエネルギーが小さくなると予想される前記風力発電装置を選択し、選択した前記風力発電装置に対して、前記潜在的慣性エネルギーが大きいほど前記風力発電装置の出力の低減値が大きくなるように、前記風力発電装置毎の出力の低減値を算出し、前記選択した前記風力発電装置に、出力を低減させると共にロータの回転数を増加させることが好ましい。【００２３】
上記構成によれば、受ける風のエネルギーが小さくなると予想される風力発電装置は、出力を低減させる制御が行われても、ロータの回転数の上昇が少なくて済み、ロータの回転数が定格回転数に達する可能性がより低くなるので、風のエネルギーを捨てることをより抑制することができる。【００２４】
本発明に第二態様に係る風力発電所の制御方法は、複数の風力発電装置を有する風力発電所の制御方法であって、前記風力発電所から電力系統への供給電力を低減させる場合に、複数の前記風力発電装置のうち、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が相対的に小さい前記風力発電装置に、出力を低減させると共に、前記ロータの回転数を増加させる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、風力発電装置に出力を低減させる制御が行われても、翼が受ける風のエネルギーを捨てることを抑制し、年間の総発電力量を増加させることができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る風力発電装置の外観図である。
【図２】本発明の実施形態に係る風力発電所の構成図である。
【図３】従来の風力発電所制御装置における出力低減制御に係る機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る風力発電所制御装置における出力低減制御に係る機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る出力低減制御の効果を説明するための模式図であり、（ａ）は従来の出力低減制御における風エネルギーの風力発電装置による変換を示し、（ｂ）は本実施形態に係る出力低減制御における風エネルギーの風力発電装置による変換を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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１８とを有している。
【００２８】
ロータ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）の翼２０が取り付けられている。これにより、ロータ１８の回転軸線方向から翼２０に当たった風の力が、ロータ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１８に連結されており、翼２０のピッチ角度が変化可能とされている。なお、本実施形態に係る発電機は、誘導型発電機であり、出力制御が可能とされている。
【００２９】
図２は、本実施形態に係る風力発電所５０（ウインドファーム）の構成図である。
風力発電所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、各風力発電装置１０の制御を司る風力発電所制御装置５４を備えている。
【００３０】
各風力発電装置１０は、変圧器５６Ａを介して電気的に接続され、さらに、変圧器５６Ｂ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。
【００３１】
風力発電所制御装置５４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、風力発電所制御装置５４は、電力系統における風力発電所５０より供給される電力や周波数（以下、「系統周波数」という。）を示した系統情報を連系点５８から取得し、各風車コントローラ５２から風力発電装置１０毎のロータ１８の回転数や翼２０のピッチ角度等を示す運転情報を受信する。そして、風力発電所制御装置５４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を送信する。
【００３２】
各風車コントローラ５２は、風力発電所制御装置５４から出力指令値を受信すると、該出力指令値に基づいて風力発電装置１０を制御する。
【００３３】
ここで、電力系統の要求する電力が低減した場合、すなわち、風力発電所５０から電力系統への電力の供給が過剰となった場合、風力発電所５０から電力系統への供給電力を低減させる必要が生じる。
図３を参照して、風力発電所５０から電力系統への供給電力を低減させる従来の出力低減制御の一例を説明する。
【００３４】
図３に示されるように、風力発電所制御装置５４Ａは、総出力低減値演算部６０及び風車出力低減値演算部６２Ｂを備えている。
【００３５】
総出力低減値演算部６０は、連系点５８からの系統情報に含まれる系統周波数の変動を検知し、風力発電所５０から電力系統への電力の供給が過剰となった場合には、系統周波数の変動に基づいて、風力発電所５０から電力系統への供給電力の低減値（以下、「総出力低減値」という。）ΔＰを算出する。
【００３６】
風車出力低減値演算部６２Ｂは、総出力低減値演算部６０によって算出された総出力低減値ΔＰに基づいて、各風力発電装置１０毎の出力の低減値（以下、「風車出力低減値」という。）ΔＰｎを算出する。
