(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の風車を含むウィンドファームの出力制御装置であって、
各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を取得するためのＷＴＧ出力取得部と、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Ｐｍａｘｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出するための抽出可能出力算出部と、
各風車の前記抽出可能出力Ｐｍａｘｉと現在出力Ｐｉとの差分から、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出するための潜在出力算出部と、
前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊に近づくように、各風車の出力指令値を決定するためのＷＴＧ出力決定部とを備え、
前記ＷＴＧ出力決定部は、前記ウィンドファームの前記出力ＰＷＦよりも前記ウィンドファームの出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記ＷＴＧ出力決定部は、ロータ回転数が定格回転数に達している風車に限って前記出力増加量を割り当てるように構成されたことを特徴とするウィンドファームの出力制御装置。
【請求項２】
ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の風車を含むウィンドファームの出力制御装置であって、
各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を取得するためのＷＴＧ出力取得部と、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Ｐｍａｘｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出するための抽出可能出力算出部と、
各風車の前記抽出可能出力Ｐｍａｘｉと現在出力Ｐｉとの差分から、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出するための潜在出力算出部と、
前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊に近づくように、各風車の出力指令値を決定するためのＷＴＧ出力決定部とを備え、
前記ＷＴＧ出力決定部は、前記ウィンドファームの前記出力ＰＷＦよりも前記ウィンドファームの出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記ＷＴＧ出力決定部は、前記潜在出力Ｐｐｏｔｉが閾値Ｐｐｏｔｔｈ（ただし、Ｐｐｏｔｔｈ＞０）よりも大きい風車に限って前記出力増加量を割り当てるように構成されたことを特徴とするウィンドファームの出力制御装置。
【請求項３】
前記ＷＴＧ出力決定部は、各風車の前記出力増加量が前記潜在出力Ｐｐｏｔｉの大きさに比例するように前記出力指令値を各風車について求めるように構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のウィンドファームの出力制御装置。
【請求項４】
ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の風車を含むウィンドファームの出力制御装置であって、
各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を取得するためのＷＴＧ出力取得部と、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Ｐｍａｘｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出するための抽出可能出力算出部と、
各風車の前記抽出可能出力Ｐｍａｘｉと現在出力Ｐｉとの差分から、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出するための潜在出力算出部と、
前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊に近づくように、各風車の出力指令値を決定するためのＷＴＧ出力決定部とを備え、
前記ＷＴＧ出力決定部は、前記ウィンドファームの前記出力ＰＷＦよりも前記ウィンドファームの出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記出力目標値ＰＷＦ＊に対する前記出力ＰＷＦの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように前記出力指令値を補正するためのＷＴＧ出力補正部をさらに備えることを特徴とするウィンドファームの出力制御装置。
【請求項５】
前記ＷＴＧ出力補正部は、前記出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点から前記出力ＰＷＦが前記出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間を除く期間に限って、前記出力指令値の補正を行うように構成されたことを特徴とする請求項４に記載のウィンドファームの出力制御装置。
【請求項６】
前記ＷＴＧ出力補正部は、前記出力目標値ＰＷＦ＊に対する前記出力ＰＷＦの前記差異、前記ウィンドファーム全体としての前記出力ＰＷＦの変化率、各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）の変化率、各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）の現在の出力指令値Ｐｏｕｔｉに対する差異、および、各風車に関する風速変化率の少なくとも一つに基づいて前記出力指令値を補正することを特徴とする請求項４又は５に記載のウィンドファームの出力制御装置。
【請求項７】
ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の風車を含むウィンドファームの出力制御装置であって、
各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を取得するためのＷＴＧ出力取得部と、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Ｐｍａｘｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出するための抽出可能出力算出部と、
各風車の前記抽出可能出力Ｐｍａｘｉと現在出力Ｐｉとの差分から、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出するための潜在出力算出部と、
前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊に近づくように、各風車の出力指令値を決定するためのＷＴＧ出力決定部とを備え、
前記ＷＴＧ出力決定部は、前記ウィンドファームの前記出力ＰＷＦよりも前記ウィンドファームの出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記ウィンドファーム全体としての前記出力ＰＷＦの変化率を制限するための出力変化率制限部をさらに備え、
前記出力変化率制限部は、
前記出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点から前記出力ＰＷＦが前記出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦの変化率を第１変化率に制限し、
前記過渡的な期間を除く期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦの変化率を、前記第１変化率よりも大きい第２変化率に制限するように構成されたことを特徴とするウィンドファームの出力制御装置。
【請求項８】
ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の風車を含むウィンドファームの出力制御方法であって、
各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を取得するＷＴＧ出力取得ステップと、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Ｐｍａｘｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出する抽出可能出力算出ステップと、
各風車の前記抽出可能出力Ｐｍａｘｉと現在出力Ｐｉとの差分から、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出する潜在出力算出ステップと、
前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊に近づくように、各風車の出力指令値を決定するＷＴＧ出力決定ステップとを備え、
前記ＷＴＧ出力決定ステップでは、前記ウィンドファームの前記出力ＰＷＦよりも前記ウィンドファームの出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記ＷＴＧ出力決定ステップでは、前記ＷＴＧ出力決定部は、ロータ回転数が定格回転数に達している風車に限って前記出力増加量を割り当てることを特徴とするウィンドファームの出力制御方法。
