(57)【要約】【課題】風力発電団地の発電量制御方法を提供する。【解決手段】複数の単位風力発電機で形成された風力発電団地の発電状態をモニタリングする段階と、複数の単位風力発電機のうちいずれか一つの単位風力発電機で発電量が減少する場合、発電量の減少した単位風力発電機の発電量減少因子を分析する段階と、分析された減少因子によって発電量の減少した単位風力発電機についてのみ発電量が増大するように発電量を個別制御する段階と、を含む風力発電団地の発電量制御方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位風力発電機を含んで形成された風力発電団地の発電状態をモニタリングする段階と、
前記複数の単位風力発電機のうちいずれか一つの単位風力発電機で発電量が減少する場合、発電量の減少した単位風力発電機の発電量減少因子を分析する段階と、
発電量の減少した単位風力発電機についてのみ発電量が増大するように、分析された発電量減少因子に基づいて発電量を個別制御する段階と、を含む風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項２】
前記風力発電団地の発電状態をモニタリングする段階は、
前記風力発電団地が位置している地域の現在の気象情報データと、ｎ時間以後の気象情報データを取得する段階と、
前記現在の気象情報データ及び前記ｎ時間以後の気象情報データによって前記風力発電団地の期間別発電量をモニタリングする段階と、を含む請求項１に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項３】
前記風力発電団地の発電状態をモニタリングする段階は、
前記風力発電団地を複数のゾーンに区画し、区画されたゾーン別の発電状態を年、月または週間単位で細分化した後、昼間と夜間とにそれぞれ区分してモニタリングを行う請求項２に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項４】
前記発電量減少因子を分析する段階は、
単位風力発電機に設けられたブレードへの汚染物の付着状態を確認する段階と、
前記ブレードの回転速度の減少、振動の発生有無、及び重量の増加を確認する段階と、
前記風力発電団地周辺の気象状態を再確認する段階と、を含む請求項１から３の何れか１項に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項５】
単位風力発電機に設けられたブレードへの汚染物の付着状態を確認する段階は、
前記風力発電団地を複数のゾーンに区画し、区画されたゾーン別に汚染物の付着程度を互いに比べる請求項４に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項６】
前記発電量減少因子を分析する段階は、
単位風力発電機の発電量減少を感知する第１センサーを単位風力発電機にいずれにも設けてセンシングを行うか、または、
前記風力発電団地を複数のゾーンに区画し、区画されたゾーン別に配置された単位風力発電機のうち代表の単位風力発電機のみに第２センサーを設けてセンシングを行う請求項１から５の何れか１項に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項７】
前記ブレードへの汚染物の付着状態を確認する段階は、
前記ブレードに付着した汚染物がほこりである場合、前記ブレードに付着したほこりのサイズ及び面積を確認する段階を含む請求項４または５に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項８】
前記風力発電団地周辺の気象状態を再確認する段階は、
発電量の減少した単位風力発電機周辺の風速及び風量を確認する段階を含む請求項４、５、請求項４に従属するときの請求項６、または請求項７に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項９】
前記発電量を個別制御する段階は、
発電量の減少した単位風力発電機のブレード表面粗度を変更して、揚力及び抗力を再演算する段階と、
再演算された揚力及び抗力を発電量の減少した単位風力発電機に再適用させる第１制御段階と、
発電量の減少した単位風力発電機に対するブレードの傾斜角を制御する第２制御段階と、を含む請求項１から８の何れか１項に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項１０】
前記発電量を個別制御する段階は、
発電量の減少した単位風力発電機の出力を増大させてブレードを回転させる第３制御段階を含む請求項１から９の何れか１項に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項１１】
前記発電量を個別制御する段階は、
発電量の減少した単位風力発電機の回転速度を一定期間増加させて制御し、期間経過後に隣接する単位風力発電機の発電状態が基準発電量に維持される場合、回転速度が増加した単位風力発電機の回転速度を正常状態の回転速度に制御する請求項１から１０の何れか１項に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項１２】
前記第２制御段階は、
前記ブレードの傾斜角を自動または手動で調節する請求項９に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項１３】
複数の単位風力発電機を含んで形成された風力発電団地が駆動した後の経時的な発電状態をモニタリングする段階と、
前記風力発電団地の全体発電量または部分発電量が減少する場合、前記複数の単位風力発電機のうち発電量の減少した単位風力発電機の発電状態を期間毎に細分化させて発電量減少パターンにパターン化する段階と、
前記風力発電団地の発電量が増大するように、前記発電量減少パターンに基づいて発電量を制御する段階と、を含む風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項１４】
