(57)【要約】【課題】風力発電装置における出力変動を効果的かつ装置負担を小さくして実行可能にする。【解決手段】風車に対する風力によって発電を行う風力発電部と、風力発電部による出力に対し出力補償を行う電力貯蔵装置と、風力発電部および貯蔵装置を制御する制御部を備え、制御部は、相対的に小さい周期時間において風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第一の時定数で平滑化を行った目標出力Ａと、第一の時定数よりも相対的に大きい周期時間において風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第二の時定数で平滑化を行った目標出力Ｂとを計算し、目標出力Ａが目標出力Ｂよりも大きい場合に風力発電部の出力を抑制する指令を出し、かつ風力発電部の出力と目標出力Ｂとの差分に応じて電力貯蔵装置による出力補償を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車に対する風力によって発電を行う風力発電部と、
前記風力発電部による出力に対し出力補償を行う電力貯蔵装置と、
前記風力発電部および電力貯蔵装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、相対的に小さい周期時間において前記風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第一の時定数で平滑化を行った目標出力Ａと、前記第一の時定数よりも相対的に大きい周期時間において前記風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第二の時定数で平滑化を行った目標出力Ｂとをそれぞれ計算し、前記目標出力Ａが前記目標出力Ｂよりも大きい場合に前記風力発電部の出力を抑制する指令を出し、かつ前記風力発電部の出力と前記目標出力Ｂとの差分に応じて前記電力貯蔵装置による出力補償を行うことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記風力発電部に対し、前記風車におけるブレードのピッチ角制御または／および風力発電部の発電機トルクの調整によって、出力制御を行うことを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記風車のローター回転数に応じて前記出力制御を行うことを特徴とする請求項２記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記風力発電部での出力を抑制する指令として、前記目標出力Ａと前記目標出力Ｂの偏差および現在のローター回転数に応じて修正ローター回転数を算出し、該修正ローター回転数を前記ローター回転数として前記出力制御を行うことを特徴とする請求項３記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記修正ローター回転数を予め定めた関数あるいは変換表によって算出することを特徴とする請求項４記載の風力発電装置。
【請求項６】
前記第一の時定数における周期が１０秒〜３００秒であり、前記第二の時定数における周期が６００秒〜３６００秒であり、前記第二の時定数における周期が前記第一の時定数における周期よりも大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の風力発電装置。
【請求項７】
風車に対する風力によって発電を行う風力発電部と、前記風力発電部による出力に対し出力補償を行う電力貯蔵装置とを備える風力発電装置の変動抑制方法であって、
相対的に小さい周期時間において前記風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第一の時定数で平滑化を行った目標出力Ａと、前記第一の時定数よりも相対的に大きい周期時間において前記風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第二の時定数で平滑化を行った目標出力Ｂとをそれぞれ計算し、前記目標出力Ａが前記目標出力Ｂよりも大きい場合に前記風力発電の出力を抑制し、かつ前記風力発電部の出力と前記目標出力Ｂとの差分に応じて前記電力貯蔵装置による出力補償を行うことを特徴とする風力発電装置の変動抑制方法。
【請求項８】
前記風力発電部に対し、前記風車におけるブレードのピッチ角制御または／および風力発電部の発電機トルクの調整によって、出力調整を行うことを特徴とする請求項７記載の風力発電装置の変動抑制方法。
【請求項９】
前記風車のローター回転数に応じて前記出力調整を行うことを特徴とする請求項８記載の風力発電装置の変動抑制方法。