【請求項９】
ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の風車を含むウィンドファームの出力制御方法であって、
各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を取得するＷＴＧ出力取得ステップと、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Ｐｍａｘｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出する抽出可能出力算出ステップと、
各風車の前記抽出可能出力Ｐｍａｘｉと現在出力Ｐｉとの差分から、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出する潜在出力算出ステップと、
前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊に近づくように、各風車の出力指令値を決定するＷＴＧ出力決定ステップとを備え、
前記ＷＴＧ出力決定ステップでは、前記ウィンドファームの前記出力ＰＷＦよりも前記ウィンドファームの出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記ＷＴＧ出力決定ステップでは、前記潜在出力Ｐｐｏｔｉが閾値Ｐｐｏｔｔｈ（ただし、Ｐｐｏｔｔｈ＞０）よりも大きい風車に限って前記出力増加量を割り当てることを特徴とするウィンドファームの出力制御方法。
【請求項１０】
ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の風車を含むウィンドファームの出力制御方法であって、
各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を取得するＷＴＧ出力取得ステップと、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Ｐｍａｘｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出する抽出可能出力算出ステップと、
各風車の前記抽出可能出力Ｐｍａｘｉと現在出力Ｐｉとの差分から、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出する潜在出力算出ステップと、
前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊に近づくように、各風車の出力指令値を決定するＷＴＧ出力決定ステップとを備え、
前記ＷＴＧ出力決定ステップでは、前記ウィンドファームの前記出力ＰＷＦよりも前記ウィンドファームの出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記出力目標値ＰＷＦ＊に対する前記出力ＰＷＦの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように前記出力指令値を補正するためのＷＴＧ出力補正ステップをさらに備えることを特徴とするウィンドファームの出力制御方法。
【請求項１１】
ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の風車を含むウィンドファームの出力制御方法であって、
各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を取得するＷＴＧ出力取得ステップと、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Ｐｍａｘｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出する抽出可能出力算出ステップと、
各風車の前記抽出可能出力Ｐｍａｘｉと現在出力Ｐｉとの差分から、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出する潜在出力算出ステップと、
前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊に近づくように、各風車の出力指令値を決定するＷＴＧ出力決定ステップとを備え、
前記ＷＴＧ出力決定ステップでは、前記ウィンドファームの前記出力ＰＷＦよりも前記ウィンドファームの出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定するとともに、
前記ウィンドファーム全体としての前記出力ＰＷＦの変化率を制限するための出力変化率制限ステップをさらに備え、
前記出力変化率制限ステップでは、
前記出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点から前記出力ＰＷＦが前記出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦの変化率を第１変化率に制限し、
前記過渡的な期間を除く期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦの変化率を、前記第１変化率よりも大きい第２変化率に制限することを特徴とするウィンドファームの出力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウィンドファームの出力を制御するための出力制御装置及び出力制御方法に関する。
【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（風車）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電力系統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電力系統に供給される。電力系統に連系されるウィンドファームは、電力系統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、電力系統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】
例えば、特許文献１には、電力系統との連系点での計測値からウィンドファームから出力される有効電力を求め、電気事業者（Electric Utility）からの外部制御信号に基づいて、各風車に制御信号を与えるウィンドファーム制御装置が開示されている。【０００４】
また、ウィンドファームの出力制御自体に関するものではないが、特許文献２には、風に関するパラメータの実測値から電気的変数の最大値を求め、該最大値から現在の電気的変数を差し引いて、各風車の制御予備量（control reserve）を求める手法が開示されている。
さらに、特殊なウィンドファームの出力制御方法として、特許文献３には、電力系統の擾乱発生時におけるウィンドファームから電力系統への電気的出力を確保するために、通常運転時にウィンドファームの発電出力を予め制限する運転（デロード運転）を行うようにしたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７６４９２８２号明細書
【特許文献２】出願公開第２００９／００３３０９６号明細書
【特許文献３】特開２０１２−９７５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、本発明者らは、当初、ウィンドファーム全体としての現在出力を出力目標値に近づけるための一手法として、ウィンドファーム出力と出力目標値との差分を各々の風車の現在出力に応じて各風車に出力変化量を割り当てる手法の採用を考えていた。
しかし、この手法では、各風車に出力変化量を割り当てた後に個々の風車に対する風速が変動した場合に、次の理由により、ウィンドファーム全体としての出力が予定通りに得られない可能性がある。すなわち、出力変化量の割当て後に風速が上昇した風車については、潜在的に出力を上昇させる余地があるにもかかわらず、割り当てられた出力変化量によって風車出力が制限されてしまう。一方、出力変化量の割当て後に風速が低下した風車については、風速低下によって、割り当てられた出力変化量を実現できない場合がある。よって、ウィンドファーム全体としての出力が目標出力を下回る可能性がある。【０００７】
この点、特許文献１〜３には、ウィンドファーム全体としての出力を目標出力に適切に制御するための手法が開示されていない。【０００８】
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、ウィンドファーム全体としての出力を目標出力に合致させる能力に優れたウィンドファームの出力制御装置及び出力制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の少なくとも一実施形態に係るウィンドファームの出力制御装置は、ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の風車を含むウィンドファームの出力制御装置であって、
各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を取得するためのＷＴＧ出力取得部と、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Ｐｍａｘｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出するための抽出可能出力算出部と、
各風車の前記抽出可能出力Ｐｍａｘｉと現在出力Ｐｉとの差分から、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出するための潜在出力算出部と、
