(57)【要約】【課題】複数の風力タービン発電機（１４、１６、１８）を有するウィンドファーム（１２）を高風速において稼動するシステム及び方法を提供する。【解決手段】個々の風力タービン発電機（１４、１６、１８）における風速がモニタされ、モニタ風速に基づいた信号が風力タービン発電機（１４、１６、１８）からウィンドファーム制御システム（５０）に送信される。ウィンドファーム（１２）の総電力出力の変化率は、時間的にモニタされ、１つ又はそれ以上の風力タービン発電機（１４、１６、１８）によって送信された信号、風力タービン発電機（１４、１６、１８）の作動状況及びウィンドファーム（１２）の電力出力のモニタ変化率に基づいて風力タービン発電機（１４、１６、１８）の作動状態を調整することによって制御される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の風力タービン発電機（１４、１６、１８）を有するウィンドファーム（１２）を制御する方法であって、
前記風力タービン発電機（１４、１６、１８）における風速を示すパラメータをモニタする段階と、
前記モニタ・パラメータを表す信号を前記複数の風力タービン発電機（１４、１６、１８）の１つ又はそれ以上からウィンドファーム制御システム（５０）に送信する段階と、
前記ウィンドファーム（１２）の電力出力の変化率をモニタする段階と、
前記１つ又はそれ以上の風力タービン発電機（１４、１６、１８）によって送信された信号、前記風力タービン発電機（１４、１６、１８）の作動状況及び前記ウィンドファーム（１２）の電力出力のモニタ変化率に基づいて該風力タービン発電機（１４、１６、１８）の作動状態を調整することにより前記ウィンドファーム制御システム（５０）によって前記ウィンドファーム（１２）の電力出力の変化率を制御する段階と、
を含むウィンドファームの制御方法。
【請求項２】
前記風力タービン発電機（１４、１６、１８）の作動状況を前記ウィンドファーム制御システム（５０）に伝達する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記風力タービン発電機（１４、１６、１８）の作動状況が、風速、タービン速度、タービン出力、タービン速度の変化率、タービン出力の変化率、ブレード・ピッチ角、予測風速又はこれらの何らかの組合せを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記風力タービン発電機（１４、１６、１８）における風速を示すパラメータをモニタする段階が、
前記風力タービン発電機（１４、１６、１８）における風速を感知する段階と、
所定の時間間隔にわたる前記感知風速のローリング平均値を確定する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記モニタ風速を、安全風速限界値及び前記安全風速限界値よりも低い所定の設定値と比較する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記モニタ風速が前記安全風速限界値を超えた時に、前記風力タービン発電機を停止する段階をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記信号を前記複数の風力タービン発電機（１４、１６、１８）の１つ又はそれ以上からウィンドファーム制御システム（５０）に送信する段階が、前記１つ又はそれ以上の風力タービン発電機（１４、１６、１８）におけるモニタ風速が前記安全風速限界値よりも低い所定の設定値を超えた時に、状態変更要求を該１つ又はそれ以上の風力タービン発電機（１４、１６、１８）からウィンドファーム制御システム（５０）に送信する段階を含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記風力タービン発電機（１４、１６、１８）の作動状態を調整する段階が、少なくとも１つの風力タービン発電機を停止する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記風力タービン発電機（１４、１６、１８）の作動状態を調整する段階が、該風力タービン発電機（１４、１６、１８）によって送信された状態変更要求に基づいて停止を順序付けする段階を含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