【請求項１０】
前記風力発電部での出力抑制として、前記目標出力Ａと前記目標出力Ｂの偏差および現在のローター回転数に応じて修正ローター回転数を算出し、該修正ローター回転数を前記ローター回転数として前記出力調整を行うことを特徴とする請求項９記載の風力発電装置の変動抑制方法。
【請求項１１】
前記修正ローター回転数を予め定めた関数あるいは変換表によって算出することを特徴とする請求項１０記載の風力発電装置の変動抑制方法。
【請求項１２】
前記第一の時定数における周期が１０秒〜３００秒であり、前記第二の時定数における周期が６００秒〜３６００秒であり、前記第二の時定数における周期が前記第一の時定数における周期よりも大きいことを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の風力発電装置の変動抑制方法。
【請求項１３】
風車に対する風力によって発電を行う風力発電部と前記風力発電部による出力に対し出力補償電力貯蔵装置とを制御する、風力発電装置の制御部を動作させる変動抑制プログラムであって、
相対的に小さい周期時間において前記風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第一の時定数で平滑化を行った目標出力Ａを算出するステップと、
前記第一の時定数よりも相対的に大きい周期時間において前記風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第二の時定数で平滑化を行った目標出力Ｂを算出するステップと、
前記目標出力Ａが前記目標出力Ｂよりも大きい場合に前記風力発電部の出力を抑制する指令を出すステップと、
前記風力発電部の出力と前記目標出力Ｂとの差分に応じて前記電力貯蔵装置による出力補償を行うステップと、を有することを特徴とする風力発電装置の変動抑制プログラム。
【請求項１４】
前記風力発電部に対し、前記風車におけるブレードのピッチ角制御または／および風力発電部の発電機トルクの調整によって、出力制御を行うステップをさらに有することを特徴とする請求項１３記載の風力発電装置の変動抑制プログラム。
【請求項１５】
前記出力制御では、前記風車のローター回転数に応じて出力制御を行うことを特徴とする請求項１４記載の風力発電装置の変動抑制プログラム。
【請求項１６】
前記風力発電部での出力を抑制する指令として、前記目標出力Ａと前記目標出力Ｂの偏差および現在のローター回転数に応じて修正ローター回転数を算出し、該修正ローター回転数を前記ローター回転数として前記出力制御を行うことを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の風力発電装置の変動抑制プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、風力によって発電を行う風力発電装置の変動を抑制することができる風力発電装置、風力発電装置の変動抑制方法および風力発電装置の変動抑制プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電機は、予測が困難な風エネルギーを用いて発電する仕組み上、出力変動は不可避である。このため、電力系統の調整余力が少ない地域では、周波数維持のため、風力発電の導入量に制限がかけられる場合がある。
そこで、特許文献１では、平均化出力に対する風力発電機出力の逸脱分を、電力貯蔵装置からの充放電によって補償し、出力変動を抑制する手法を提案している。
また、特許文献２では、風力発電機の出力が電力貯蔵装置の補償できる範囲を超えた場合、出力制限をかける方法を提案している。これにより、特許文献１よりもインバーターや電力貯蔵装置の規模を抑えられ、経済的に成立しやすくなるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２９９１０６号公報
【特許文献２】特開２００９−７９５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の手法では、インバーターや電力貯蔵装置の出力や容量を超える変動があった場合、合成出力のオーバーシュートやアンダーシュートを招くため、系統負荷を増してしまう。かといって、逸脱が生じないよう、インバーターや電力貯蔵装置の容量を大きくすると、コスト的に不利になるため、採算の合わないシステムとなってしまう。
一方、特許文献２の手法では、風力発電機出力変動が蓄電池でカバーできなくなった途端、風力発電機に対し急制動をかけることになり、ブレード等の疲労寿命低下の懸念が残る。これに対し、疲労荷重を減らすべく、風車の出力制御の勾配を緩くすると、出力変動に追従できなくなり、オーバーシュートやアンダーシュートをもたらす。