前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊に近づくように、各風車の出力指令値を決定するためのＷＴＧ出力決定部とを備え、
前記ＷＴＧ出力決定部は、前記ウィンドファームの前記出力ＰＷＦよりも前記ウィンドファームの出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定することを特徴とする。
なお、本明細書において“ウィンドファーム”とは、ウィンドファーム出力制御装置による指令を受けて制御されるｎ台の風車を含む風車群を意味する。【００１０】
上記ウィンドファームの出力制御装置では、ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦよりも出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車に出力増加量を割り当てるようにしたので、風速低下に起因したウィンドファーム出力ＰＷＦと出力目標値ＰＷＦ＊との不一致を緩和できる。すなわち、各々の風車に出力増加量を割り当てる際、現在出力Ｐｉに対する抽出可能出力Ｐｍａｘｉの過剰量である潜在出力Ｐｐｏｔｉを考慮することで、一部の風車に対する風速の低下がウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦに与える影響を低減できる。【００１１】
幾つかの実施形態では、前記ＷＴＧ出力決定部は、前記潜在出力Ｐｐｏｔｉが閾値Ｐｐｏｔｔｈ（ただし、Ｐｐｏｔｔｈ≧０）よりも大きい風車に限って前記出力増加量を割り当てるように構成される。
これにより、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム全体としては、出力目標値ＰＷＦ＊に近いウィンドファーム出力ＰＷＦを実現できる。これは、潜在出力Ｐｐｏｔｉがゼロ又はゼロに近くて現時点で出力上昇をさほど期待できない風車には出力増加量を割り当てず、潜在出力Ｐｐｏｔｉが閾値Ｐｐｏｔｔｈよりも大きくて現時点で出力上昇を期待できる風車のみに対して出力増加量を割り当てるためである。【００１２】
なお、一実施形態では、閾値Ｐｐｏｔｔｈがゼロである場合、前記潜在出力Ｐｐｏｔｉが閾値Ｐｐｏｔｔｈとしてのゼロよりも大きいか否かは、風車のロータ回転数が定格回転数に達しているかどうかで判定する。すなわち、ロータ回転数が定格回転数に達している風車については、潜在出力Ｐｐｏｔｉがゼロよりも大きい風車として扱い、前記ＷＴＧ出力決定部によって出力増加量を割り当てられる。これに対し、ロータ回転数が定格回転数に達していない風車については、潜在出力Ｐｐｏｔｉがゼロである風車として扱い、前記ＷＴＧ出力決定部による出力増加量の割り当ては行わない。【００１３】
また、幾つかの実施形態では、前記ＷＴＧ出力決定部は、各風車の前記出力増加量が前記潜在出力Ｐｐｏｔｉの大きさに比例するように前記出力指令値を各風車について求めるように構成される。
これにより、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム全体としては、出力目標値ＰＷＦ＊に近いウィンドファーム出力ＰＷＦを実現できる。これは、潜在出力Ｐｐｏｔｉが大きくて現時点で大幅な出力上昇を期待できる風車ほど、より多くの出力増加量を割り当てるためである。【００１４】
幾つかの実施形態では、ウィンドファーム出力制御装置は、前記出力目標値ＰＷＦ＊に対する前記出力ＰＷＦの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように前記出力指令値を補正するためのＷＴＧ出力補正部をさらに備える。
これにより、出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異の積算値の少なくとも一部を補償して、所定期間における平均的なウィンドファーム出力ＰＷＦ_ａｖｅを出力目標値ＰＷＦ＊に近づけることができる。また、一部の風車に対する風速の低下や、一部の風車における機器故障などに起因する出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの不足分を補償することで、ウィンドファーム全体としての発電量を向上させることができる。【００１５】
一実施形態では、前記ＷＴＧ出力補正部は、前記出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点から前記出力ＰＷＦが前記出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間を除く期間に限って、前記出力指令値の補正を行うように構成される。
ウィンドファームが連系される電力系統によっては、ウィンドファーム出力の所定時間内における平均的な変化速度（ランプレート）を一定値に維持することが要求されることがある。このような場合、上述のように、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点から前記出力ＰＷＦが前記出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間にはＷＴＧ出力補正部による出力補正値の補正を行わないことで、電力系統の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。【００１６】
一実施形態では、前記ＷＴＧ出力補正部は、前記出力目標値ＰＷＦ＊に対する前記出力ＰＷＦの前記差異、前記ウィンドファーム全体としての前記出力ＰＷＦの変化率、各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）の変化率、各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）の現在の出力指令値Ｐｏｕｔｉに対する差異、および、各風車に関する風速変化率の少なくとも一つに基づいて前記出力指令値を補正する。【００１７】
幾つかの実施形態では、ウィンドファーム出力制御装置は、前記ウィンドファーム全体としての前記出力ＰＷＦの変化率を制限するための出力変化率制限部をさらに備え、前記出力変化率制限部は、前記出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点から前記出力ＰＷＦが前記出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦの変化率を第１変化率に制限し、前記過渡的な期間を除く期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦの変化率を、前記第１変化率よりも大きい第２変化率に制限するように構成される。
このように、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を比較的小さな第１変化率に制限することで、電力系統の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
また、上記過渡的な期間を除く期間におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を比較的大きな第２変化率に制限することで、ウィンドファームの出力制御を風速変動に迅速に追従させ、風速変動に起因したウィンドファーム出力ＰＷＦと出力目標値ＰＷＦ＊との不一致を緩和できる。すなわち、ある時刻では風速低下に伴ってウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊を下回っているが、その直後に風速が上昇した場合、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を第１変化率よりも大きな第２変化率に制限すれば、ウィンドファーム出力ＰＷＦを出力目標値ＰＷＦ＊に迅速に近づけることができる。【００１８】
本発明の少なくとも一実施形態に係るウィンドファームの出力制御方法は、ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の風車を含むウィンドファームの出力制御方法であって、
各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を取得するＷＴＧ出力取得ステップと、
各風車について、風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Ｐｍａｘｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出する抽出可能出力算出ステップと、
各風車の前記抽出可能出力Ｐｍａｘｉと現在出力Ｐｉとの差分から、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を算出する潜在出力算出ステップと、
前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊に近づくように、各風車の出力指令値を決定するＷＴＧ出力決定ステップとを備え、
前記ＷＴＧ出力決定ステップでは、前記ウィンドファームの前記出力ＰＷＦよりも前記ウィンドファームの出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車の前記潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車に出力増加量を割り当てて、該出力増加量に基づいて前記出力指令値を決定することを特徴とする。【００１９】