ウィンドファーム（１２）であって、
ユーティリティ系統に電力を供給するように作動可能である複数の風力タービン発電機（１４、１６、１８）と、
前記風力タービン発電機（１４、１６、１８）における風速に基づいた作動状態の変更要求を該風力タービン発電機（１４、１６、１８）から受信し、前記作動状態の変更要求、前記風力タービン発電機（１４、１６、１８）の作動状況及び該ウィンドファーム（１２）の電力出力の所望の変化率に基づいて該風力タービン発電機（１４、１６、１８）の作動状態を調整するように構成されたウィンドファーム制御システム（５０）と、
を含むことを特徴とするウィンドファーム（１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には風力発電の分野に関し、具体的には複数の風力タービン発電機を有するウィンドファームに関する。より具体的には、本発明技術の実施形態は、高風速状況の間にウィンドファームの出力ランプダウン率を制御する方法及びシステムを提供する。
【背景技術】
【０００２】
風車（風力タービン）は、風力エネルギーを使用して電力を生成する（発電する）環境に優しくかつ比較的安価な代替エネルギー源と見なされる。風力発電機（風力タービン発電機）は一般的に、風力エネルギーを駆動シャフトの回転運動に変換する複数のブレードを有する風車ロータを含み、駆動シャフトの回転運動は次に、電力を生成する発電機のロータを駆動するのに使用される。最新式の風力発電システムは通常、ユーティリティ・グリッド（公共電力網）に電力を提供する送電系統に電力を供給するように作動可能な複数のこのような風力タービン発電機を有するウィンドファーム（風力発電所）の形態を取る。風力タービン発電機からの出力は通常、組合されて電力網に送電されるようになる。
【０００３】
風は断続的な資源であり、ウィンドファームによってユーティリティに供給される電力は、風力状況の変化によって大きな影響を受ける。一般的に、風力タービン発電ステーションの出力（電力出力）は、風速がタービンの定格風速に達するまで風速の増大と共に増加する。風速がさらに増大すると、タービンはカットオフ値又はトリップ・レベルまで定格出力で作動する。カットオフ値又はトリップ・レベルは一般的に、風力タービンに作用する動的負荷によりタービンの機械的構成要素が疲労限界値に達することになる風速である。安全機能として、多くの場合、一定の速度よりも高い風速において風力タービンは、停止させるか、或いはブレードのピッチを調整するか又はロータを制動することによって負荷を軽減する必要があり、これにより風力タービン発電機、従ってウィンドファームの電力出力の低下を招くことになる。しかしながら、ユーティリティの電力負荷は、発電ユニットによって常に平衡を保つ必要がある。従って、ユーティリティ系統は通常、この風力状況の変動に適応することができる、火力発電などの利用可能な付加的な発電源を有する。
【０００４】
付加的な発電源はウィンドファームからの電力の不足を補うことができるが、その出力が上昇するのに幾らかの時間が必要である。このため、送電系統オペレータは、高風速状況の間、特に風力タービンの高風速停止時に出力ランプダウン率を制御することをウィンドファームに要求する場合がある。このようなランプダウン制御は、ユーティリティに電力を供給する上でのウィンドファームの出力ランプダウン率と特定の他の発電源の出力ランプアップ率との間の融和性を達成するために、望ましい。この問題は、これまでウィンドファームレベルでは、風力タービンが高速停止保護限界値に達する前に停止及びランプダウン・レベルを統合制御するように調整されていなかった。
【特許文献１】米国特許出願第２００３／０１５５７７３号公報