【０００５】
本発明は、上記のような従来の技術の課題を解決するためなされたものであり、風力発電機と電力貯蔵装置を協調制御することで、電力貯蔵装置の規模を抑えつつ、効率的な出力平準化を実現する風力発電装置、風力発電装置の変動抑制方法および風力発電装置の変動抑制プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明の風力発電装置は、
風車に対する風力によって発電を行う風力発電部と、
前記風力発電部による出力に対し出力補償を行う電力貯蔵装置と、
前記風力発電部および電力貯蔵装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、相対的に小さい周期時間において前記風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第一の時定数で平滑化を行った目標出力Ａと、前記第一の時定数よりも相対的に大きい周期時間において前記風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第二の時定数で平滑化を行った目標出力Ｂとをそれぞれ計算し、前記目標出力Ａが前記目標出力Ｂよりも大きい場合に前記風力発電部の出力を抑制する指令を出し、かつ前記風力発電部の出力と前記目標出力Ｂとの差分に応じて前記電力貯蔵装置による出力補償を行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明の風力発電装置では、前記制御部は、前記風力発電部に対し、前記風車におけるブレードのピッチ角制御または／および風力発電部の発電機トルクの調整によって、出力制御を行うことが望ましい。
本発明の風力発電装置では、前記制御部は、前記風車のローター回転数に応じて前記出力制御を行うことができる。
本発明の風力発電装置では、前記制御部は、前記風力発電部での出力を抑制する指令として、前記目標出力Ａと前記目標出力Ｂの偏差および現在のローター回転数に応じて修正ローター回転数を算出し、該修正ローター回転数を前記ローター回転数として前記出力制御を行うことができる。
本発明の風力発電装置では、前記制御部は、前記修正ローター回転数を予め定めた関数あるいは変換表によって算出することができる。
上記修正ローター回転数によれば、風力発電部の電力抑制を比較的速やかに行うことができ、前記出力制御を利用して効果的な制御を行うことができる。
【０００８】
本発明の風力発電装置では、前記第一の時定数における周期が１０秒〜３００秒、より望ましくは３０秒〜１２０秒であり、前記第二の時定数における周期が６００秒〜３６００秒、より望ましくは１２００〜２４００秒であり、前記第二の時定数における周期が前記第一の時定数における周期よりも大きいことが望ましい。
上記第１の時定数によれば、比較的短い周期で風力発電部の出力変化の状態を知ることができ、上記第２の時定数によれば、中期で風力発電部の出力変化の状態を知ることができる。
上記第１の時定数の時間は、１０秒未満では、出力変動に鋭敏に反応しすぎてしまうため、結果として風車の機械的負荷を増大させてしまう。３００秒超では、出力変動への追従が遅れ、電力貯蔵設備による出力補償の負担が増大する。同様の理由で下限を３０秒、上限を１２０秒とするのが一層望ましい。
上記第２の時定数の時間は、６００秒未満では、合成出力に変動成分が残り、電力系統側の負荷が増えてしまう。３６００秒超では、合成出力の変動は少なくなるが、出力抑制による売電損失が多くなるとともに、電力貯蔵設備の規模も大きくなってしまう。同様の理由で下限を１２００秒、上限を２４００秒とするのが一層望ましい。
【０００９】
本発明の風力発電装置の変動抑制方法は、
風車に対する風力によって発電を行う風力発電部と、前記風力発電部による出力に対し出力補償を行う電力貯蔵装置とを備える風力発電装置の変動抑制方法であって、
相対的に小さい周期時間において前記風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第一の時定数で平滑化を行った目標出力Ａと、前記第一の時定数よりも相対的に大きい周期時間において前記風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第二の時定数で平滑化を行った目標出力Ｂとをそれぞれ計算し、前記目標出力Ａが前記目標出力Ｂよりも大きい場合に前記風力発電の出力を抑制し、かつ前記風力発電部の出力と前記目標出力Ｂとの差分に応じて前記電力貯蔵装置による出力補償を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の風力発電装置の変動抑制方法では、前記風力発電部に対し、前記風車におけるブレードのピッチ角制御または／および風力発電部の発電機トルクの調整によって出力調整を行うのが望ましい。