上記ウィンドファームの出力制御方法では、ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦよりも出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車に出力増加量を割り当てるようにしたので、風速低下に起因したウィンドファーム出力ＰＷＦと出力目標値ＰＷＦ＊との不一致を緩和できる。すなわち、各々の風車に出力増加量を割り当てる際、現在出力Ｐｉに対する抽出可能出力Ｐｍａｘｉの過剰量である潜在出力Ｐｐｏｔｉを考慮することで、一部の風車に対する風速の低下がウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦに与える影響を低減できる。【００２０】
幾つかの実施形態において、前記ＷＴＧ出力決定ステップでは、前記潜在出力Ｐｐｏｔｉが閾値Ｐｐｏｔｔｈ（ただし、Ｐｐｏｔｔｈ≧０）よりも大きい風車に限って前記出力増加量を割り当てる。
これにより、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム全体としては、出力目標値ＰＷＦ＊に近いウィンドファーム出力ＰＷＦを実現できる。【００２１】
また、幾つかの実施形態において、前記ＷＴＧ出力決定ステップでは、各風車の前記出力増加量が前記潜在出力Ｐｐｏｔｉの大きさに比例するように前記出力指令値を各風車について求める。
これにより、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム全体としては、出力目標値ＰＷＦ＊に近いウィンドファーム出力ＰＷＦを実現できる。【００２２】
幾つかの実施形態では、ウィンドファームの出力制御方法は、前記出力目標値ＰＷＦ＊に対する前記出力ＰＷＦの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように前記出力指令値を補正するＷＴＧ出力補正ステップをさらに備える。
これにより、出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異の積算値の少なくとも一部を補償して、所定期間における平均的なウィンドファーム出力ＰＷＦ_ａｖｅを出力目標値ＰＷＦ＊に近づけることができる。また、一部の風車に対する風速の低下や、一部の風車における機器故障などに起因する出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの不足分を補償することで、ウィンドファーム全体としての発電量を向上させることができる。【００２３】
一実施形態において、前記ＷＴＧ出力補正ステップでは、前記出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点から前記出力ＰＷＦが前記出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間を除く期間に限って、前記出力指令値の補正を行う。
このように、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点から前記出力ＰＷＦが前記出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間には出力補正値の補正を行わないことで、電力系統の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。【００２４】
一実施形態において、前記ＷＴＧ出力補正ステップでは、前記出力目標値ＰＷＦ＊に対する前記出力ＰＷＦの前記差異、前記ウィンドファーム全体としての前記出力ＰＷＦの変化率、各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）の変化率、各風車の現在出力Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）の現在の出力指令値Ｐｏｕｔｉに対する差異、および、各風車に関する風速変化率の少なくとも一つに基づいて前記出力指令値を補正する。【００２５】
幾つかの実施形態では、ウィンドファームの出力制御方法は、前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦの変化率を制限する出力変化率制限ステップをさらに備え、前記出力変化率制限ステップでは、前記出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点から前記出力ＰＷＦが前記出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦの変化率を第１変化率に制限し、前記過渡的な期間を除く期間において、前記ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦの変化率を、前記第１変化率よりも大きい第２変化率に制限する。
このように、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を比較的小さな第１変化率に制限することで、電力系統の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
また、上記過渡的な期間を除く期間におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を比較的大きな第２変化率に制限することで、ウィンドファームの出力制御を風速変動に迅速に追従させ、風速変動に起因したウィンドファーム出力ＰＷＦと出力目標値ＰＷＦ＊との不一致を緩和できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦよりも出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車に出力増加量を割り当てるようにしたので、風速低下に起因したウィンドファーム出力ＰＷＦと出力目標値ＰＷＦ＊との不一致を緩和できる。すなわち、各々の風車に出力増加量を割り当てる際、現在出力Ｐｉに対する抽出可能出力Ｐｍａｘｉの過剰量である潜在出力Ｐｐｏｔｉを考慮することで、一部の風車に対する風速の低下がウィンドファーム全体としての出力ＰＷＦに与える影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に係るウィンドファーム及びＷＦ出力制御装置を示す図である。
【図２】一実施形態におけるＷＴＧ出力補正部の補正原理を示すグラフである。
【図３】一実施形態における出力目標値ＰＷＦ＊の変更前後におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変化を示すグラフである。
【図４】一実施形態における出力目標値ＰＷＦ＊の変更前後におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変化を示すグラフである。
【図５】一実施形態におけるウィンドファームの出力制御の手順を示すフローチャートである。
【図６】一実施形態に係る実施形態に係る出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正量の決定手順を示すフローチャートである。
【図７】一実施形態に係る実施形態に係る出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正量の決定手順を示すフローチャートである。
【図８】一実施形態に係る実施形態に係る出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正量の決定手順を示すフローチャートである。
【図９】一実施形態に係る実施形態に係る出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正量の決定手順を示すフローチャートである。
【図１０】一実施形態に係る実施形態に係る出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正量の決定手順を示すフローチャートである。
【図１１】一実施形態に係る実施形態に係る出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正量の決定手順を示すフローチャートである。
【図１２】一実施形態に係る実施形態に係る出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正量の決定手順を示すフローチャートである。
【図１３】一実施形態に係る実施形態に係る出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正量の決定手順を示すフローチャートである。
【図１４】実施形態に係るウィンドファーム出力制御を行った場合におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変動を示すシミュレーション結果である。
【図１５】比較例に係るウィンドファーム出力制御を行った場合におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変動を示すシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り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。
【００２９】
図１は、一実施形態に係るウィンドファーム及びその出力制御装置を示す図である。