このために、風車出力低減値演算部６２Ｂは、下記（１）式に示されるように、受信した風力発電装置１０毎の運転情報により示される風力発電装置１０毎の出力（電力）Ｐｎに比例させて、風車出力低減値ΔＰｎを算出する。
【数１】
2013021481.tif 000003
【００３７】
そして、風車出力低減値演算部６２Ｂは、算出した風車コントローラ５２毎の風車出力低減値ΔＰｎを各風車コントローラ５２へ送信する。各風車コントローラ５２は、受信した出力指令値に基づいて、対応する風力発電装置１０の発電機の出力を低減させるので、発電されずに余ったエネルギーによってロータ１８の回転速度が上昇し、ロータ１８が有する慣性エネルギーが増加することとなる。
【００３８】
しかし、従来の出力低減制御は、風力発電装置１０の出力に比例させて無作為に出力の低減を行っているため、風力発電装置１０に対して出力の低減を行うと、上昇したロータ１８の回転数が定格回転数に到達する場合がある。このような場合、ロータ１８の回転数を定格回転数以下とするために、翼２０のピッチ角度をフェザー側となるように制御し、翼が受ける風を逃がす必要が生じる。このような制御が行われる風力発電装置１０は、本来電力として変換可能な風のエネルギー（以下、「風エネルギー」という。）の一部を、ロータ１８の慣性エネルギーとしても蓄えることもできずに、捨てることとなる。
【００３９】
一方、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が小さい風力発電装置１０のロータ１８の回転数は、定格回転数に達するまでの裕度が大きい。すなわち、このような風力発電装置１０は、翼２０が受ける風エネルギーを捨てることなく、ロータ１８の慣性エネルギーとしてより多くの風エネルギーを蓄えることができる。
【００４０】
そこで、本実施形態に係る風力発電所制御装置５４は、風力発電所５０から電力系統への供給電力を低減させる場合に、複数の風力発電装置１０のうち出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が相対的に小さい風力発電装置１０に、出力を低減させると共に、ロータ１８の回転数を増加させる制御を行う。
【００４１】
図４は、本実施形態に係る風力発電所制御装置５４の出力低減制御に係る機能ブロック図である。
【００４２】
図４に示されるように、風力発電所制御装置５４は、総出力低減値演算部６０、潜在的慣性エネルギー演算部６４、及び風車出力低減値演算部６２Ａを備えている。
【００４３】
潜在的慣性エネルギー演算部６４は、各風力発電装置１０の個々の潜在的慣性エネルギーを算出する。潜在的慣性エネルギーとは、ロータ１８の回転数を更に上昇させることで蓄えることが可能な慣性エネルギーである。
【００４４】
具体的には、潜在的慣性エネルギーは、風力発電装置１０毎の潜在的慣性エネルギーをEinerｎとし、ロータ１８の１回転当たりの慣性モーメントをＪ(kgm2)とし、予め定められたロータ１８の最大回転数をωlimとし、風力発電装置１０の運転時のロータ１８の回転数をωｎとすることによって、下記（２）式で表わされる。
【数２】
2013021481.tif 000004
ここでいう定格回転数とは、翼２０のピッチがフルファインであり、かつ風力発電装置１０の出力が定格時の状態におけるロータ１８の回転数である。また、ロータ１８の回転数ωｎは、風車コントローラ５２から受信する運転情報から得られる。また、潜在的慣性エネルギー演算部６４は、最大回転数ωlimとして定格回転数を用いずに、最大回転数ωlimをロータ１８の定格回転数を基準とした定格回転数よりも低い回転数を用いてもよい。
【００４５】
上記（２）式から潜在的慣性エネルギーEinerｎは、ロータ１８の最大回転数ωlimから運転時の風力発電装置１０のロータ１８の回転数ωｎを減じた値に基づくことが分かる。ロータ１８の回転数ωｎが小さいほど潜在的慣性エネルギーは大きく、ロータ１８が最大回転数ωlimで回転している場合には、潜在的慣性エネルギーEinerｎは０（零）である。すなわち、最大出力が同じ複数の風力発電装置１０では、出力が小さい風力発電装置１０ほど、潜在的慣性エネルギーEinerｎが大きくなる。
【００４６】
風車出力低減値演算部６２Ａは、潜在的慣性エネルギー演算部６４によって算出された風力発電装置１０毎の潜在的慣性エネルギーEinerｎが入力され、総出力低減値演算部６０によって算出された総出力低減値ΔＰが入力される。そして、風車出力低減値演算部６２Ａは、潜在的慣性エネルギーEinerｎが大きいほど風力発電装置１０の出力の低減値が大きくなるように、風力発電装置１０毎の風車出力低減値ΔＰｎを算出する。
【００４７】
より具体的には、下記（３）式に示されるように、総出力低減値ΔＰと風力発電装置１０毎の潜在的慣性エネルギーEinerｎの積を潜在的慣性エネルギーEinerｎの総和で除算すること、すなわち潜在的慣性エネルギーEinerｎに基づいて総出力低減値ΔＰを比例配分することによって風車出力低減値ΔＰｎを算出する。
【数３】
2013021481.tif 000005
そして、風車出力低減値演算部６２Ａは、算出した風車コントローラ５２毎の風車出力低減値ΔＰｎを各風車コントローラ５２へ送信する。各風車コントローラ５２は、受信した出力指令値に基づいて、対応する風力発電装置１０に対して、例えば発電機の出力を低減させ、さらにロータ１８の回転数が増加するように制御する。発電機の出力を低減させるように制御すると、これにより、負荷が軽くなるため、ロータ１８の回転数が増加し、風エネルギーを慣性エネルギーとして蓄えることができる。