本発明の風力発電装置の変動抑制方法では、前記風車のローター回転数に応じて出力調整を行うのが望ましい。
本発明の風力発電装置の変動抑制方法では、前記風力発電部での出力抑制として、前記目標出力Ａと前記目標出力Ｂの偏差および現在のローター回転数に応じて修正ローター回転数を算出し、該修正ローター回転数を前記ローター回転数として前記出力調整を行うことができる。
本発明の風力発電装置の変動抑制方法では、前記修正ローター回転数を、予め定めた関数あるいは変換表によって算出することができる。
本発明の風力発電装置の変動抑制方法では、前記第一の時定数における周期が１０秒〜３００秒、より望ましくは３０秒〜１２０秒であり、前記第二の時定数における周期が６００秒〜３６００秒、より望ましくは１２００〜２４００秒であり、前記第二の時定数における周期が前記第一の時定数における周期よりも大きいのが望ましい。
【００１１】
本発明の風力発電装置の変動抑制プログラムは、風車に対する風力によって発電を行う風力発電部と前記風力発電部による出力に対し出力補償電力貯蔵装置とを制御する、風力発電装置の制御部を動作させる変動抑制プログラムであって、
相対的に小さい周期時間において前記風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第一の時定数で平滑化を行った目標出力Ａを算出するステップと、
前記第一の時定数よりも相対的に大きい周期時間において前記風力発電部の過去の履歴から現在に至る発電出力を第二の時定数で平滑化を行った目標出力Ｂを算出するステップと、
前記目標出力Ａが前記目標出力Ｂよりも大きい場合に前記風力発電部の出力を抑制する指令を出すステップと、
前記風力発電部の出力と前記目標出力Ｂとの差分に応じて前記電力貯蔵装置による出力補償を行うステップと、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の風力発電装置の変動抑制プログラムでは、前記風力発電部に対し、前記風車におけるブレードのピッチ角制御または／および風力発電部の発電機トルクの調整によって出力制御を行うステップをさらに有することが望ましい。
本発明の風力発電装置の変動抑制プログラムでは、前記出力制御では、前記風車のローター回転数に応じて出力制御を行うことができる。
本発明の風力発電装置の変動抑制プログラムでは、前記風力発電部での出力を抑制する指令として、前記目標出力Ａと前記目標出力Ｂの偏差および現在のローター回転数に応じて修正ローター回転数を算出し、該修正ローター回転数を前記ローター回転数として前記出力制御を行うことができる。
【００１３】
本発明によれば、図１に示すように、風力発電機出力を第一の時定数によって平滑化することにより、短周期の出力変動成分が除かれ、中周期以上の変動成分が残った目標出力Ａが得られる。また、風力発電機出力を第一の時定数よりも大きい第二の時定数によって平滑化することで、中周期以下の出力変動成分が除かれ、長周期変動成分のみが残った目標出力Ｂが得られる。目標出力Ａ＞目標出力Ｂの領域では、風力発電機へ出力抑制を行うことで風力発電部における出力を低下させ、一方で、風力発電部の出力と目標出力Ｂとの差は電力貯蔵装置の充放電によって補償する。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、この発明では二種類の時定数による平滑化によって、滑らかな出力制御を風力発電に指令し、電力貯蔵装置によって補償可能なレベルに変動を抑えることが可能になる。これによって、効果的な出力変動抑制を実現できるだけでなく、従来の電力貯蔵装置のみの制御よりも充放電回数を抑えることができ、設備寿命の延長にも効果的であり、さらに、過剰な疲労荷重の発生を抑え、風力発電機の装置寿命に悪影響を与えない効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の二種類の時定数で平滑化された目標出力Ａ、Ｂと、風力発電出力の時間的変化の例を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施形態における風力発電装置の概略を示す図である。
【図３】同じく、制御ブロックを示す図である。
【図４】同じく、修正ローター回転数換算表の一例を示す。
【図５】同じく、制御部における変動抑制方法の手順を示すフローチャートである。