【特許文献２】欧州特許第０８４７４９６  Ｂ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、高風速状況の間に所望の出力ランプダウン率の範囲内にウィンドファームの出力ランプダウン率を維持するように、ウィンドファームの稼動を制御する方法に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明技術は、監視システム又は中央制御システムによって高風速状況時にウィンドファームのランプ率を制御することに対する新規な解決法を提供する。１つの態様では、複数の風力タービン発電機を有するウィンドファームを稼動する方法を提供する。本方法は、個々の風力タービン発電機における風速をモニタする段階と、測定又は推定風速に基づいた信号を風力タービン発電機からウィンドファーム制御システムに送信する段階とを含む。本方法はさらに、ウィンドファームの総電力出力の変化率をモニタする段階と、１つ又はそれ以上の風力タービン発電機によって送信された信号、風力タービン発電機の作動状況及びウィンドファームの電力出力のモニタ変化率に基づいて該風力タービン発電機の作動状態を調整することによって電力出力の変化率を制御する段階とを含む。
【０００７】
別の態様では、ウィンドファーム制御システムを提供する。本ウィンドファーム制御システムは、処理ユニットと入力／出力インタフェースとを含む。入力／出力インタフェースは、複数の風力タービン発電機から作動状態の変更要求を受信し、その要求に基づいて出力削減の許可信号を風力タービン発電機に送信するように構成される。処理ユニットは、複数の風力タービン発電機から受信した作動状態の変更要求に基づいて出力の削減を順序付けして風力タービン発電機の作動状況及びウィンドファームの電力出力のモニタ変化率に基づいて風力タービン発電機の出力の削減を調整することによって、ウィンドファームの電力出力の変化率を制御するように構成される。
【０００８】
さらに別の態様では、ウィンドファームを提供する。本ウィンドファームは、複数の風力タービン発電機とウィンドファーム制御システムとを含む。複数の発電機は、ユーティリティ系統に電力を供給するように作動可能である。ウィンドファーム制御システムは、風力タービン発電機における測定又は推定風速に基づいた作動状態の変更要求を該風力タービン発電機から受信するように構成される。ウィンドファーム制御システムはさらに、作動状態の変更要求、風力タービン発電機の作動状況及びウィンドファームの電力出力の所望の変化率に基づいて該風力タービン発電機の作動状態を調整するように構成される。
【０００９】
また別の態様では、コンピュータ・プログラム及びルーチンを提供し、本コンピュータ・プログラム及びルーチンは、上記の方法を実施するようになったコードを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、同様の符号が図面を通して同様の部分を表す添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むとき、一層良く理解されるようになるであろう。
【００１１】
本発明技術は、高風速時に中央又は監視ウィンドファーム制御システムによって複数の風力タービン発電機を有するウィンドファームの出力ランプダウン（低下）率を制御するためのシステム及び方法を提供する。一部の実施形態では、ウィンドファーム制御システムは、高風速時に風力タービン発電機の停止又は状態変更を調整することによって、総電力ランプダウン率が送電システム・オペレータの要求する所望のランプダウン率を超えないようにウィンドファームの出力ランプダウン率を制御するように動作可能である。図１〜図５を全体的に参照して、以下に本発明技術の実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明技術の態様による例示的な風力発電システム１０を示す。風力発電システム１０は、ユーティリティ２０に電力を供給するように作動可能な複数の風力タービン発電機１４、１６、１８を有するウィンドファーム１２を含む。加えて、ユーティリティ２０は、他の発電ユニット２２から電力を受けて、断続的な風力状況によるウィンドファーム１２の電力出力の変動に適応することができる。他の発電ユニット２２には、とりわけ、例えば火力、水力又は原子力発電設備（ステーション）を含むことができる。
【００１３】