前記経時的な発電状態をモニタリングする段階は、
前記風力発電団地が位置している地域の日別、月別または年別の経時的な前記風力発電団地の発電状態をモニタリングする請求項１３に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項１５】
前記発電量減少パターンを期間毎に細分化してパターン化する段階は、
前記風力発電団地に位置している単位風力発電機のブレードへの汚染物の付着状態を、風力発電団地に配置された単位風力発電機の位置別に細分化させて確認する段階と、
前記ブレードに付着した汚染物をいずれも除去した後で一定期間毎にブレードへの汚染物の付着状態を確認し、前記汚染物の変化状態を確認及び記録する段階と、を含む請求項１３または１４に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項１６】
前記発電量を制御する段階は、
発電量の減少した単位風力発電機のブレードの傾斜角を、期間毎に互いに異ならせて制御する段階を含む請求項１３から１５の何れか１項に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項１７】
前記発電量を制御する段階は、
前記風力発電団地が位置している地域の年間気象情報データと連動して発電量を制御する請求項１３から１６の何れか１項に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項１８】
前記発電量を制御する段階は、
発電量の減少した単位風力発電機の回転子に印加される電流量を期間毎に互いに異ならせて制御する段階を含む請求項１３から１７の何れか１項に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項１９】
前記電流量を期間別に互いに異ならせて制御する段階は、
前記電流量を第１期間に第１電流量に調節する段階と、
前記電流量を第２期間に第２電流量に調節する段階と、
前記電流量を第３期間に第３電流量に調節する段階と、を含み、
前記電流量は、
前記第１電流量から前記第３電流量へ行くほど増加する請求項１８に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項２０】
前記ブレードの傾斜角を期間毎に互いに異ならせて制御する段階は、
前記ブレードを第１期間に第１傾斜角に調節する段階と、
前記ブレードを第２期間に第２傾斜角に調節する段階と、
前記ブレードを第３期間に第３傾斜角に調節する段階と、を含む請求項１６、または請求項１６に従属するときの請求項１７から１９の何れか一項に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【請求項２１】
前記ブレードの傾斜角は、
前記第１傾斜角から前記第３傾斜角へ行くほど増加する請求項２０に記載の風力発電団地の発電量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電機の発電量を向上させるためのものであり、さらに詳細には、風力発電団地に設けられた複数の単位風力発電機の発電量減少状態、または風力発電団地が駆動した後の経時的な発電量減少状態をパターン化して前記風力発電団地の発電量を向上させるための風力発電団地の発電量制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に風力発電とは、空気の流動が持つ運動エネルギーの空気力学的特性を用いて回転子（ｒｏｔｏｒ）を回転させて機械的エネルギーに変換させ、この機械的エネルギーで発生する誘導電気を電力系統や需要者に供給する技術であり、豊かな風力資源（風）で再生可能なエネルギー源であり、公害排出が相対的になく、きれいで環境にやさしい発電方式である。
【０００３】
風力発電は、エネルギー密度が低くて風が弱い場合に発電が不可能なため、特定地域に限って設けられるという短所を持っているが、適正量の風がある場合に無限大に発電可能な特徴を持っている。
【０００４】
風力発電機は、地面に対する回転軸の方向によって水平型及び垂直型に分類され、主な構成要素としては、ブレード及びハブで構成された回転子と、回転を増速して発電機を駆動させる増速装置（ｇｅａｒｂｏｘ）と、電気を生産する発電機と、各種安全装置を制御する制御装置と、ブレーキ装置と電力制御装置及び鉄塔などがある。
【０００５】
このような特徴を持っている風力発電は、複数の単位風力発電機で構成され、それぞれの単位風力発電機が安定して作動して発電されてはじめて風力発電団地全体の発電量が均一に維持される。
【０００６】
しかし、風力発電団地に設けられた単位風力発電機にほこりまたは異物が付着する場合、ブレードの回転による抵抗が増加して発電量が減少するか、または風力発電団地が設けられた位置での気象変化によって発電量が減少するという現象が発生した。また風力発電団地が設けられた後で一定期間が経過すれば、風力発電団地の発電量が減少する現象が発生し、これによる適宜な発電量制御方案が要求された。
［先行技術文献］
［特許文献］大韓民国公開特許公報第１０−２０１３−００７８６８０号（公開日：２０１３年０７月１０日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、風力発電団地に設けられた複数の単位風力発電機で発電量が減少する場合、発電量を減少させた因子を分析して発電量を向上させ、風力発電団地全体の発電量が減少する場合、経時的な発電量減少パターンをパターン化して発電量の制御に活用し、発電量を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面によれば、複数の単位風力発電機を含んで形成された風力発電団地の発電状態をモニタリングする段階と、複数の単位風力発電機のうちいずれか一つの単位風力発電機で発電量が減少する場合、発電量の減少した単位風力発電機の発電量減少因子を分析する段階と、発電量の減少した単位風力発電機についてのみ発電量が増大するように、分析された発電量減少因子に基づいて発電量を個別制御する段階と、を含む。