【図６】従来の制御法による比較例の各種出力を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例による各種出力を示すグラフである。
【図８】比較例と実施例における、合成出力の最大出力変動幅の累積頻度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。図２は、一実施形態の風力発電装置１０を示すものである。
風力発電装置１０は、地上に垂直に設置されたタワー１１と、タワー１１の上端部に水平回転可能に設置されたナセル１２と、ナセル１２に回転可能に軸支されたローター回転軸１３とローター回転軸１３に取り付けられたローター１４と、ローター１４の外周に放射状に取り付けられ、ピッチ角調整が可能な複数本（例えば３本）のブレード１５とを有している。風力発電用ブレード１５は略垂直な面に沿って回転方向に等間隔に取り付けられている。
また、ナセル１２には、ブレード１５に流入する流入風の風向および風速を測定する風向・風速計（図示しない）を設置して、データーの記録や風力発電装置の制御に用いることができる。
【００１７】
また、ナセル１２内には、ローター回転軸１３の回転により発電する発電機１６が設けられている。なお、ローター回転軸１３と発電機１６との間には、ローター回転軸１３の回転をギアなどにより増速して発電機１６に伝達する増速機（図示しない）などを設けることができる。また、ナセル１２内や地上には発電機１６に電気的に接続されたコンバーター、インバーター（いずれも図示しない）を備えている。
【００１８】
上記ブレード１５、ローター１４、ローター回転軸１３、発電機１６、コンバーター、インバーターなどは、本発明の風力発電部１を構成している。
また、ナセル内１２には、風力発電部１全体を制御する発電部コントローラ１７を有している。発電部コントローラ１７は、ＣＰＵやこれを動作させるプログラム、作業領域となるＲＡＭ、不揮発の記憶部などで構成することができる。発電部コントローラ１７は、ナセル１２の方向制御、ブレード１５のピッチ角制御、発電機１６の励磁調整によるトルク制御などを行うことができる。
【００１９】
また、タワー１１の地上側には、電力貯蔵装置２０と演算制御部１８とを有している。演算制御部１８は、各種演算と電力貯蔵装置２０の電力吸収、放出の制御や発電部コントローラ１７を介した風力発電部１の制御などを行うことができる。
電力貯蔵装置２０としては、蓄電池やキャパシタなどを用いることができるが、本発明としては特定の装置に限定をされるものではなく、電力の吸収、放出を任意に行うことができるものであればよい。
【００２０】
演算制御部１８は、ＣＰＵやこれを動作させるプログラム、作業領域となるＲＡＭ、不揮発の記憶部などによって構成することができる。
演算制御部１８は、異なる周期での平滑化の算出や、ローターの修正回転数の算出、風力発電部１に対する制御指令などを行うことができる。平滑化における周期やローターの修正回転数に使用する関数や換算表などは不揮発の記憶部に記録しておき、必要に応じて読み出して利用することができる。
上記した発電部コントローラ１７と演算制御部１８とは、本願発明の制御部を構成している。なお、制御部は、複数の各部で構成されるものではなく、一体で構成されているものであってもよい。
【００２１】
次に、本実施形態の制御ブロックを図３に示す。
風力発電部１は、発電部コントローラ１７の制御によってピッチ角制御や発電機制御が行われる。発電部コントローラ１７では、定格出力の設定が可能になっており、該定格出力が得られる制御方向となるように、ブレード１５のピッチ角制御や発電機制御が行われる。
なお、定格出力は、一定値であってもよく、また、時間帯や季節などの要因に応じて数値が変化するものであってもよい。通常は、ローター回転数に応じたフィードバック制御によってピッチ角調整や発電機のトルク調整を行って所望の定格回転数が得られるように制御を行う。ローター回転数は、ローター１４や発電機１６での回転数の検出などによって取得することができ、また発電機１６の出力に基づいてローター回転数を取得することも可能である。本発明としてはローター回転数の取得方法を特に限定されるものではなく、少なくとも、現在のローター回転数が得られるものであればよい。
【００２２】
風力発電部１のローター回転数ωは、修正回転数換算ブロック５に入力されている。また、風力発電部１の風力発電部出力Ｐｗｇは、第１平滑化ブロック３と、第２平滑化ブロック４に入力され、伝達回路８Ｂと伝達回路８Ｃでの入力値とされる。
修正回転数換算ブロック５、第１平滑化ブロック３、第２平滑化ブロック４、伝達回路８Ｂ、伝達回路８Ｃは、演算制御部１８の一部によって構成することができる。
【００２３】