風力タービン（風車）発電機１４、１６、１８は、発電機３０、３２、３４のロータを駆動して発電する複数のブレードを有する風車ロータ（タービンロータ）２４、２６、２８を含む。発電機３０、３２、３４によって発電される電力は、中圧配電網４２に結合される前にタービン変圧器３６、３８、４０によって電圧を上昇させることができる。図示した実施形態では、フィーダ４４を用いて、中圧配電網４２に供給するように風力タービン発電機１４、１６、１８の電力出力を結合する。典型的な使用法では、中圧配電網４２は、各々が複数の風力タービン発電機の電力出力を結合した複数のフィーダ（図示せず）からの電力を組合せる。一部の実施形態では、電力は、スイッチング装置４１、４３、４５を介して風力タービン発電機１４、１６、１８からフィーダ４４に結合され、スイッチング装置４１、４３、４５には、例えば電気回路遮断器を含むことができる。このようなスイッチング装置は一般的に、風力発電システムにおいて、高風速状況の間に風力タービン発電機の１つ又はそれ以上による発電を停止するために用いられる。ステーション変圧器４８は一般的に、中圧配電網４２からの電力の電圧をユーティリティ２２で要求される送電電圧に上昇させるために用いられる。
【００１４】
本発明技術によると、ウィンドファーム１２は、中央制御装置５１を備えたウィンドファーム制御システム５０を含む。図示した実施形態では、ウィンドファーム制御システム５０は、ウィンドファーム１２の総電力出力の変化率をモニタしかつ制御するように動作可能である。電力出力の変化率はまた、この説明においては電力ランプ率とも呼ぶ。ウィンドファーム制御システム５０はさらに、電圧及び電流センサ５２のような電力センサを含み、これら電力センサは、ウィンドファーム１２の総電力出力を感知するように構成され、ステーション変圧器４８（図１に示す）の出力部又は中圧配電網４２の箇所のいずれかに接続することができる。
【００１５】
中央制御装置５１は、通信回線５４を介して個々の風力タービン発電機と通信するように構成され、これはハードウェア及びソフトウェアで実行することができる。一部の実施形態では、通信回線５４は、当業者に公知のあらゆる有線又は無線通信プロトコルにより中央制御装置５１に又は中央制御装置５１からデータ信号を遠隔的に通信するように構成することができる。後述するように、このようなデータ信号には、中央制御装置５１に送信される個々の風力タービン発電機の作動状況を示す信号、及び中央制御装置５１によって個々の風力タービン発電機に伝達される様々なコマンド信号を含むことができる。中央制御装置５１はさらに、中圧配電網４２と通信状態になるようにすることができ、またコンデンサ及びリアクトル（図示せず）のような、ネットワーク４２の様々なスイッチング装置を制御して、送電システム・オペレータが指定した仕様の範囲内でウィンドファーム１２の電力出力を制御するように動作可能とすることができる。
【００１６】
前述のように、風力タービン発電機は一般的に、安全風速限界値ともカットアウト風速とも呼ばれる所定の閾値よりも低い風速で発電するように設計される。図示した実施形態では、風力タービン発電機の各々は、該風力タービン発電機における平均風速がこの安全風速限界値を超えた時に、風力タービン発電機に発電をトリップ又は停止するように要求する自動防護機能を有する。可変ピッチ・ブレードを有する風力タービン発電機の場合のような１つの実施形態では、停止動作には、ブレードをストール形態（すなわち、風方向に対して９０度）又はフェザー形態（すなわち、風方向に対して０度）に向かってピッチ変更して、ブレードによる風力エネルギーの捕捉を最小にすることが含まれる。別の実施形態では、停止動作には、タービンロータの機械的制動を含むことができる。さらに別の実施形態では、停止は、図１に示すようなスイッチング装置によって達成することができる。
【００１７】
本発明技術は、制御機構を提供し、この制御機構によって、高風速時（すなわち、安全風速限界値に近づく風速時）に、整然としたすなわち順序正しい方法で風力タービン発電機を停止し、状態を変更し又はその電力出力を削減して、高風速状況下において所望の総電力出力の低下率すなわちウィンドファーム１２の出力ランプダウン率を維持する。本発明技術の態様によると、個々の風力タービン発電機は、それぞれの風力タービン発電機における平均風速が安全風速限界値に近づいた時にその防護機能を予測し、信号を中央制御装置５１に伝達するように構成される。信号は通常、現在の作動状態を変更する風力タービン発電機による要求を含む。１つの実施形態では、要求には、停止要求を含む。別の実施形態では、要求は、削減した電力出力で風力タービン発電機を作動させる要求を含むことができる。中央制御装置５１は、風力タービン発電機から受信した要求に基づいて応答又は許可を順序付けして、ウィンドファーム１２の電力ランプダウン率を送電システム・オペレータが規定した最大電力ランプダウン率の範囲内に維持するように構成される。この最大規定電力ランプダウン率は、他の発電ユニット２２の電力ランプアップ率の関数とすることができ、他の発電ユニットが一般的に、例えば上述のような高風速状況の間にウィンドファーム１２の減少した電力出力を補うようにユーティリティに電力を供給する。