【０００９】
風力発電団地の発電状態をモニタリングする段階は、風力発電団地が位置している地域の現在の気象情報データと、ｎ時間以後の気象情報データを取得する段階と、現在の気象情報データ及びｎ時間以後の気象情報データによって風力発電団地の期間別発電量をモニタリングする段階と、を含む。
【００１０】
風力発電団地の発電状態をモニタリングする段階は、風力発電団地を複数のゾーンに区画し、区画されたゾーン別の発電状態を年、月または週間単位で細分化した後、昼間と夜間とにそれぞれ区分してモニタリングを行う。
【００１１】
発電量減少因子を分析する段階は、単位風力発電機に設けられたブレードへの汚染物の付着状態を確認する段階と、ブレードの回転速度の減少、振動の発生有無、及び重量の増加を確認する段階と、風力発電団地周辺の気象状態を再確認する段階と、を含む。
【００１２】
単位風力発電機に設けられたブレードへの汚染物の付着状態を確認する段階は、風力発電団地を複数のゾーンに区画し、区画されたゾーン別に汚染物の付着程度を互いに比べる。
【００１３】
発電量減少因子を分析する段階は、単位風力発電機の発電量減少を感知する第１センサーを単位風力発電機にいずれにも設けてセンシングを行うか、または、風力発電団地を複数のゾーンに区画し、区画されたゾーン別に配置された単位風力発電機のうち代表の単位風力発電機のみに第２センサーを設けてセンシングを行う。
【００１４】
ブレードへの汚染物の付着状態を確認する段階は、ブレードに付着した汚染物がほこりである場合、ブレードに付着したほこりのサイズ及び面積を確認する段階を含む。
【００１５】
風力発電団地周辺の気象状態を再確認する段階は、発電量の減少した単位風力発電機周辺の風速及び風量を確認する段階を含む。
【００１６】
発電量を個別制御する段階は、発電量の減少した単位風力発電機のブレード表面粗度を変更して、揚力及び抗力を再演算する段階と、再演算された揚力及び抗力を発電量の減少した単位風力発電機に再適用させる第１制御段階と、発電量の減少した単位風力発電機に対するブレードの傾斜角を制御する第２制御段階と、を含む。
【００１７】
発電量を個別制御する段階は、発電量の減少した単位風力発電機の出力を増大させてブレードを回転させる第３制御段階を含む。
【００１８】
発電量を個別制御する段階は、発電量の減少した単位風力発電機の回転速度を一定期間増加させて制御し、期間経過後に隣接する単位風力発電機の発電状態が基準発電量に維持される場合、回転速度が増加した単位風力発電機の回転速度を正常状態の回転速度に制御する。
【００１９】
第２制御段階は、ブレードの傾斜角を自動または手動で調節する。
【００２０】
本発明の他の実施形態による風力発電団地の発電量制御方法は、複数の単位風力発電機を含んで形成された風力発電団地が駆動した後の経時的な発電状態をモニタリングする段階と、風力発電団地の全体発電量または部分発電量が減少する場合、複数の単位風力発電機のうち発電量の減少した単位風力発電機の発電状態を期間毎に細分化させて発電量減少パターンにパターン化する段階と、風力発電団地の発電量が増大するように、発電量減少パターンに基づいて発電量を制御する段階と、を含む。
【００２１】
経時的な発電状態をモニタリングする段階は、風力発電団地が位置している地域の日別、月別または年別の経時的な風力発電団地の発電状態をモニタリングする。
【００２２】
発電量減少パターンを期間毎に細分化してパターン化する段階は、風力発電団地に位置している単位風力発電機のブレードへの汚染物の付着状態を、風力発電団地に配置された単位風力発電機の位置別に細分化させて確認する段階と、ブレードに付着した汚染物をいずれも除去した後で一定期間毎にブレードへの汚染物の付着状態を確認し、汚染物の変化状態を確認及び記録する段階と、を含む。
【００２３】
発電量を制御する段階は、発電量の減少した単位風力発電機のブレードの傾斜角を、期間毎に互いに異ならせて制御する段階を含む。
【００２４】
発電量を制御する段階は、風力発電団地が位置している地域の年間気象情報データと連動して発電量を制御する。
【００２５】
発電量を制御する段階は、発電量の減少した単位風力発電機の回転子に印加される電流量を期間毎に互いに異ならせて制御する段階を含む。
【００２６】
電流量を期間別に互いに異ならせて制御する段階は、電流量を第１期間に第１電流量に調節する段階と、電流量を第２期間に第２電流量に調節する段階と、電流量を第３期間に第３電流量に調節する段階と、を含み、電流量は、第１電流量から第３電流量へ行くほど増加する。
【００２７】
ブレードの傾斜角を期間毎に互いに異ならせて制御する段階は、ブレードを第１期間に第１傾斜角に調節する段階と、ブレードを第２期間に第２傾斜角に調節する段階と、ブレードを第３期間に第３傾斜角に調節する段階と、を含む。
【００２８】
ブレードの傾斜角は、第１傾斜角から第３傾斜角へ行くほど増加する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、風力発電団地全体の経時的な発電量減少パターンを制御変数として活用して、期間経過に関係なく安定した発電を通じて発電効率を安定して維持させる。
【００３０】