同図に示すように、ウィンドファーム１は、ｎ台の風車ＷＴＧｉ（ｉ＝１，…，ｎ；ただし、ｎは２以上の整数。）を含んでおり、典型的には電力系統に連系される。ウィンドファーム１には出力制御装置（ＷＦ出力制御装置）１０が設けられており、ＷＦ出力制御装置１０によってウィンドファーム１の出力が制御されるようになっている。
なお、一実施形態では、ウィンドファーム１全体の制御を司る集中制御装置（例えばＳＣＡＤＡ（Supervisory Control And Data Acquisition））がＷＦ出力制御装置１０としての役割を果たす。
【００３０】
幾つかの実施形態では、ＷＦ出力制御装置１０は、各風車ＷＴＧｉの現在出力Ｐｉを取得するＷＴＧ出力取得部１１と、各風車に関する抽出可能出力Ｐｍａｘｉを算出する抽出可能出力算出部１２と、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉを算出する潜在出力算出部１４と、各風車の出力指令値Ｐｏｕｔｉを決定するためのＷＴＧ出力決定部１６とを備える。
【００３１】
ＷＴＧ出力取得部１１は、各々の風車ＷＴＧｉから各風車ＷＴＧｉの現在出力Ｐｉを連続的又は定期的に受け取るように構成されている。なお、ＷＴＧ出力取得部１１で受け取った現在出力Ｐｉは、後述の潜在出力算出部１４及びＷＴＧ出力決定部１６に送られる。
【００３２】
抽出可能出力算出部１２は、各風車ＷＴＧｉが風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Ｐｍａｘｉを算出するように構成される。ここで、抽出可能出力Ｐｍａｘｉは、現時点で各風車ＷＴＧｉが実現しうる出力の最大値であり、基本的には各風車ＷＴＧｉに対する現時点での風速に応じて定まる。
幾つかの実施形態では、抽出可能出力算出部１２は、各々の風車ＷＴＧｉから受け取った風車個別情報Ｉｎｆｉに基づいて、抽出可能出力Ｐｍａｘｉを各風車ＷＴＧｉについて算出する。なお、風車個別情報Ｉｎｆｉは、各風車ＷＴＧｉに関する風速Ｖｉの計測値、ロータ回転数、翼ピッチ角、現在出力Ｐｉ等である。一実施形態では、抽出可能出力算出部１２は、個別情報Ｉｎｆｉとしての風速の計測値Ｖｉを各風車ＷＴＧｉから受け取り、該風速計測値に応じてパワーカーブを求めて抽出可能出力Ｐｍａｘｉを算出する。他の実施形態では、抽出可能出力算出部１２は、個別情報Ｉｎｆｉとしてのロータ回転数、翼ピッチ角及び現在出力Ｐｉを各風車ＷＴＧｉから受け取り、これらの個別情報Ｉｎｆｉから各々の風車ＷＴＧｉに対する風速を推定し、該風速推定値に応じてパワーカーブを求めて抽出可能出力Ｐｍａｘｉを算出する。
【００３３】
潜在出力算出部１４は、各風車ＷＴＧｉの抽出可能出力Ｐｍａｘｉと現在出力Ｐｉとの差分から各々の風車ＷＴＧｉについて潜在出力Ｐｐｏｔｉを算出する。ここで、潜在出力Ｐｐｏｔｉとは、現時点で各風車ＷＴＧｉが増大させうる潜在的な出力量（出力予備量）である。
幾つかの実施形態では、潜在出力算出部１４は、抽出可能出力算出部１２から受け取った各風車ＷＴＧｉの抽出可能出力Ｐｍａｘｉから、ＷＴＧ出力取得部１１から受け取った各風車ＷＴＧｉの現在出力Ｐｉを差し引くことで、各々の風車ＷＴＧｉに関する潜在出力Ｐｐｏｔｉを算出する。
【００３４】
ＷＴＧ出力決定部１６は、ウィンドファーム１全体としての出力（ウィンドファーム出力）ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊に近づくように、各風車ＷＴＧｉの出力指令値Ｐｏｕｔｉを決定する。すなわち、ＷＴＧ出力決定部１６は、下記式を満たすような出力変化量ｓｉを求め、該出力変化量ｓｉから出力指令値Ｐｏｕｔｉ（＝Ｐｉ＋ｓｉ）を求める。これにより、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する出力過不足量Ｓ（＝ＰＷＦ＊−ＰＷＦ）を、各風車ＷＴＧｉの出力変化量ｓｉによって埋め合わすことができる。
【数１】
0005717916.tif 000002
なお、一実施形態では、ウィンドファーム１全体としての出力目標値ＰＷＦ＊は、ウィンドファーム１が連系される電力系統２側から指定される。
【００３５】
幾つかの実施形態では、ＷＴＧ出力決定部１６は、ウィンドファーム出力ＰＷＦよりも出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車ＷＴＧｉの潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各々の風車ＷＴＧｉに出力増加量ｓｉを割り当てて、各風車ＷＴＧｉの出力指令値Ｐｏｕｔｉを決定する。すなわち、ＷＴＧ出力決定部１６は、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する不足量Ｓを埋め合わせるために各々の風車ＷＴＧｉに出力増加量ｓｉを割り当てるに際して、各風車ＷＴＧｉの潜在出力Ｐｐｏｔｉを考慮する。
これにより、風速低下に起因したウィンドファーム出力ＰＷＦと出力目標値ＰＷＦ＊との不一致を緩和できる。すなわち、一部の風車ＷＴＧｉに対する風速の低下がウィンドファーム１全体としての出力ＰＷＦに与える影響を低減できる。
【００３６】
一実施形態では、ＷＴＧ出力決定部１６は、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する不足量Ｓを埋め合わせるに際して、潜在出力Ｐｐｏｔｉが閾値Ｐｐｏｔｔｈ（ただし、Ｐｐｏｔｔｈ≧０）よりも大きい風車ＷＴＧｉのみに出力増加量ｓｉを割り当てる。すなわち、ＷＴＧ出力決定部１６は、潜在出力Ｐｐｏｔｉがゼロ又はゼロに近くて現時点で出力上昇をさほど期待できない風車には出力増加量を割り当てず、潜在出力Ｐｐｏｔｉが閾値Ｐｐｏｔｔｈよりも大きくて現時点で出力上昇を期待できる風車のみに対して出力増加量を割り当てる。
これにより、一部の風車ＷＴＧｉに対する風速が低下しても、ウィンドファーム１全体としては、出力目標値ＰＷＦ＊に近いウィンドファーム出力ＰＷＦを実現できる。
【００３７】
なお、一実施形態では、閾値Ｐｐｏｔｔｈがゼロである場合、潜在出力Ｐｐｏｔｉが閾値Ｐｐｏｔｔｈとしてのゼロよりも大きいか否かは、風車ＷＴＧｉのロータ回転数が定格回転数に達しているかどうかで判定する。
すなわち、ロータ回転数が定格回転数に達している風車ＷＴＧｉについては、潜在出力Ｐｐｏｔｉがゼロよりも大きい風車として扱い、ＷＴＧ出力決定部１６によって出力増加量ｓｉが割り当てられる。これに対し、ロータ回転数が定格回転数に達していない風車ＷＴＧｉについては、潜在出力Ｐｐｏｔｉがゼロである風車として扱い、ＷＴＧ出力決定部１６による出力増加量ｓｉの割り当ては行われない。
【００３８】
また、一実施形態では、ＷＴＧ出力決定部１６は、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する不足量Ｓを埋め合わせるに際して、潜在出力Ｐｐｏｔｉの大きさに比例する出力増加量ｓｉを各々の風車ＷＴＧｉに割り当てる。すなわち、ＷＴＧ出力決定部１６は、出力増加量ｓｉが潜在出力Ｐｐｏｔｉの大きさに比例するように各々の風車ＷＴＧｉへの出力指令値Ｐｏｕｔｉを決定する。この場合、各々の風車ＷＴＧｉに割り当てられる出力増加量ｓｉは、下記式を満たす。
【数２】
0005717916.tif 000003
このように、潜在出力Ｐｐｏｔｉが大きくて現時点で大幅な出力上昇を期待できる風車ほど、より多くの出力増加量ｓｉを割り当てることで、一部の風車に対する風速が低下しても、ウィンドファーム１全体としては出力目標値ＰＷＦ＊に近いウィンドファーム出力ＰＷＦを実現できる。
【００３９】
幾つかの実施形態では、図１に示すように、ＷＦ出力制御装置１０は、出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように出力指令値を補正するためのＷＴＧ出力補正部１８をさらに備える。
図２は、一実施形態におけるＷＴＧ出力補正部１８の補正原理を示すグラフである。同図に示すように、ウィンドファーム出力ＰＷＦは、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２の期間において、例えば一部の風車に対する風速低下や機器故障が原因で出力目標値ＰＷＦ＊を下回っている。そこで、出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異の積算値（面積Ａ１）の少なくとも一部を補償するために、ＷＴＧ出力補正部１８にて各々の風車ＷＴＧｉに対する出力指令値Ｐｏｕｔｉを補正する。その結果、ウィンドファーム出力ＰＷＦは、風速上昇に伴って時刻Ｔ２において出力目標値ＰＷＦ＊まで回復した後も増加し続け、時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３の期間においてウィンドファーム出力ＰＷＦは出力目標値ＰＷＦ＊を上回る。こうして、時刻Ｔ１〜Ｔ２の期間における出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異の積算値（面積Ａ１）の少なくとも一部が、時刻Ｔ２〜Ｔ３の期間における出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異の積算値（面積Ａ２）によって補償される。
これにより、所定期間における平均的なウィンドファーム出力ＰＷＦ_ａｖｅを出力目標値ＰＷＦ＊に近づけることができる。また、一部の風車に対する風速の低下や、一部の風車における機器故障などに起因する出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの不足分（面積Ａ１）を補償することで、ウィンドファーム１全体としての発電量を向上させることができる。