第１平滑化ブロック３では、比較的周期の小さい第一の時定数Ｔ１が設定されており、望ましくは１０秒〜３００秒、より望ましくは３０秒〜１２０秒の範囲の周期で、平滑化出力ＰＡを算出する。
第２平滑化ブロック４では、第１の時定数Ｔ１よりも大きい第二の時定数Ｔ２が設定されており、望ましくは６００秒〜３６００秒、より望ましくは１２００秒〜２４００秒の範囲の周期で、平滑化出力ＰＢを算出する。
平滑化出力ＰＡは、本発明の目標出力Ａに相当し、平滑化出力ＰＢは、本発明の目標出力Ｂに相当する。なお、本発明としては、平滑化の手法は特に限定されるものではない。
平滑化手法としては、一次遅れや移動平均などの手法を用いることができ、本発明としては特定の手法に限定されるものではない。
【００２４】
第１平滑化ブロック３で算出された平滑化出力ＰＡと、第２平滑化ブロック４で算出された平滑化出力ＰＢとは、伝達回路８Ａの入力値とされ、平滑化出力ＰＢに対する平滑化出力ＰＡの偏差ＰＣが出力値として得られ、偏差ＰＣが修正回転数換算ブロック５に入力される。伝達回路８Ａは演算制御部１８の一部によって構成することができる。
【００２５】
修正回転数換算ブロック５では、風力発電機１０における現在のローター回転数ωと偏差Ｐｃとより、適切に設定した関数または換算表により、修正ローター回転数ωｍｏｄを算出する。図５に換算表の一例を示す。換算表は、例えば演算制御部１８の不揮発の記憶部に格納しておき、必要に応じて読み出す。
修正回転数換算ブロック５では、上記関数または換算表に基づいて、定格出力Ｐｒａｔｅに対するＰｃの比が０より大きいとき、ωｍｏｄがωよりも大きくなるように設定される。一方、Ｐｃ／Ｐｒａｔｅが０以下のときはωｍｏｄはωと等しいものとする。修正ローター回転数ωｍｏｄは、発電部コントローラ１７にフィードバックされる。
【００２６】
一般に、風力発電機１０には、定格出力に応じた定格ローター回転数が設定されており、定格値よりも回転数が低い場合は、発電部コントローラ１７が最大効率運転を指令し、風力発電部出力は一様に増加する出力制御および出力調整が行われる。しかし、定格値に近づいてくると、ローター過回転を防ぐため、発電部コントローラ１７はピッチ角制御等を指令して風を逃がし始め、風力発電部１の出力を定格出力で一定にするよう制御する。すなわち、実際のローター回転数ωよりも大きい修正ローター回転数ωｍｏｄを発電部コントローラ１７にフィードバックすれば、ピッチ角を増加させたり、発電機のトルクを増大させる方向に制御が働くため、実際のローター回転数は低下することとなり、結果として風力発電部出力が低減される。なお、本発明の出力制御、出力調整では、定格出力よりも低い出力をターゲットにして制御および調整を行うものであってもよい。
【００２７】
一方で、出力を増加させるために、修正ローター回転数ωｍｏｄを実際のローター回転数ωよりも小さくし、回転数を上げる方向に誘導するのは、機器の故障などの事態を伴うおそれがあり、本実施形態の対象としない。
【００２８】
修正ローター回転数の算出では、図４に示すように、Ｐｃ／Ｐｒａｔｅが大きくなるほど、ωｍｏｄ／ωが増加するような関係にあるのが好ましい。また、回転数と風力発電部出力の非線形な関係を考慮した形状にするのが好ましい。ただし、風力発電部の設計限界であるカットアウト回転数（図４では２４ｒｐｍ）を超えないよう、換算ブロックには上限を設けておくことが望ましい。
【００２９】
また、上述の修正ローター回転数の換算・フィードバック回路とは別に、風力発電部出力Ｐｗｇと第二の時定数による平滑化出力ＰＢの差分Ｐｄｅｌｔａを補償するよう、電力貯蔵装置２０の充放電制御を行う。ただし、電力貯蔵装置２０のインバータ容量Ｐｉｎｖを超える充放電はできないことと、充電レベルＳＯＣが１００％を超える充電と０％を下回る放電ができない制限を考慮する必要がある。充放電出力算出用飽和ブロック６にてＰｄｅｌｔａにこれらの制限が適用され、充放電出力Ｐｂａｔを算出する。
【００３０】
また、充放電出力Ｐｂａｔを積分器７で積算した値を、電力貯蔵容量Ｃｂａｔで除すことで電力貯蔵装置の充電レベルＳＯＣが得られる。この充電レベルＳＯＣは充放電出力算出用飽和ブロック６にフィードバックされ、電力貯蔵装置の上下限を超える充放電が起きないよう、Ｐｂａｔを制御する。
充放電出力Ｐｂａｔは、最終的に、風力発電部出力ＰｗｇからＰｂａｔを引いた値（放電または充電）がシステムの合成出力Ｐｏｕｔとなる。
【００３１】
次に、風力発電装置１０の制御部（この実施形態では発電部コントローラ１７および演算制御部１８）における変動抑制の手順を、図５のフローチャートに基づいて説明する。