また、本発明によれば、単位風力発電機で発電量が減少する場合、発電量を減少させた減少因子の個別制御を行って発電量を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態による風力発電団地の発電量制御方法の制御部及び前記制御部と連係された構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による風力発電団地の発電量制御方法を示す全体フローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態による風力発電団地を概略的に示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による風力発電団地の発電量制御方法の発電状態のモニタリングについての実施形態を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による風力発電団地の発電量制御方法の発電量減少因子についての実施形態を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による風力発電団地の発電量制御方法の発電量を個別制御する実施形態を示すフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態による風力発電団地の発電量制御方法を示す全体フローチャートである。
【図８】本発明の他の実施形態による風力発電団地を概略的に示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態による風力発電団地の発電量制御方法の作動状態を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態による風力発電団地の発電量制御方法の作動状態を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の他の実施形態による風力発電団地の発電量制御方法の作動状態を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の他の実施形態による風力発電団地の発電量制御方法の作動状態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の一実施形態による風力発電団地の発電量制御方法について、図面を参照して説明する。
【００３３】
添付した図１ないし図４を参照すれば、本実施形態による風力発電団地の発電量制御方法は、陸上または海上に設けられ、複数の単位風力発電機で形成された風力発電団地全体の発電状態に基づいて発電量を制御し、前記単位風力発電機または風力発電団地の発電量が減少する場合、発電性能を向上させるために発電量減少因子を分析し、分析されたデータを用いて発電量の減少した単位風力発電機の発電量を個別制御する。
【００３４】
さらに詳細に説明すれば、複数の単位風力発電機１ａで形成された風力発電団地１の発電状態をモニタリング（ＳＴ１００）し、複数の単位風力発電機１ａのうちいずれか一つの単位風力発電機１ａで発電量が減少する場合、発電量の減少した単位風力発電機１ａの発電量減少因子を分析（ＳＴ２００）した後、分析された減少因子によって発電量の減少した単位風力発電機１ａのみで発電量が増大するように、発電量を個別制御する（ＳＴ３００）。
【００３５】
風力発電団地の発電状態をモニタリングするためには、気象情報サーバ１０を通じてリアルタイムで気象情報データが、風力発電団地１を統合制御する制御部１００に伝送され、前記制御部１００は、気象情報データを入力されて風力発電団地１の発電量制御のための情報として保存する。
【００３６】
気象情報サーバ１０は、風力発電団地１に設けられたインターネット網２を通じてリアルタイムで気象情報データを入力されて管理者に提供し、前記気象情報データには、風力発電団地１が設けられた地域の温度、湿度、風向、風速を含む天気データが含まれる。
【００３７】
特に、風力発電団地１の発電量に係る主要データは、風向と風速及び天気データが相対的に重要なデータに当たり、前記気象情報データはメモリ部１０２に保存される。
【００３８】
このように前記制御部１００は、現在風力発電団地１が位置している地域の現在気象情報データと共にｎ時間以後の気象情報データを入力され（ＳＴ１１０）、入力された気象情報データによって、風力発電団地１の期間別発電量をリアルタイムでモニタリングを行う（ＳＴ１２０）。
【００３９】
制御部１００は、現在気象情報データを入力され、複数の単位風力発電機１ａが設けられた風力発電団地１周辺の気象状態情報を管理者に提供し、時間別及び期間別に発電状態をモニタリングして平均値を算出する。
【００４０】
風力発電団地１の発電状態をモニタリング（ＳＴ１００）するための一実施形態によれば、風力発電団地１を複数のゾーン別に区画し、区画されたゾーン別の発電状態を年、月、週間単位で細分化した後、昼間と夜間とにそれぞれ区分してモニタリングを行う。
【００４１】
例えば、風力発電団地１の面積が相対的に大きい場合、単位風力発電機１ａは互いに相当な間隔をおいて配置されるが、配置された間隔によって気象状態及び周辺環境によって発電状態が変化される。
【００４２】
本実施形態ではこれをさらに正確にモニタリングするために、１年を基準として月別に細分化し、細分化された月を週単位に細分化した後、各週の１日を昼間と夜間とに区分して発電状態をモニタリングすることで、季節の変化または期間の経過によるモニタリングをさらに正確に行えるので、風力発電団地１の発電状態によって獲得されたモニタリングデータへの信頼度が向上する。
【００４３】
添付した図２または図５を参照すれば、このような状態に維持される風力発電団地１は、複数の単位風力発電機１ａのうちいずれか一つの単位風力発電機１ａで発電量が減少する場合、発電量の減少した単位風力発電機１ａの発電量減少因子を分析する（ＳＴ２００）。
【００４４】
発電量減少因子は、単位風力発電機１ａが正常状態で出力される発電量より相対的に発電量が減少した場合、単位風力発電機１ａの機械的欠陥または誤作動を除いた外部的要因による発電量が減少したと判断する。
【００４５】
例えば、単位風力発電機１ａに設けられたブレードへの汚染物の付着如何を優先的に確認（ＳＴ２０２）する。ブレードは、単位風力発電機１ａの設計及び解析のための核心構成であり、ブレードの回転面積によって単位風力発電機１ａで発生する発電状態が変化し、ブレードに汚染物（ほこり、昆虫または鳥類の死骸）が付着する場合、ブレードの回転速度を減少させて初期設計時にブレードに適用された設計データに変化を引き起こし、単位風力発電機１ａの発電量が減少する。