なお、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する過大な超過を防止する観点から、ウィンドファーム出力ＰＷＦの上限値をＰｔｏｐに設定し、ＷＴＧ出力補正部１８による出力指令値Ｐｏｕｔｉの過剰な補正を抑制してもよい。ウィンドファーム出力ＰＷＦの上限値Ｐｔｏｐは、例えば１．０５×ＰＷＦ＊である。
【００４０】
一実施形態では、ＷＴＧ出力補正部１８は、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間を除く期間に限って、出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正を行う。
図３は、一実施形態における出力目標値ＰＷＦ＊の変更前後におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変化を示すグラフである。同図に示す例示的な実施形態では、時刻ｔ１においてウィンドファーム１全体としての出力目標値ＰＷＦ＊がＰＷＦ１＊からＰＷＦ２＊に変更され、時刻ｔ３において出力目標値ＰＷＦ＊がＰＷＦ２＊からＰＷＦ１＊に再び戻される。この場合、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点（時刻ｔ１又は時刻ｔ３）からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間（時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間又は時刻ｔ３〜時刻ｔ４の期間）では、ＷＴＧ出力補正部１８による出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正は行われない。一方、上記過渡的な期間を除く期間（時刻ｔ１以前の期間、時刻ｔ２〜ｔ３の期間および時刻ｔ４以降の期間）では、ＷＴＧ出力補正部１８による出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正が行われる。
ウィンドファーム１が連系される電力系統２によっては、ウィンドファーム出力ＰＷＦの所定時間（例えば５分）内における平均的な変化速度（ランプレート）を一定値に維持することが要求されることがある。図３に示す例示的な実施形態では、直線４及び直線６が電力系統２から要求されるランプレートを示している。このような場合、上述のように、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間にはＷＴＧ出力補正部１８による出力補正値Ｐｏｕｔｉの補正を行わないことで、電力系統２の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
【００４１】
幾つかの実施形態では、ＷＴＧ出力補正部１８は、出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率、各風車ＷＴＧｉの現在出力Ｐｉの変化率、各風車ＷＴＧｉの現在出力Ｐｉの現在の出力指令値Ｐｏｕｔｉに対する差異、および、各風車ＷＴＧｉに対する風速変化率の少なくとも一つに基づいて出力指令値Ｐｏｕｔｉを補正する。
なお、ＷＴＧ出力補正部１８における出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正の具体的手法は、後で詳述する。
【００４２】
また、幾つかの実施形態では、図１に示すように、ウィンドファーム出力制御装置１０は、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を制限するための出力変化率制限部１９をさらに備える。出力変化率制限部１９は、状況に応じて、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を２種類の変化率（第１変化率及び第２変化率）の何れかに制限する。具体的には、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間では、出力変化率制限部１９はウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を第１変化率に制限する。一方、上記過渡的な期間を除く期間では、出力変化率制限部１９はウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を第１変化率よりも大きい第２変化率に制限する。一実施形態では、第１変化率に対する第２変化率の比は、３以上３０以下であり、例えば５以上１５以下である。典型的には、第１変化率が０．１ｐｕ／ｍｉｎであるのに対し、第２変化率は１ｐｕ／ｍｉｎである。
このように、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を比較的小さな第１変化率に制限することで、電力系統２の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。
また、上記過渡的な期間を除く期間におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を比較的大きな第２変化率に制限することで、ウィンドファームの出力制御を風速変動に迅速に追従させ、風速変動に起因したウィンドファーム出力ＰＷＦと出力目標値ＰＷＦ＊との不一致を緩和できる。すなわち、ある時刻では風速低下に伴ってウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊を下回っているが、その直後に風速が上昇した場合、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を第１変化率よりも大きな第２変化率に制限すれば、ウィンドファーム出力ＰＷＦを出力目標値ＰＷＦ＊に迅速に近づけることができる。
【００４３】
図４は、一実施形態における出力目標値ＰＷＦ＊の変更前後におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変化を示すグラフである。同図に示す例示的な実施形態では、図３に示す実施形態と同様にＷＴＧ出力補正部１８による出力補正値Ｐｏｕｔｉの補正を行った上で、出力変化率制限部１９によるウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率の制限を行う。なお、ここでは、図３と共通のパラメータについては説明を省略する。
図４に示す例示的な実施形態において、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点（時刻ｔ１又は時刻ｔ３）からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間（時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間又は時刻ｔ３〜時刻ｔ４の期間）では、ＷＴＧ出力補正部１８による出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正を行わず、且つ、出力変化率制限部１９によってウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を比較的小さな第１変化率に制限する。一方、上記過渡的な期間を除く期間（時刻ｔ１以前の期間、時刻ｔ２〜ｔ３の期間および時刻ｔ４以降の期間）では、ＷＴＧ出力補正部１８による出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正を行い、且つ、出力変化率制限部１９によってウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を比較的大きな第２変化率に制限する。
その結果、図４に示すように、上記過渡的な期間では、ウィンドファーム出力ＰＷＦの所定時間内における平均的な変化速度は、電力系統２が要求するランプレート（図中の直線４及び直線６）にほぼ一致する。また、図４に示すように、上記過渡的な期間を除く期間では、ウィンドファーム１の出力制御が風速変動に迅速に追従し、風速変動に起因したウィンドファーム出力ＰＷＦと出力目標値ＰＷＦ＊との不一致が緩和される。
【００４４】
次に、実施形態に係るウィンドファームの出力制御方法について説明する。図５は、一実施形態におけるウィンドファームの出力制御の手順を示すフローチャートである。
同図に示すように、幾つかの実施形態では、ウィンドファームの出力制御方法は、各風車の現在出力Ｐｉを取得するＷＴＧ出力取得ステップ（ステップＳ２）と、各風車の抽出可能出力Ｐｍａｘｉを算出する抽出可能出力算出ステップ（ステップＳ４）と、各風車の潜在出力Ｐｐｏｔｉを算出する潜在出力算出ステップ（ステップＳ６）と、各風車の出力指令値Ｐｏｕｔｉを算出するＷＴＧ出力決定ステップ（ステップＳ８）とを備える。以下、各ステップの詳細について説明する。
【００４５】
ＷＴＧ出力取得ステップ（ステップＳ２）では、各々の風車ＷＴＧｉからその現在出力Ｐｉを連続的又は定期的に取得する。
【００４６】
抽出可能出力算出ステップ（ステップＳ４）では、各風車ＷＴＧｉが風エネルギーから抽出可能な抽出可能出力Ｐｍａｘｉを算出する。
幾つかの実施形態では、各々の風車ＷＴＧｉから取得した個別情報Ｉｎｆｉに基づいて各風車ＷＴＧｉについての抽出可能出力Ｐｍａｘｉを算出する。個別情報Ｉｎｆｉは、各風車ＷＴＧｉの風速の計測値、ロータ回転数、翼ピッチ角、現在出力Ｐｉ等である。一実施形態では、個別情報Ｉｎｆｉとしての風速の計測値に応じてパワーカーブを求めて抽出可能出力Ｐｍａｘｉを算出する。他の実施形態では、個別情報Ｉｎｆｉとしてのロータ回転数、翼ピッチ角及び現在出力Ｐｉから各々の風車ＷＴＧｉに対する風速を推定し、該風速推定値に応じてパワーカーブを求めて抽出可能出力Ｐｍａｘｉを算出する。