【００４８】
図５は、本実施形態に係る出力低減制御の効果を示す模式図である。
図５（ａ）は従来の出力低減制御における風エネルギーの風力発電装置による変換を示し、図５（ｂ）は本実施形態に係る出力低減制御における風エネルギーの風力発電装置による変換を示す。
【００４９】
図５（ａ），（ｂ）に示されるように、従来の出力低減制御、本実施形態に係る出力低減制御共に、出力低減制御を行う前は、翼２０が受けた風エネルギーは、風力発電装置１０によって電気エネルギー（電力）、及び熱エネルギー等のロスに変換される。
【００５０】
そして、従来の出力低減制御が行われると、翼が受けた風エネルギーは、風力発電装置１０によって電気エネルギー、ロス、及びロータ１８に回転数を上昇させることによる回転エネルギー（慣性エネルギー）に変換されるが、一部はピッチ角度をフェザー側に制御することにより、風エネルギーとしてそのまま捨てられる。
【００５１】
一方、図５（ｂ）に示されるように、本実施形態に係る出力低減制御が行われると、翼が受けた風エネルギーは、回転エネルギーに変換されることなく、そのまま捨てられることがない。
【００５２】
なお、出力低減制御によって蓄えられた慣性エネルギーは、系統周波数が健全な値に回復した場合や、風速が低下し風力発電装置１０の出力が低下した場合等、出力低減制御を解除する事象が起きた場合に、発電機によって電力に変換される。
一方、本実施形態に係る出力低減制御だけでは、総出力低減値ΔＰｎに達しない場合は、翼２０のピッチ角度を、フルファインより予め定められた角度だけフェザー側へ変化させ、風力発電装置１０の運転を継続させる。
【００５３】
また、風車出力低減値演算部６２Ａは、総出力低減値ΔＰに基づいて、出力を低減させる風力発電装置１０の台数を導出し、導出した風力発電装置１０に対する風車出力低減値ΔＰｎを算出し、導出した台数の風力発電装置１０に、出力を低減させると共にロータ１８の回転数を増加させる台数選択制御を出力低減制御に加えてもよい。
台数選択制御が加えられた出力低減制御によれば、総出力低減値ΔＰが大きい場合には、相対的に多くの風力発電装置１０に対して出力を低減させる制御が行われる。一方、総出力低減値ΔＰが小さい場合には、相対的に少ない風力発電装置１０に対して出力を低減させる制御が行われる。
【００５４】
この台数選択制御の具体的な処理の一例として、風車出力低減値演算部６２Ａは、潜在的慣性エネルギーEinerｎが大きい順に風力発電装置１０をソートする。
そして、風車出力低減値演算部６２Ａは、総出力低減値ΔＰが所定の閾値以上の場合、例えば上位２０台の風力発電装置１０に対し、出力低減制御を行わせるように風車出力低減値ΔＰｎを算出する。一方、総出力低減値ΔＰが所定の閾値未満の場合、風車出力低減値演算部６２Ａは、例えば上位１０台の風力発電装置１０に対し、出力低減制御を行わせるように風車出力低減値ΔＰｎを算出する。
従って、台数選択制御によって、常に全ての風力発電装置に対して出力低減制御が行うことにならないため、出力低減制御を効率良く行うことができる。
【００５５】
また、風車出力低減値演算部６２Ａは、受ける風エネルギーが小さくなると予想される風力発電装置１０を選択し、選択した風力発電装置１０に対する風車出力低減値ΔＰｎを算出し、選択した風力発電装置１０に、出力を低減させると共にロータ１８の回転数を増加させる風エネルギー選択制御を出力低減制御に加えてもよい。
なお、風力発電装置１０が受ける風エネルギーは、各風力発電装置１０近傍に設定された風速計により検出された風速に基づいて算出される。
【００５６】
受ける風エネルギーが小さくなると予想される風力発電装置１０は、出力低減制御が行われても、ロータ１８の回転数の上昇がより少なくて済む。このため、ロータ１８の回転数が定格回転数に達する可能性がより低くなるので、風エネルギー選択制御は、出力低減制御によって風力発電装置１０が風エネルギーを捨てることをより抑制することができる。
【００５７】
なお、台数選択制御と風エネルギー選択制御とが組み合わされて、出力低減制御に加えられてもよい。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係る風力発電所制御装置５４は、複数の風力発電装置１０を有する風力発電所５０（ウインドファーム）に設けられ、風力発電所５０から電力系統への供給電力を低減させる場合に、複数の風力発電装置１０のうち出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が相対的に小さい風力発電装置１０に、出力を低減させると共に、ロータ１８の回転数を増加させる制御を行わせる。
【００５９】
これにより、風力発電装置１０に出力を低減させる制御が行われても、翼が受ける風エネルギーを捨てることを抑制し、年間の総発電力量を増加させることができる。
【００６０】
また、本実施形態に係る風力発電所制御装置５４は、潜在的慣性エネルギーEinerｎを風力発電装置１０毎に算出し、潜在的慣性エネルギーEinerｎが大きいほど風力発電装置１０の出力の低減値が大きくなるように、風力発電装置１０毎の風車出力低減値ΔＰｎを算出する。
【００６１】