【００４６】
単位風力発電機１ａに設けられたブレードへの汚染物の付着如何を確認するためには、一例として、風力発電団地１を複数のゾーン別に区画し、区画されたゾーン別に汚染物の付着程度を互いに比べられるが、この場合、区画されたゾーン別にそれぞれ互いに異なる汚染状態が確認され、特定ゾーンの汚染状態が、隣接しているゾーンに位置している単位風力発電機１ａの汚染状態と異なる場合、汚染が発生したゾーンの位置を汚染発生ゾーンと判断する。
【００４７】
特に、風力発電団地１が砂漠のような乾燥気候地域または黄砂及び砂嵐が頻繁に発生する地域に設けられる場合、前記ブレードに汚染物が相対的に多く付着する可能性があるため、ブレードへの汚染物の付着如何を優先的に確認する。
【００４８】
ブレードへの汚染物の付着如何を確認（ＳＴ２０２）するためには、管理者または作業者が肉眼で複数の単位風力発電機１ａをいちいち確認し難いため、ブレードの汚染状態を観察するブレード汚染感知部２０を通じて感知が行われ、ブレード汚染感知部２０で感知された情報が制御部１００に伝送される。
【００４９】
ブレード汚染感知部２０は、カメラユニットが使われ、前記カメラユニットは、単位風力発電機１ａの前面から一定距離ほど離隔している位置に設けられ、前記ブレードへの汚染物の付着如何をリアルタイムで撮影して制御部１００に伝送する。カメラユニットは、夜間にもブレードの汚染状態を正確に観察するように赤外線カメラが設けられ、ブレードへの汚染物の付着如何を正確に撮影する。
【００５０】
カメラユニットは、所定の角度でチルティングされるため、下側にチルティングユニット（図示せず）が設けられ、複数の単位風力発電機のブレードの汚染状態を撮影する。
【００５１】
例えば、ブレードに付着した汚染物がほこりである場合、前述したカメラユニットを通じてブレードに付着したほこりのサイズ及び面積を確認する（ＳＴ２０３）。ほこりのサイズ及び面積は、前記ブレードの面積をｘ方向及びｙ方向にいずれも一定サイズを持つ格子状の単位グリッドで定義し、定義された単位グリッドの個当りサイズ及び面積を制御部１００で演算して、ほこりがブレードに付着する場合、付着したほこりのサイズ及び面積を計算できる。
【００５２】
制御部１００は、もしブレードに汚染物が付着していないと判断される場合、ブレード状態感知部３０を通じてブレードの回転速度の減少如何と、振動の発生有無及び重量の増加如何を確認する（ＳＴ２０４）。
【００５３】
ブレード状態感知部３０は、回転子の回転速度を感知する回転子速度感知センサー（図示せず）が設けられる。回転子速度感知センサーは、回転子の回転速度を感知して制御部１００に伝送し、制御部１００は、回転子の回転速度を基準値回転速度と比べて、現在回転子の回転速度が正常状態であるかどうかを確認する。
【００５４】
ブレードの振動発生有無は、ブレードが設けられた回転子の回転中に振動の発生有無を感知するために振動感知センサー（図示せず）が設けられ、振動感知センサーによって感知された感知信号を制御部１００が入力されて、現在ブレードの振動発生有無を判断する。
【００５５】
ブレードに振動が発生する場合、回転子は回転の不安定な状態で回転しつつ発電量が減少し、制御部１００は、これを発電量減少因子に当たると判断する。またブレードの重量増加如何は、前記ブレードに設けられた重量感知センサー（図示せず）が感知して制御部１００に伝送し、制御部１００は、これを入力されて現在ブレードの重量増加如何を判断する。
【００５６】
ブレードの重量が増加する場合には、一例としてブレードに昆虫または鳥類が衝突した後、地面に落下せずにブレードと共に回転する時にブレードの重量が相対的に増加し、その他の場合にもブレードの重量が増加する。
【００５７】
制御部１００は、風力発電団地１周辺の気象状態を再確認し（ＳＴ２０６）、現在風力発電団地１に向かって吹いてくる風速及び風向状態情報を、気象情報サーバ１０を通じて再確認する（ＳＴ２０７）。
【００５８】
例えば、風力発電団地１周辺の気象状態が急変する場合、単位風力発電機１ａの発電量が減少し、単位風力発電機１ａに向かって１０ｍ／ｓの風速状態が維持されている途中で５ｍ／ｓ以下に風速が急減する場合、回転子の回転速度は相対的に低下し、この場合、単位風力発電機１ａの発電量を減少させる発電量減少因子は、風力発電団地周辺の気象状態に起因すると判断する。
【００５９】
本実施形態による風力発電団地の発電量制御方法は、発電量減少因子を分析（ＳＴ２００）するために、前記単位風力発電機１ａの発電量減少状態を感知する第１センサー３が単位風力発電機１ａにいずれも設けられてセンシングが行われるか、または、前記風力発電団地１をゾーン別に区画し、区画されたゾーンに配置された代表単位風力発電機のみに第２センサー４を設けてセンシングが行われ、前記第１、２センサー３、４を通じて発電量減少による因子を分析する。
【００６０】
風力発電団地１は、かなり広い面積となっているので、管理者または作業者が直接に複数の単位風力発電機１ａの作動状態を確認し難いため、第１センサー３を複数の単位風力発電機１ａにいずれも設け、前記第１センサー３で感知された感知信号を制御部１００が入力されて、特定位置で発電量の減少した単位風力発電機の正確な位置と、現在単位風力発電機１ａの発電量減少状態とを確認する。
【００６１】
第１センサー３は、単位風力発電機１ａのブレードに積層されるほこりの状態を確認するためにほこり検出器が設けられ、前記ほこり検出器が感知したほこり検出量データを制御部１００が入力されて、現在単位風力発電機１ａ周辺の汚染状態を判断する。
【００６２】
本実施形態による風力発電団地１は、複数の単位風力発電機１ａを複数のゾーンに区画してゾーン別制御を行え、この場合、特定ゾーンを代表する代表単位風力発電機のみに第２センサー４が設けられ、発電量減少状態を感知して制御部１００に提供する。
【００６３】