【００４７】
潜在出力算出ステップ（ステップＳ６）では、各風車ＷＴＧｉの抽出可能出力Ｐｍａｘｉと現在出力Ｐｉとの差分から各々の風車ＷＴＧｉについて潜在出力Ｐｐｏｔｉを算出する。
幾つかの実施形態では、抽出可能出力算出ステップ（ステップＳ４）で算出した各風車ＷＴＧｉの抽出可能出力Ｐｍａｘｉから、ＷＴＧ出力取得ステップ（ステップＳ２）で取得した各風車ＷＴＧｉの現在出力Ｐｉを差し引くことで、各々の風車ＷＴＧｉに関する潜在出力Ｐｐｏｔｉを算出する。
【００４８】
そして、ＷＴＧ出力決定ステップ（ステップＳ８）では、ウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊に近づくように、各風車ＷＴＧｉの出力指令値Ｐｏｕｔｉを決定する。すなわち、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する出力過不足量Ｓ（＝ＰＷＦ＊−ＰＷＦ）を埋め合わせるための各風車ＷＴＧｉの出力変化量ｓｉを算出し、該出力変化量ｓｉから出力指令値Ｐｏｕｔｉ（＝Ｐｉ＋ｓｉ）を求める。
なお、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する不足量Ｓを埋め合わせるために各々の風車ＷＴＧｉに出力増加量ｓｉを割り当てるに際して、各風車ＷＴＧｉの潜在出力Ｐｐｏｔｉを考慮してもよい。一実施形態では、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する不足量Ｓを埋め合わせるに際して、潜在出力Ｐｐｏｔｉが閾値Ｐｐｏｔｔｈ（ただし、Ｐｐｏｔｔｈ≧０）よりも大きい風車ＷＴＧｉのみに出力増加量ｓｉを割り当てる。ここで、閾値Ｐｐｏｔｔｈがゼロである場合、潜在出力Ｐｐｏｔｉが閾値Ｐｐｏｔｔｈとしてのゼロよりも大きいか否かは、風車ＷＴＧｉのロータ回転数が定格回転数に達しているかどうかで判定してもよい。また、一実施形態では、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する不足量Ｓを埋め合わせるに際して、潜在出力Ｐｐｏｔｉの大きさに比例する出力増加量ｓｉを各々の風車ＷＴＧｉに割り当てる。
【００４９】
幾つかの実施形態では、図５に示すように、ウィンドファームの出力制御方法は、出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように出力指令値Ｐｏｕｔｉを補正するＷＴＧ出力補正ステップ（ステップＳ１０）をさらに備える。
一実施形態では、ＷＴＧ出力補正ステップ（ステップＳ１０）では、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間を除く期間に限って、出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正を行う。
【００５０】
なお、ＷＴＧ出力補正ステップ（ステップＳ１０）では、出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率、各風車ＷＴＧｉの現在出力Ｐｉの変化率、各風車ＷＴＧｉの現在出力Ｐｉの現在の出力指令値Ｐｏｕｔｉに対する差異、および、各風車ＷＴＧｉに対する風速変化率の少なくとも一つに基づいて出力指令値Ｐｏｕｔｉを補正してもよい。
【００５１】
図６〜１３は、実施形態に係る出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正量の決定手順を示すフローチャートである。
【００５２】
図６に示す例示的な実施形態では、ステップＳ２０において、出力目標値ＰＷＦ＊の変更があったか否かを判定する。出力目標値ＰＷＦ＊の変更があった場合（ステップＳ２０のＹＥＳ判定）、ステップＳ２２に進んで、ウィンドファーム出力ＰＷＦが変更後の出力目標値ＰＷＦ＊に到達したかを判定する。ウィンドファーム出力ＰＷＦが変更後の出力目標値ＰＷＦ＊に到達した場合（ステップＳ２２のＹＥＳ判定）、ステップＳ２４に進んで、ウィンドファーム出力ＰＷＦと出力目標値ＰＷＦ＊との差分の積算値Ａ１（図２参照）を算出する。これに対し、ステップＳ２２においてウィンドファーム出力ＰＷＦが変更後の出力目標値ＰＷＦ＊に到達していないと判定された場合、ステップＳ２２を再び繰り返す。なお、ステップＳ２０において出力目標値ＰＷＦ＊の変更がないと判定された場合、ステップＳ２２を飛ばしてステップＳ２４に直接進み、積算値Ａ１の算出を行う。
積算値Ａ１を算出した後、積算値Ａ１が予め定められた上限値Ａｍａｘを上回っているか否かを判定する（ステップＳ２６）。積算値Ａ１が上限値Ａｍａｘを上回っている場合（ステップＳ２６のＹＥＳ判定）、ステップＳ２８において補正量Ｃを上限値Ａｍａｘに設定し、後述のステップＳ３６に進む。一方、積算値Ａ１が上限値Ａｍａｘ以下である場合（ステップＳ２６のＮＯ判定）、ステップＳ３０に進み、積算値Ａ１が予め定められた下限値Ａｍｉｎを下回っているか否かを判定する。積算値Ａ１が下限値Ａｍｉｎを下回っている場合（ステップＳ３０のＹＥＳ判定）、ステップＳ３２において補正量Ｃを下限値Ａｍｉｎに設定し、後述のステップＳ３６に進む。一方、積算値Ａ１が下限値Ａｍｉｎ以上である場合（ステップＳ３０のＮＯ判定）、ステップＳ３２において補正量Ｃを積算値Ａ１に設定し、ステップＳ３６に進む。
ステップＳ３６では、ステップＳ２８，ステップＳ３２又はステップＳ３４で設定された補正量Ｃを、上述のＷＴＧ出力決定ステップ（図５におけるステップＳ８）で算出した出力指令値Ｐｏｕｔｉに加算する。
このような手順で、出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異に基づく補正量Ｃによって出力指令値Ｐｏｕｔｉが補正される。
なお、ステップＳ２４における積算値Ａ１の算出の演算周期Ｔｃａｌ１が、ステップＳ３４における補正量Ｃの設定の演算周期Ｔｃａｌ２と異なる場合、積算値Ａ１を演算周期比（＝Ｔｃａｌ２／Ｔｃａｌ１）で除算した値を補正量Ｃとしてもよい。
【００５３】
図７に示す例示的な実施形態におけるステップＳ２０及びステップＳ２２は、図６におけるステップＳ２０及びステップＳ２２と同一内容であり、ここでは重ねての説明は行わない。
ステップＳ２０にて出力目標値ＰＷＦ＊の変更がないと判定された場合（ステップＳ２０のＮＯ判定）、または、ウィンドファーム出力ＰＷＦが変更後の出力目標値ＰＷＦ＊に到達した場合（ステップＳ２２のＹＥＳ判定）、ステップＳ４０に進んで、ウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊を下回る状態が所定期間継続したか否かを判定する。ウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊を下回る状態が所定期間継続したら、ステップＳ４２に進む。一方、ウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊を下回る状態が所定期間継続していない場合、ステップＳ４０を繰り返す。
ステップＳ４２では、全ての風車ＷＴＧｉの出力指令値Ｐｏｕｔｉを定格出力値に設定する。すなわち、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する不足量の現時点までの積算値を補償するために、ＷＴＧ出力決定ステップ（図５におけるステップＳ８）で算出された各風車の出力指令値Ｐｏｕｔｉを補正して、補正後の出力指令値Ｐｏｕｔｉとして定格出力値を各風車ＷＴＧｉに与える。
この後、ステップＳ４４に進んで、ウィンドファーム出力ＰＷＦが閾値（＝出力目標値ＰＷＦ＊×Ｅ；ただしＥ＞１。）を超えたか、あるいは、ウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊を超える状態が所定期間継続したか否かを判定する。ステップＳ４４の判定結果がＹＥＳであれば、ＷＴＧ出力補正ステップ（図５におけるステップＳ１０）を終了する。ステップＳ４４の判定結果がＮＯであれば、ステップＳ４４を繰り返す。
このような手順で、出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異に基づいて出力指令値Ｐｏｕｔｉが補正される。
【００５４】
図８に示す例示的な実施形態におけるステップＳ２０及びステップＳ２２は、図６におけるステップＳ２０及びステップＳ２２と同一内容である。また、図８に示す例示的な実施形態におけるステップＳ４０は、図７におけるステップＳ４０と同一内容である。よって、ここでは、ステップＳ２０，ステップＳ２２及びステップＳ４０について重ねての説明は行わない。
ステップＳ４０にてウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊を下回る状態が所定期間継続したと判定されたら（ステップＳ４０のＹＥＳ判定）、ステップＳ５０において、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する差異（出力不足量）に基づいて出力指令値Ｐｏｕｔｉの補正量Ｃを決定する。そして、ステップＳ５２において、上述のＷＴＧ出力決定ステップ（図５におけるステップＳ８）で算出した出力指令値Ｐｏｕｔｉに補正量Ｃを加算する。この後、ステップＳ５４に進んで、ウィンドファーム出力ＰＷＦが閾値（＝出力目標値ＰＷＦ＊×Ｅ；ただしＥ＞１。）を超えたか、あるいは、ウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊を超える状態が所定期間継続したか否かを判定する。ステップＳ５４の判定結果がＹＥＳであれば、ＷＴＧ出力補正ステップ（図５におけるステップＳ１０）を終了する。ステップＳ５４の判定結果がＮＯであれば、ステップＳ５４を繰り返す。