これにより、風力発電所制御装置５４は、風力発電装置１０の出力を低減させる制御をより精度高く行うことができる。
【００６２】
また、本実施形態に係る風力発電所制御装置５４は、総出力低減値ΔＰを、風力発電装置１０毎の潜在的慣性エネルギーEinerｎに基づいて比例配分することによって、風力発電装置１０毎の風車出力低減値ΔＰｎを算出するので、簡易に風力発電装置１０毎の風車出力低減値ΔＰｎを算出することができる。
【００６３】
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。
【００６４】
例えば、上記実施形態では、風力発電所制御装置５４が、風力発電装置１０毎の出力低減値ΔＰｎを算出し、出力低減指令として各風車コントローラ５２へ送信する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各風車コントローラ５２が対応する風力発電装置１０の出力低減値ΔＰｎを算出する形態としてもよい。
【００６５】
この形態における風力発電所５０の構成は、図２に示される構成と同様であるが、各風車コントローラ５２は、他の風車コントローラ５２との間で運転情報を送受信可能とされている。
各風車コントローラ５２は、（１）式に基づいて、自身が制御する風力発電装置１０の潜在的慣性エネルギーEinerｎを算出する。
そして、各風車コントローラ５２は、他の風車コントローラ５２から運転情報を受信すると共に、風力発電所制御装置５４から総出力低減値ΔＰを受信し、（２）式に基づいて自身が制御する風力発電装置１０の風車出力低減値ΔＰｎを算出し、自身が制御する風力発電装置１０に対して出力低減制御を行う。
【００６６】
また、上記実施形態では、風力発電所制御装置５４が、風力発電所５０の総出力低減値ΔＰを系統周波数から算出する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、風力発電所５０における出力低減値ΔＰを連系点から直接得る形態としてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０    風力発電装置
１８    ロータ
２０    翼
５０    風力発電所
５２    風車コントローラ
５４    風力発電所制御装置
６２Ａ  風車出力低減値演算部
６４    潜在的慣性エネルギー演算部
【図１】
2013021481.tif 000006
【図２】
2013021481.tif 000007
【図３】
2013021481.tif 000008
【図４】
2013021481.tif 000009
【図５】
2013021481.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月28日(2011.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４３４１６号公報
【特許文献２】特開平１０−３３９２５９号公報
【特許文献３】特開平１１−８２２８２号公報
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図３に示されるように、風力発電所制御装置５４は、総出力低減値演算部６０及び風車出力低減値演算部６２Ｂを備えている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
なお、出力低減制御によって蓄えられた慣性エネルギーは、系統周波数が健全な値に回復した場合や、風速が低下し風力発電装置１０の出力が低下した場合等、出力低減制御を解除する事象が起きた場合に、発電機によって電力に変換される。
一方、本実施形態に係る出力低減制御だけでは、総出力低減値ΔＰに達しない場合は、翼２０のピッチ角度を、フルファインより予め定められた角度だけフェザー側へ変化させ、風力発電装置１０の運転を継続させる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
例えば、上記実施形態では、風力発電所制御装置５４が、風力発電装置１０毎の風車出力低減値ΔＰｎを算出し、出力低減指令として各風車コントローラ５２へ送信する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各風車コントローラ５２が対応する風力発電装置１０の出力低減値ΔＰｎを算出する形態としてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
また、上記実施形態では、風力発電所制御装置５４が、風力発電所５０の総出力低減値ΔＰを系統周波数から算出する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、風力発電所５０における総出力低減値ΔＰを連系点から直接得る形態としてもよい。
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月27日(2012.4.27)
【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】
複数の風力発電装置を有する風力発電所の制御装置であって、
前記風力発電所から電力系統への供給電力を低減させる場合に、複数の前記風力発電装置のうち、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が相対的に小さい前記風力発電装置に、該風力発電装置が備える発電機の出力を低減させると共にロータの回転数を増加させる制御を行う風力発電所の制御装置。