【００１８】
図２は、本発明技術の態様によるウィンドファーム・ランプ率制御システム５６の機能ブロック図を示す。制御システム５６は一般的に、個々の風力タービン発電機に実装したタービン・レベル制御システム５８と、ウィンドファーム制御システム５０を含む監視制御機構とを含む。図示した実施形態では、タービン・レベル制御システムは、ナセル風速計のような１つ又はそれ以上の風速計６０を含み、この風速計６０が、異なる時点で感知した風力タービン発電機における測定風速をメモリ装置６２に伝達し、メモリ装置６２が、感知風速に対応する時間データを記録する。別の実施形態では、風速は、例えばブレード・ピッチ、タービン出力等々のようなタービン・パラメータから推定することができる。さらに別の実施形態では、気象マストを用いてウィンドファーム１２内の単一の場所における風速を測定し、風分布データを用いて、その測定値から個々の風力タービン発電機における風速を求めることができる。プロセッサ６４を使用して、異なる時点で感知した風速の時間平均値が算出される。１つの実施形態では、時間平均値は、異なる継続時間の１つ又はそれ以上の移動時間窓における感知風速のローリング（ゆるやかな強弱変化の）平均値を含む。実施例として、ローリング平均値は、１０分、３０秒及び３秒の移動時間窓について算出することができる。プロセッサ６４は、時間平均した風速が安全風速限界値に近づいた時に風力タービン発電機の作動状態を変更する要求を示す信号を生成し、通信回路６６を介してこの信号を中央制御装置５１に伝達するように構成される。プロセッサ６４はまた、ピッチ制御システム、トルク又は出力制御システムなどのような様々なタービン及び発電機制御装置６７と通信状態になっており、中央制御装置５１から受信した信号に基づいて風力タービン発電機の作動状態を変更するように動作可能である。
【００１９】
上述のように、ウィンドファーム制御システム５０は、制御装置５１と電力センサ５２とを含む。制御装置５１は、メモリ６８とランプ率推定モジュール７２及び順序付けモジュール７４を含む処理ユニット７０とを含む。ランプ率推定モジュール７２及び順序付けモジュール７４は通常、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）のようなプロセッサによって実行される機械読取り可能な命令を含む。メモリ６８は、異なる時点で電力センサ５２によって感知されたウィンドファーム１２の総電力出力に対応する時間データを記録する。ランプ率推定モジュール７２は、ウィンドファーム１２の感知電力出力に基づいて、ウィンドファーム１２の電力ランプ率の時間平均値を算出するようになったアルゴリズムを含む。時間平均値は、例えば一定の継続時間の移動時間窓にわたるウィンドファームの電力出力の変化率のローリング平均値を含むことができる。１つの実施形態では、電力出力の瞬間変化率は、隣接する時点の電力出力間の差異を算出し、この差異を隣接する時点間の時間の増分差により除算することによって確定することができる。電力の瞬間変化率は、時間において急激変動値を示すことがある。ローリング平均値は一般的に、これら変動値をフィルタ除去し、滑らかに変化する変化率を確定するように算出される。
【００２０】
順序付けモジュール７４は、風力タービン発電機の作動状況及びランプ率推定モジュール７２で算出したウィンドファーム電力ランプ率の瞬間ローリング平均値に基づいて、風力タービン発電機から受信した要求を順序付けするようになったアルゴリズムを含む。順序付けモジュール７４への入力は、それぞれのタービン・レベル制御システム５８によって伝達された風速、タービン速度、タービン出力、タービン速度の変化率、タービン出力の変化率、ブレード・ピッチ角、予測風速等々の個々の風力タービン発電機の作動状況を含むことができる。順序付けアルゴリズムは、図４を参照してより詳細に説明する。ウィンドファーム制御システム５０はさらに、通信回線５４を介して風力タービン発電機と通信するようになった通信回路７６と、例えば風力タービン発電機の作動状態の表示装置を含むユーザ・インタフェース７８とを含むことができる。