風力発電の開始に伴って、発電部コントローラ１７によって、出力制御および出力調整として、定格回転数未満であれば最大効率運転をし、定格回転数以上であれば回転数制御運転を実施する（ステップｓ１；規定出力制御）。次いで、ローター回転数ωと風力発電部出力Ｐｗｇを取得する（ステップｓ２）。風力発電部出力Ｐｗｇについて、所定期間の履歴から現在に至る出力を２つの時定数で平滑化処理を行って、平滑化出力ＰＡ、ＰＢを取得する（ステップｓ３）。なお、履歴の期間は、少なくとも時定数となる期間を有していればよいが、その長さは特に限定されるものではない。
【００３２】
次いで、平滑化出力ＰＡ、平滑化出力ＰＢを比較し、平滑化出力ＰＡ＞平滑化出力ＰＢかを判定する（ステップｓ４）。平滑化出力ＰＡが平滑化出力ＰＢより大きい場合（ステップｓ４、Ｙｅｓ）、その差分とローター回転数ωとから、予め定めた関数や変換表によって修正ローター回転数ωｍｏｄを算出する（ステップｓ５）。関数や変換表は、演算制御部１８の不揮発の記憶部に格納しておく。関数や変換表は、予め格納されているものであってもよく、また、事後的に記憶部に格納したものでもよい。また、格納された関数や変換表を変更できるようにしてもよい。
【００３３】
一方、平滑化出力ＰＡが平滑化出力ＰＢ以下の場合（ステップｓ４、Ｎｏ）、修正ローター回転数ωｍｏｄ＝ωに設定する（ステップｓ６）。
ステップｓ５、６の後、平滑化出力ＰＡ＞平滑化出力ＰＢの場合、本来のローター回転数ωよりも大きな修正ロータ―回転数ωmodをフィードバックすることで、前記出力制御に基づいて風力発電機のトルクが増大し、結果として風力発電部１の出力が抑制される。
【００３４】
さらに、出力制御された風力発電部出力Ｐｗｇと、平滑化出力ＰＢとの差分に基づいて電力貯蔵装置２０で充放電の補償を行う（ステップｓ８）。すなわち、風力発電部出力Ｐｗｇが平滑化出力ＰＢ以上であれば、電力貯蔵装置２０に対する放電が行われ、風力発電部出力Ｐｗｇが平滑化出力ＰＢ未満であれば、電力貯蔵装置２０に対する充電が行われて出力変動が抑制される。その後、処理終了でなければ（ステップｓ９、Ｎｏ）、ステップｓ２に戻って処理を繰り返し、処理終了であれば（ステップｓ９、Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【実施例１】
【００３５】
以下に、本発明の実施例を比較例と比較しつつ説明する。
上記実施形態で示した変動抑制方法を利用して、１日間の風速データと定格出力２７００ｋＷの風力発電機モデルを用いてシミュレーションを実施した。
従来の蓄電池制御のみの比較例の各種出力を図６に示し、風力発電機と電力貯蔵装置である蓄電池との協調制御による本発明の実施例の各種出力を図７に示した。
比較例と比べて、実施例では風力発電部出力Ｐｗｇが効果的に抑制され、合成出力Ｐｏｕｔのオーバーシュート頻度、程度が低減されていることが分かる。
【００３６】
また、定量的に出力変動抑制効果を比較するため、各時刻の合成出力の１分間平均値を計算した上で、過去２０分間の最大値と最小値の差から得た最大出力変動率の累積頻度分布を図８に示した。
実施例は比較例よりも全域で頻度が低減しており、出力変動抑制が効果的に実現されていることが確認できる。
【００３７】
表１には、比較例と実施例について、１日間の総発電量と充放電回数を表１に示した。風力発電機の出力を抑制している都合上、実施例の方が４％程度発電量が低い。しかしながら、充放電回数は約８％実施例の方が低くなっており、電力貯蔵装置の寿命延長に効果があると予想される。
【００３８】
以上より、本発明を適用することによって、従来技術よりも電力貯蔵設備の規模が小さくても効率的な出力変動抑制が期待でき、また、電力貯蔵設備寿命も延長できるため、各種コストの節減につながると予想される。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
以上、本発明について上記実施形態および実施例に基づいて本発明の説明を行ったが、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  風力発電部
３  第１平滑化ブロック
４  第２平滑化ブロック
５  修正回転数換算ブロック
６  充放電出力算出用飽和ブロック
７  積分器
１０  風力発電装置
１１  タワー
１２  ナセル
１３  ローター回転軸
１４  ローター
１５  ブレード
１６  発電機
１７  発電部コントローラ
１８  演算制御部
２０  電力貯蔵装置
【図１】
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【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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