【請求項２】
前記ロータの回転数を更に上昇させることで蓄えることが可能な慣性エネルギーである潜在的慣性エネルギーを、前記風力発電装置の運転状態を示す運転情報に基づいて前記風力発電装置毎に算出する潜在的慣性エネルギー算出手段と、
前記潜在的慣性エネルギー算出手段によって算出された前記潜在的慣性エネルギーが大きいほど前記風力発電装置の出力の低減値が大きくなるように、前記風力発電装置毎の出力の低減値を算出する出力低減値算出手段と、
を備えた請求項１記載の風力発電所の制御装置。
【請求項３】
前記出力低減値算出手段は、前記電力系統への供給電力の低減値を、前記風力発電装置毎の前記潜在的慣性エネルギーに基づいて比例配分することによって、前記風力発電装置毎の出力の低減値を算出する請求項２記載の風力発電所の制御装置。
【請求項４】
前記出力低減値算出手段は、前記電力系統への供給電力の低減値に基づいて、出力を低減させる前記風力発電装置の台数を導出し、導出した台数の前記風力発電装置に対して、前記潜在的慣性エネルギーが大きいほど前記風力発電装置の出力の低減値が大きくなるように、前記風力発電装置毎の出力の低減値を算出し、
前記導出した台数の前記風力発電装置に、出力を低減させると共にロータの回転数を増加させる請求項２記載の風力発電所の制御装置。
【請求項５】
前記出力低減値算出手段は、受ける風のエネルギーが小さくなると予想される前記風力発電装置を選択し、選択した前記風力発電装置に対して、前記潜在的慣性エネルギーが大きいほど前記風力発電装置の出力の低減値が大きくなるように、前記風力発電装置毎の出力の低減値を算出し、
前記選択した前記風力発電装置に、出力を低減させると共にロータの回転数を増加させる請求項２記載の風力発電所の制御装置。
【請求項６】
複数の風力発電装置を有する風力発電所の制御方法であって、
前記風力発電所から電力系統への供給電力を低減させる場合に、複数の前記風力発電装置のうち、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が相対的に小さい前記風力発電装置に、該風力発電装置が備える発電機の出力を低減させると共に、前記ロータの回転数を増加させる風力発電所の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に第一態様に係る風力発電所の制御装置は、複数の風力発電装置を有する風力発電所の制御装置であって、前記風力発電所から電力系統への供給電力を低減させる場合に、複数の前記風力発電装置のうち、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が相対的に小さい前記風力発電装置に、該風力発電装置が備える発電機の出力を低減させると共にロータの回転数を増加させる制御を行う。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
一方、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が小さい風力発電装置のロータの回転数は、定格回転数に達するまでの裕度が大きい。すなわち、このような風力発電装置は、翼が受ける風のエネルギーを捨てることなく、ロータの慣性エネルギーとしてより多くの風のエネルギーを蓄えることができる。そして、ロータに蓄えられた慣性エネルギーは、風力発電所から電力系統への供給電力を低減する必要が解消された場合に、発電機によって電力に変換される。
このため、風力発電所から電力系統への供給電力を低減させる場合、風力発電装置が備える発電機の出力を低減させると共にロータの回転数を増加させる制御が、複数の風力発電装置のうち、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が相対的に小さい風力発電装置に行われる。ロータの回転数を増加させるということは、上述したように発電に用いられなかった、風のエネルギーを翼の回転エネルギーに変換し、蓄えるということである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明に第二態様に係る風力発電所の制御方法は、複数の風力発電装置を有する風力発電所の制御方法であって、前記風力発電所から電力系統への供給電力を低減させる場合に、複数の前記風力発電装置のうち、出力可能な最大電力に対して実際に出力している電力が相対的に小さい前記風力発電装置に、該風力発電装置が備える発電機の出力を低減させると共に、前記ロータの回転数を増加させる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2013021481.tif 000011
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2013021481.tif 000012
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2013021481.tif 000013
【国際調査報告】
2013021481.tif 000014
2013021481.tif 000015
2013021481.tif 000016
2013021481.tif 000017