【００２１】
図３は、本発明技術の態様によるウィンドファームを稼動する例示的な方法８４を示すフローチャートである。方法８４は、個々の風力タービン発電機における風速をモニタする段階（ブロック８６）と、モニタ風速に基づいた信号を風力タービン発電機からウィンドファーム制御システムに送信する段階（ブロック８８）とを含む。信号は次に、個々の風力タービン発電機の作動状況に基づいてウィンドファーム制御システムの中央制御装置によって順序付けされる（ブロック９０）。方法８４はさらに、ウィンドファームの総電力出力のランプ率をモニタする段階（ブロック９２）と、風力タービン発電機の作動状態を調整することによって最大規定電力ランプ率に基づいてウィンドファームの電力ランプ率を制御する段階（ブロック９４）とを含む。ブロック９４は、１つ又はそれ以上の風力タービン発電機を停止又は電力出力削減するように許可すると同時に、他の風力タービン発電機から受信した信号を列に並べて待機させて、ウィンドファームの電力ランプダウン率が最大規定電力ランプダウン率を超えないようにする段階を含む。
【００２２】
図４は、ウィンドファームの電力出力の変化率を制御する例示的な方法９６を示すフローチャートである。方法９６は、異なる時点で風速を感知することによって個々の風力タービン発電機における風速をモニタする段階（ブロック９８）と、１つ又はそれ以上の時間窓にわたる感知風速のローリング平均値を算出する段階（ブロック１００）とを含む。ブロック１００は、１０分、３０秒及び３秒間の時間窓におけるローリング平均値を算出する段階を含むことができる。ブロック１０２では、様々な時間窓における風速のローリング平均値が、安全風速限界値と比較され、この安全風速限界値は、異なる継続時間の時間窓で異なっている。例示的な実施形態では、１０分、３０秒及び３秒時間窓における安全風速限界値は、それぞれ２５ｍ／ｓ、２８ｍ／ｓ及び３０ｍ／ｓである。ブロック１０２において、少なくとも１つの時間窓における風速のローリング平均値がその窓における安全風速限界値よりも大きい場合には、防護機能が、上述のように風力タービン発電機にトリップ又は停止することを要求する（ブロック１０３）。ブロック１０４において、異なる時間窓における風速のローリング平均値は、それぞれの時間窓の安全風速限界値よりも低い所定の設定値と比較される。例えば上記の実施形態では、１０分、３０秒及び３秒時間窓における所定の設定値は、それぞれ２４ｍ／ｓ、２６．５ｍ／ｓ及び２８ｍ／ｓとすることができる。少なくとも１つの時間窓における風速のローリング平均値がその窓における所定の設定値よりも大きい場合には、風力タービン発電機によって状態変更要求がウィンドファーム制御システムに伝達される（ブロック１０６）。
【００２３】
所定の設定値は、安全風速限界値よりも低くなるように選択して、風力タービン発電機が予想高速停止状況を予測することができるようにするのが有利である。このことは、ウィンドファーム制御システム５０に個々の風力タービン発電機がその防護機能により独立してトリップする前に停止又は出力削減シーケンスを調整するのに十分な時間を与える。
【００２４】
方法９６はさらに、ウィンドファームの総電力出力を感知することによってウィンドファームの電力出力の変化率をモニタする段階（１０８）と、ウィンドファームの電力ランプダウン率の時間平均値を算出する段階（ブロック１１０）とを含む。風力タービン発電機から受信した要求は次に、風力タービン発電機の作動状況に基づいて順序付けされる（ブロック１１２）。異なる時点において、ウィンドファームの電力出力のモニタ変化率は、最大規定電力ランプダウン率と比較される（ブロック１１４）。ブロック１１６において、停止又は電力出力の削減の要求を認める許可信号は、ブロック１１４でウィンドファームの電力出力の変化率が最大規定電力ランプダウン率よりも低くなっていると判定された場合に限り生成される。最大規定電力ランプダウン率を超えている場合には、中央制御装置５１は一般的に、風力タービン発電機による停止又は電力出力の削減の要求を認める前に、最大電力ランプダウン率が順守されることになるような十分な時間が経過するまで待機する。この待機期間中の風力タービン発電機における平均風速が安全風速限界値を超えている場合には、防護機能は、風力タービン発電機にたとえ中央制御装置５１からの許可がなくても独自に停止することを要求する。