このように、単位風力発電機の発電量減少因子が分析された以後には、発電量の減少した単位風力発電機に対する個別制御（ＳＴ３００）を行って発電量を増大させる。
【００６４】
添付した図１または図３及び図６を参照すれば、ブレードにほこりが付着して発電量が減少する場合、単位風力発電機１ａのブレード表面粗度を最初にセットされた表面粗度と異なって変更し、揚力及び抗力を再演算する（ＳＴ３１０）。
【００６５】
ブレードは、表面にほこりが多量積層される場合、ブレードの表面に沿って移動する空気のフロー分布は、ほこりの積層前に比べて相対的に不均一になりつつブレード表面に加えられる圧力が増加し、ブレードの表面に沿って移動する空気のフローが乱流形態に急激に変更され、ブレードの特定部位に疲れ荷重を増大させて構造的強度を弱める。
【００６６】
本実施形態では、このようにブレードの構造的強度の弱化を防止し、さらに単位風力発電機１ａの安定した発電量の維持のために制御部１００が揚力及び抗力を再演算し、発電量の減少した単位風力発電機１ａに再適用させる（ＳＴ３２０）。そして、発電量の減少した単位風力発電機のブレードのピッチ制御を行ってこれ以上発電量が減少しないようにする。ピッチ制御は、ブレードのピッチ角を制御し、汚染物が付着する前より空力特性をさらに向上させる（ＳＴ３３０）。
【００６７】
制御部１００は、ブレードの傾斜角を調節するために自動または手動方式のうちいずれか一方式で調節され、自動で調節される場合、油圧によって作動するリンクユニット４０またはシリンダーユニット５０を用いてブレードの傾斜角を制御する。
【００６８】
本実施形態による制御部１００は、回転子に設けられたＮ個のブレードに対してそれぞれ個別制御を行うか、または、いずれも同時に一定角度で傾斜角を制御し、前記ブレードをそれぞれ個別制御する場合、第１ないし第ｎブレードの汚染状態を考慮してそれぞれ互いに異なる傾斜角で制御し、汚染物の付着に関係なく発電量を増大させる。
【００６９】
本実施形態による制御部１００は、発電量を個別制御する時、発電量の減少した単位風力発電機の出力を増大させてブレードを回転させ（ＳＴ３４０）、この場合、ブレードに汚染物が付着する前よりさらに多い電流をモータ（図示せず）に印加し、前記ブレードの回転速度を高めて発電量を増大させる。
【００７０】
発電量を個別制御する段階（ＳＴ３００）は、発電量の減少した単位風力発電機１ａの回転速度を一定期間高めて制御し、期間経過後に隣接している単位風力発電機の発電状態が基準発電量に維持される場合、回転速度が増加した単位風力発電機の回転速度を正常状態の回転速度に制御して、不要な電力浪費を最小化させ、かつ単位風力発電機の発電効率は安定して維持して全体風力発電団地１の効率を向上させる。
【００７１】
本発明の他の実施形態による風力発電団地の発電量制御方法について、図面を参照して説明する。
【００７２】
添付した図７ないし図８を参照すれば、本実施形態による風力発電団地の発電量制御方法は、前述した実施形態とは異なって、風力発電団地の発電量減少パターンによって風力発電団地の発電量が増大するように制御する。参考までに、本実施形態による風力発電団地は、砂及びほこりの多い乾燥気候地域に設けられると限定して説明する。
【００７３】
これについてさらに詳細に説明すれば、風力発電団地が駆動した以後、風力発電団地が位置している地域の日別、月別、年別の経時的な風力発電団地の発電状態をモニタリングし（ＳＴ１０００）、前記風力発電団地の発電量が全体または部分的に減少する場合、発電量の減少した風力発電機の発電量減少パターンを期間別に細分化させてパターン化し（ＳＴ２０００）、前記発電量減少パターンによって風力発電団地の発電量が増大するように発電量を制御する（ＳＴ３０００）。
【００７４】
複数の単位風力発電機１ａで形成された風力発電団地１は、設けられた後で発電量が、風力発電団地が最初に駆動する時に比べて経時的かつ相対的に減少することが一般的である。このように風力発電団地１の発電量が減少する理由は多様であるが、本実施形態では、風力発電団地１が設けられた位置的な特徴に限って説明する。
【００７５】
例えば、風力発電団地１が砂及びほこりの多い乾燥気候地域または砂漠近くに設けられる場合、風力発電団地１に多量のほこり及び異物が流れ込み、このような条件で風力発電団地１の経時的な発電量の変動状態をモニタリングする。
【００７６】
もし、風力発電団地１の発電量が経時的に減少する場合、発電量減少パターンを期間別に細分化するが（ＳＴ２０００）、風力発電団地１に位置している風力発電機のブレードへの汚染物の付着如何を、風力発電団地に配置された単位風力発電機の位置別に細分化させて確認する。
【００７７】
例えば、風力発電団地１は、複数の単位風力発電機１ａを備え、単位風力発電機１ａは、Ａ１〜Ａ３位置に複数が位置している。
【００７８】
参考までに、単位風力発電機１ａの位置は、理解を助けるために任意で配置させたことであり、必ずしも図面に示された配置形態に限るものではない。
【００７９】
先ず、Ａ１位置に配置された複数の単位風力発電機と、Ａ３に位置している複数の単位風力発電機とは、同じ風力発電団地１に位置している場合にも位置差が発生し、これにより発電量及び汚染物の付着程度が互いに異なって現われる。
【００８０】
すなわち、Ａ１ないしＡ３の位置に複数の単位風力発電機１ａの位置を細分化させた状態で、前記単位風力発電機または風力発電団地１の発電量減少を確認する（ＳＴ２１００）。
【００８１】
そして、ブレードに付着した汚染物であるほこりをいずれも除去した後、一定期間別にブレードへの汚染物の付着状態を確認し、前記汚染物の変化状態を確認及び記録する（ＳＴ２２００）。
【００８２】
例えば、矢印方向に多量の砂嵐が吹いてくる場合、Ａ３位置に位置している複数の単位風力発電機１ａのブレードに多量のほこりが付着し、この場合、前記ほこりのついうたＡ３位置の単位風力発電機のブレードを掃除して汚染物をいずれもとり除く。そして、１０日単位またはそれ以上の間隔を置いて、前記ブレードへのほこりの付着状態及び前記付着したほこりのサイズ及び面積の拡張状態を制御部１００に保存してデータ化する。