【００２５】
許可信号が生成されると、個々の風力タービン発電機は停止する（ブロック１０３）又は電力出力を削減する（ブロック１１８）ことができる。停止動作は、前述した技術のいずれか又はそれらの何らかの組合せによって実行することができる。一旦高風速状況により停止されると、風力タービン発電機は一般的に、風力タービン発電機における平均風速が所定の低い方の設定値よりも低くなるまで再始動されない。例えば、上述の実施形態では、一旦停止されると、風力タービンは５分間のローリング平均風速が２２ｍ／ｓよりも小さくなるまで再始動されない。一部の実施形態では、停止シーケンスはしばらく抑制され、その後風力特性に応じてさらに停止シーケンスを続けるか又は再始動シーケンスを行うことができる。さらに別の実施形態では、停止シーケンスは、測定又は予測強風によりウィンドファーム制御システムによって開始することができる。
【００２６】
図５は、高風速時における経時的な状態変更要求の数とウィンドファームの電力出力との変動を示す例示的なグラフ図である。曲線１２０は全体的に、経時的な状態変更要求の数の変動を表し、曲線１２２は、ウィンドファームの総電力出力の対応する変動を表す。図示するように、ウィンドファームの電力出力は、時間Ｔ１までは風速の増大とともにほぼ一定である。時間Ｔ１は、ほぼ変更要求の１つ又はそれ以上が認められ始める時間である。その後、曲線１２２の傾斜は、全体的に低下し、ウィンドファームの電力の低下を示す。時間Ｔ２までは、十分な数の状態変更要求が認められて、ウィンドファームの電力出力を低下させる。時間Ｔ２を過ぎると、曲線１２２はマイナス傾斜を示し、本発明技術によると、このマイナス傾斜は、最大規定マイナスランプ率を超えないように制御される。状態変更要求の適正な順序付けによって、ウィンドファームの電力ランプダウン率は、ユーティリティ要件によって規定されたほぼ所望の値に維持することができる。
【００２７】
従って、本発明技術は、停止又は状態変更シーケンス中のエネルギー捕捉を最大にしながら、高風速状況の間でのウィンドファームの電力ランプダウン率の有効な制御を提供する。本発明技術の態様は、出力ダウンシーケンスと個々のタービンを停止又はその電力出力レベルを削減することができる時期を組合せ電力ランプダウン率目標が達成されるように決定する最適化アルゴリズムとを提供する。本発明技術はまた、高風速状況の間での停止を調整するグリッド・コード／ユーティリティ要件を満たすように設計することができる。
【００２８】
本明細書では本発明の一部の特徴のみを例示しかつ説明してきたが、当業者は多くの修正及び変更に想到するであろう。従って、特許請求の範囲は、全てのそのような修正及び変更を本発明の技術思想の範囲内に属するものとして保護しようとするものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明技術の態様による風力発電システムの概略図。
【図２】本発明技術の態様によるウィンドファーム制御機構の機能構成要素の概略図。
【図３】本発明技術の態様による、ウィンドファームを稼動する例示的な方法を示すフローチャート。
【図４】ウィンドファームの電力出力の変化率を制御する例示的な方法を示すフローチャート。
【図５】高風速時における経時的な状態変更要求の数とウィンドファームの電力出力との変動を示すグラフ図。
【符号の説明】
【００３０】
１０  風力発電システム
１２  ウィンドファーム
１４、１６、１８  風力タービン発電機
２０  ユーティリティ
２２  他の発電ユニット
２４、２６、２８  タービンロータ
３０、３２、３４  発電機
３６、３８、４０  タービン変圧器
４１、４３、４５  スイッチング装置
４２  中圧配電網
４４  フィーダ
４８  ステーション変圧器
５０  ウィンドファーム制御システム
５１  中央制御装置
５２  電力センサ
５４  通信回線
５６  ウィンドファーム・ランプ率制御システム
５８  タービン・レベル制御システム
【図１】
2006170208.tif 000003
【図２】
2006170208.tif 000004
【図３】
2006170208.tif 000005
【図４】
2006170208.tif 000006
【図５】
2006170208.tif 000007