【００８３】
前記ブレードに付着している汚染物の除去は、作業者が手動で直接とり除くか、または自動でとり除く汚染物除去機（図示せず）を用いて自動でとり除く。
【００８４】
前記汚染物の変化状態は、前述したように、ブレードの面積を、ｘ方向及びｙ方向ともに一定サイズを持つ格子状の単位グリッドで定義し、前記定義された単位グリッドの個当りサイズ及び面積を制御部１００で演算し、ほこりがブレードに付着する場合にそのほこりのサイズ及び面積を計算する。
【００８５】
したがって、前記ブレードの汚染物の付着及び変化状態を特定期間中にモニタリングする場合、前記汚染物のサイズ及び面積の一定のパターン特性が、それぞれの単位風力発電機またはＡ１ないしＡ３に位置している位置別に細分化されて制御部１００に記録され、これを期間別汚染状態として保存する。
【００８６】
この場合、Ａ１位置に位置している複数の単位風力発電機と、Ａ２及びＡ３に位置している単位風力発電機との汚染物の付着状態及び汚染物変化状態は、互いに異なって現われ、制御部１００は、Ａ１ないしＡ３位置に位置している単位風力発電機の汚染物変化状態を数値的にデータ化して保存する。
【００８７】
制御部１００は、前記汚染物の期間別変化状態と共に発電量の減少状態を日別に細分化して保存し、前記汚染物変化状態と共に発電量減少状態もパターン化して保存し、汚染物の付着による発電量の減少状態をグラフ化して確認する。
【００８８】
参考までに、前記単位風力発電機のブレードへの汚染物の付着如何を調べるために、前述した実施形態のようにブレード汚染感知部２０（図１参照）を設け、前記ブレード汚染感知部２０としては、カメラユニットが使われる。前記カメラユニットは、単位風力発電機１ａの前面から一定距離ほど離隔している位置に設けられて、前記ブレードへの汚染物の付着如何をリアルタイムで撮影して制御部１００に伝送し、前記カメラユニットの下側にチルティングユニット（図示せず）が設けられて、離隔している単位風力発電機１ａに向かって所定の角度で回転する。
【００８９】
このようにパターン化された発電量によって、制御部１００は発電量が増大するように制御を行うが、本実施形態では、発電量の減少した風力発電機のブレードの傾斜角を期間別に互いに異なって制御するか（ＳＴ３１００）、または、発電量の減少した風力発電機の回転子に印加される電流量を期間別に互いに異なって制御する（ＳＴ３２００）。
【００９０】
参考までに、本実施形態では、ブレードの傾斜角制御のみを行うと限定したが、発電量の減少した単位風力発電機または風力発電団地の発電量を高める他の方法も使われうるということを明らかにする。また、この場合にも期間別に互いに異なって制御する基本方法は保持されると限定する。
【００９１】
発電量を制御する段階（ＳＴ３０００）は、風力発電団地１が位置している地域の年間気象情報データと連動して発電量を制御するが、気象情報データには風速情報と、温度情報及び湿度情報が含まれ、このような気象情報データによって風力発電団地１に位置している複数の単位風力発電機１ａの個別発電効率が向上するように制御を行う。
【００９２】
本実施形態によるブレードの傾斜角を期間別に互いに異なって制御するためには、前記ブレードを第１期間経過後に第１傾斜角に調節し、次いで、前記ブレードを第２期間経過後に第２傾斜角に調節し、次いで、前記ブレードを第３期間経過後に第３傾斜角に調節する。
【００９３】
制御部１００は、第１期間と第２期間及び第３期間を１０日に限定して傾斜角に対するピッチ制御を行うが、前記期間は、風力発電団地１が設けられた位置的特性を考慮して変更され、必ずしも１０日に限定するものではない。
【００９４】
また第１傾斜角と第２傾斜角及び第３傾斜角は互いに異なるブレードの傾斜角に制御され、本実施形態では、第１傾斜角から第３傾斜角へ行くほど増加し、一例として、第１傾斜角は、ブレードの傾斜角を変化させずに最初に設けられた状態に維持させ、第２傾斜角は、最初に設けられた状態で５°変更させ、第３傾斜角は、ブレードが１０°に変更される。
【００９５】
また本実施形態では、前述したブレードの傾斜角だけではなく回転子の回転速度を互いに異なって制御するか、または、モータに印加される電流量を互いに異なって印加させてブレードの汚染による制御を行う。
【００９６】
制御部１００は、このように風力発電団地が駆動した以後から特定期間別に発電量の減少状態をパターン化し、風力発電団地の発電量向上のための変数として活用する。
【００９７】
このように構成された本発明の一実施形態による風力発電団地の発電量制御方法の制御状態について、図面を参照して説明する。
【００９８】
添付した図１または図９ないし図１０を参照すれば、制御部１００は、風力発電団地１に位置している複数の単位風力発電機１ａが駆動すれば（ＳＴ１０）、気象情報サーバ１０を通じて気象情報データを入力され、現在風力発電団地１周辺の風速と、風向と、温度及び湿度などの気象情報データを管理者に提供する（ＳＴ１１０）。
【００９９】
制御部１００は、現在風力発電団地１周辺の気象状態のモニタリングを行うと共に、発電量減少の発生有無を確認する。もし、現在風力発電団地１に向かって多量の砂嵐または黄砂が吹いてくる場合に単位風力発電機１ａで生産される発電量が変化する可能性があるため、さらに注意してモニタリングを行う。
【０１００】
前記気象変化によって単位風力発電機１ａで発電量が減少する場合（ＳＴ２０）、ブレード汚染感知部２０を通じて、発電量の減少した該単位風力発電機のブレードへのほこりの付着如何を確認する（ＳＴ２０２）。
【０１０１】
例えば、図１０の拡大図に示されたように、ブレード２にほこりが付着した場合、前記ほこりのサイズ及び面積に関するデータを確認する。前記ブレード２は、同一サイズの外周面を持つ格子状の単位グリッドで面積分割が行われるため、前記ブレード２にほこりが付着する場合、数値的にほこりのサイズ及び面積を計算でき、管理者はこれを確認し（ＳＴ２０３）、制御部１００を通じて発電量の減少した単位風力発電機１ａの個別制御を行う。
【０１０２】
制御部１００は、計算されたほこりのサイズ及び面積を用いて前記ブレード２の表面粗度を変更し、前記ブレード２のさらに円滑な回転のために揚力及び抗力を再演算し（ＳＴ３１０）、発電量の減少した単位風力発電機１ａに適用させる。
【０１０３】
前記汚染の発生した単位風力発電機１ａは、ブレード２にほこりが付着する前よりさらに揚力及び抗力が変更されて回転子が回転し、制御部１００は、さらに円滑な回転のために、ブレード２の傾斜角が増加するようにピッチ角を増加させて制御を行う（ＳＴ３３０）。
【０１０４】
制御部１００は、単位風力発電機１ａの発電量変化状態を確認して前記単位風力発電機１ａに印加される出力が増加するように制御し、発電量の低下した単位風力発電機１ａの発電量を制御する。
【０１０５】
本発明の他の実施形態による風力発電団地の発電量制御方法の制御状態について、図面を参照して説明する。
【０１０６】
添付した図１または図１１ないし図１２を参照すれば、風力発電団地１が駆動した以後（ＳＴ３０）、１年または数年の時間が経過しつつ（ＳＴ４０）発電量が変動し、前記風力発電団地１の発電量は経時的にモニタリングされる（ＳＴ１０００）。前記風力発電団地１は、日別、月別、年別に発電状態がモニタリングされ、いずれも制御部１００にメモリされる。
【０１０７】
このようにモニタリングされる風力発電団地１の発電量が減少する場合（ＳＴ５０）、発電量減少パターンをパターン化するために、風力発電団地１のＡ１ないしＡ３位置に位置している複数の単位風力発電機１ａへのほこりの付着如何を、ブレード汚染感知部２０を通じて１０日単位で確認し（ＳＴ２１００）、複数の単位風力発電機１ａのブレードにほこりが付着した場合、これをいずれもとり除く（ＳＴ６０）。
【０１０８】
そして制御部１００は、１０日単位でブレードへのほこりの付着如何と、もし、ほこりがつけば、前記期間中にどれほどのサイズ及び面積を持ってブレードの上面を汚染させるかについて、ブレード汚染感知部２０を通じて入力される。
【０１０９】
制御部１００は、ほこりの付着しているブレードが回転して経時的にブレード表面の汚染度が増加し、制御部１００は、これを日付別に数値化されたデータまたは映像データとして保存するが、各日付別ほこりのサイズ及び面積による単位風力発電機または風力発電団地１全体の発電量減少状態を共に保存し、これをデータ化させて保存する（ＳＴ２２００）。
【０１１０】
例えば、制御部１００は、ブレードにほこりが最初に積層された以後、１日が経過する度に前記ほこりのサイズ及び面積をデータ化して保存し、前記ほこりのサイズ及び面積のデータ化は前述した実施形態で既に説明したので、詳細な説明は省略する。
【０１１１】
このように保存されたデータによって風力発電団地１の発電量向上のための制御を行うために、制御部１００は、発電量の減少したＡ３位置に位置している複数の単位風力発電機のブレードの傾斜角を、１日から１０日まではθ１の角度に調節した後で発電量の変化状態を観察及び記録し（ＳＴ３１１０）、前記ブレードの傾斜角を１１日から２０日まではθ２に調節し（ＳＴ３１２０）、前記ブレードの傾斜角を２１日から３０日まではθ３の角度に調節して風力発電団地１の発電量変化状態を観察し（ＳＴ３１３０）、前記風力発電団地の発電量増大如何を確認する。
【０１１２】
本実施形態による制御部１００は、前述したようにブレードの傾斜角を制御して発電量を増大させると共に、回転子に印加される電流量を、１日から１０日までは第１電流量に印加して発電量の変化状態を観察及び記録し（ＳＴ３２１０）、２日から２０日までは前記第１電流量より増加した第２電流量に印加して発電量の変化状態を観察及び記録し（ＳＴ３２２０）、２１日から３０日までは第３電流量に印加して発電量の変化状態を観察及び記録し（ＳＴ３２３０）、風力発電団地１の発電量増大如何を確認する。
【０１１３】
本実施形態による風力発電団地１の発電量を増大させる方法は、前述したブレードの傾斜角及び回転子に印加される電流量の調節と共に他の方法を並行して発電量を増大させることができ、この場合にも期間別に発電量の変化状態を観察及び記録してデータを保存し、期間別に異なって風力発電団地１全体または単位風力発電機１ａの制御を行って発電量を増大させる。
【０１１４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、当業者ならば、特許請求の範囲に記載の本発明の思想から逸脱しない範囲内で構成要素の付加、変更、削除または追加などによって本発明を多様に修正及び変更させることができ、これも本発明の権利範囲内に含まれるといえる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、風力発電団地の発電量制御関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１１６】
１：風力発電団地
１ａ：単位風力発電機
２：インターネット網
３：第１センサー
４：第２センサー
１０：気象情報サーバ
２０：ブレード汚染感知部
３０：ブレード状態感知部
４０：リンクユニット
５０：シリンダーユニット
１００：制御部
１０２：メモリ部
【図１】
2015105653.tif 000003
【図２】
2015105653.tif 000004
【図３】
2015105653.tif 000005
【図４】
2015105653.tif 000006
【図５】
2015105653.tif 000007
【図６】
2015105653.tif 000008
【図７】
2015105653.tif 000009
【図８】
2015105653.tif 000010
【図９】
2015105653.tif 000011
【図１０】
2015105653.tif 000012
【図１１】
2015105653.tif 000013
【図１２】
2015105653.tif 000014