このような手順で、出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異に基づいて出力指令値Ｐｏｕｔｉが補正される。
【００５５】
図９に示す例示的な実施形態におけるステップＳ２０及びステップＳ２２は、図６におけるステップＳ２０及びステップＳ２２と同一内容である。また、図９に示す例示的な実施形態におけるステップＳ５４は、図８におけるステップＳ５４と同一内容である。よって、ここでは、ステップＳ２０，ステップＳ２２及びステップＳ５４について重ねての説明は行わない。
ステップＳ２０にて出力目標値ＰＷＦ＊の変更がないと判定された場合（ステップＳ２０のＮＯ判定）、または、ウィンドファーム出力ＰＷＦが変更後の出力目標値ＰＷＦ＊に到達した場合（ステップＳ２２のＹＥＳ判定）、ステップＳ５６に進んで、現在出力Ｐｉが出力指令値Ｐｏｕｔｉを下回る状態が所定期間継続したか否かを各々のＷＴＧｉについて判定する。現在出力Ｐｉが出力指令値Ｐｏｕｔｉを下回る状態が所定期間継続した風車が存在しなければ（ステップＳ５６のＮＯ判定）、ステップＳ５６を繰り返す。これに対し、現在出力Ｐｉが出力指令値Ｐｏｕｔｉを下回る状態が所定期間継続した風車が一つでも存在すれば（ステップＳ５６のＹＥＳ判定）、ステップＳ５８に進んで、現在出力Ｐｉが出力指令値Ｐｏｕｔｉを下回る状態が所定期間継続した風車について補正量Ｃを決定する。この際、補正量Ｃは、出力指令値Ｐｏｕｔｉに対する現在出力Ｐｉの差異（出力不足量）に基づいて決定される。この後、ステップＳ５９において、上述のＷＴＧ出力決定ステップ（図５におけるステップＳ８）で算出した出力指令値Ｐｏｕｔｉに補正量Ｃを加算する。
このような手順で、出力指令値Ｐｏｕｔｉに対する現在出力Ｐｉの差異（出力不足量）に基づいて出力指令値Ｐｏｕｔｉが補正される。
【００５６】
図１０に示す例示的な実施形態におけるステップＳ２０及びステップＳ２２は、図６におけるステップＳ２０及びステップＳ２２と同一内容である。よって、ここでは、ステップＳ２０及びステップＳ２２について重ねての説明は行わない。
ステップＳ２０にて出力目標値ＰＷＦ＊の変更がないと判定された場合（ステップＳ２０のＮＯ判定）、または、ウィンドファーム出力ＰＷＦが変更後の出力目標値ＰＷＦ＊に到達した場合（ステップＳ２２のＹＥＳ判定）、ステップＳ６０に進んで、ウィンドファーム出力ＰＷＦの減少速度が閾値を超えたか否かを判定する。ウィンドファーム出力ＰＷＦの減少速度が閾値を超えたら、ステップＳ４２に進む。一方、ウィンドファーム出力ＰＷＦの減少速度が閾値以下であれば、ステップＳ６０を繰り返す。
ステップＳ４２では、全ての風車ＷＴＧｉの出力指令値Ｐｏｕｔｉを定格出力値に設定する。すなわち、ＷＴＧ出力決定ステップ（図５におけるステップＳ８）で算出された各風車の出力指令値Ｐｏｕｔｉを補正して、補正後の出力指令値Ｐｏｕｔｉとして定格出力値を各風車ＷＴＧｉに与える。これにより、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する不足量の現時点までの積算値や、ウィンドファーム出力ＰＷＦの大きな減少速度から予想される将来の出力不足量を補償することができる。
この後、ステップＳ４４に進んで、ウィンドファーム出力ＰＷＦが閾値（＝出力目標値ＰＷＦ＊×Ｅ；ただしＥ＞１。）を超えたか、あるいは、ウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊を超える状態が所定期間継続したか否かを判定する。ステップＳ４４の判定結果がＹＥＳであれば、ＷＴＧ出力補正ステップ（図５におけるステップＳ１０）を終了する。ステップＳ４４の判定結果がＮＯであれば、ステップＳ４４を繰り返す。
このような手順で、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率（減少速度）に基づいて出力指令値Ｐｏｕｔｉが補正される。
【００５７】
図１１に示す例示的な実施形態におけるステップＳ２０及びステップＳ２２は、図６におけるステップＳ２０及びステップＳ２２と同一内容である。また、図１１に示す例示的な実施形態におけるステップＳ４４は、図７におけるステップＳ４４と同一内容である。よって、ここでは、ステップＳ２０，ステップＳ２２及びステップＳ４４について重ねての説明は行わない。
ステップＳ２０にて出力目標値ＰＷＦ＊の変更がないと判定された場合（ステップＳ２０のＮＯ判定）、または、ウィンドファーム出力ＰＷＦが変更後の出力目標値ＰＷＦ＊に到達した場合（ステップＳ２２のＹＥＳ判定）、ステップＳ６２に進んで、ウィンドファーム出力ＰＷＦ又は幾つかの風車ＷＴＧｉの現在出力Ｐｉの減少速度が閾値を超えたか否かを判定する。ウィンドファーム出力ＰＷＦ又は幾つかの風車ＷＴＧｉの現在出力Ｐｉの減少速度が閾値を超えたら、ステップＳ６４に進む。一方、ウィンドファーム出力ＰＷＦ又は全ての風車ＷＴＧｉの現在出力Ｐｉの減少速度が閾値以下であれば、ステップＳ６２を繰り返す。
ステップＳ６４では、ウィンドファーム出力ＰＷＦ又は風車ＷＴＧｉの現在出力Ｐｉの減少速度と、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する差異又は出力指令値Ｐｏｕｔｉに対する風車現在出力Ｐｉの差異とに基づいて補正量Ｃを決定する。この後、ステップＳ６６において、上述のＷＴＧ出力決定ステップ（図５におけるステップＳ８）で算出した出力指令値Ｐｏｕｔｉに補正量Ｃを加算する。
このような手順で、ウィンドファーム出力ＰＷＦ又は風車出力Ｐｉの変化率（減少速度）と、ウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する差異又は出力指令値Ｐｏｕｔｉに対する現在出力Ｐｉの差異とに基づいて出力指令値Ｐｏｕｔｉが補正される。
なお、他の実施形態では、ウィンドファーム出力ＰＷＦ又は幾つかの風車ＷＴＧｉの現在出力Ｐｉの減少速度が閾値を超えたか否かを判定するステップＳ６２が省略される。この実施形態では、ステップＳ２０にて出力目標値ＰＷＦ＊の変更がないと判定された場合（ステップＳ２０のＮＯ判定）、または、ウィンドファーム出力ＰＷＦが変更後の出力目標値ＰＷＦ＊に到達した場合（ステップＳ２２のＹＥＳ判定）、ステップＳ６４に直接進んで補正量Ｃが決定される。
【００５８】
図１２に示す例示的な実施形態におけるステップＳ２０及びステップＳ２２は、図６におけるステップＳ２０及びステップＳ２２と同一内容である。また、図１２に示す例示的な実施形態におけるステップＳ４４は、図７におけるステップＳ４４と同一内容である。よって、ここでは、ステップＳ２０，ステップＳ２２及びステップＳ４４について重ねての説明は行わない。
ステップＳ２０にて出力目標値ＰＷＦ＊の変更がないと判定された場合（ステップＳ２０のＮＯ判定）、または、ウィンドファーム出力ＰＷＦが変更後の出力目標値ＰＷＦ＊に到達した場合（ステップＳ２２のＹＥＳ判定）、ステップＳ７０に進んで、各風車ＷＴＧｉに対する風速Ｖｉの低下率（低下速度）が閾値を超えたか否かを判定する。幾つかの風車ＷＴＧｉに対する風速Ｖｉの低下率が閾値を超えた場合（ステップＳ７０のＹＥＳ判定）、ステップＳ７２に進む。一方、全ての風車ＷＴＧｉに対する風速Ｖｉの低下率が閾値以下である場合（ステップＳ７０のＮＯ判定）、ステップＳ７０を繰り返す。
ステップＳ７２では、風速の低下率が閾値を超えた風車ＷＴＧｉの出力指令値Ｐｏｕｔｉを定格出力値に設定する。すなわち、一部の風車に対する風速低下に伴って予想されるウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する不足量を先行的に補償するために、風速Ｖｉの低下率が閾値を超えた風車ＷＴＧｉの出力指令値Ｐｏｕｔｉを補正して、補正後の出力指令値Ｐｏｕｔｉとして定格出力値を設定する。
このような手順で、各風車ＷＴＧｉに対する風速Ｖｉの変化率（低下率）に基づいて出力指令値Ｐｏｕｔｉが補正される。
【００５９】
図１３に示す例示的な実施形態におけるステップＳ２０及びステップＳ２２は、図６におけるステップＳ２０及びステップＳ２２と同一内容である。また、図１３に示す例示的な実施形態におけるステップＳ７０は、図１２におけるステップＳ７２と同一内容である。さらに、図１３に示す例示的な実施形態におけるステップＳ４４は、図７におけるステップＳ４４と同一内容である。よって、ここでは、ステップＳ２０，ステップＳ２２，ステップＳ７２及びステップＳ４４について重ねての説明は行わない。
ステップＳ７０において、幾つかの風車ＷＴＧｉに対する風速Ｖｉの低下率が閾値を超えた場合（ＹＥＳ判定）、ステップＳ７４に進んで、風速の低下率が閾値を超えた風車ＷＴＧｉについて、風速Ｖｉの低下率と、出力指令値Ｐｏｕｔｉに対する風車現在出力Ｐｉの差異とに基づいて補正量Ｃを決定する。この後、ステップＳ７６において、上述のＷＴＧ出力決定ステップ（図５におけるステップＳ８）で算出した出力指令値Ｐｏｕｔｉに補正量Ｃを加算する。
このような手順で、各風車ＷＴＧｉに対する風速Ｖｉの変化率（低下率）と、出力指令値Ｐｏｕｔｉに対する風車現在出力Ｐｉの差異とに基づいて出力指令値Ｐｏｕｔｉが補正される。
なお、他の実施形態では、各風車ＷＴＧｉに対する風速Ｖｉの低下率（低下速度）が閾値を超えたか否かを判定するステップＳ７０が省略される。この実施形態では、ステップＳ２０にて出力目標値ＰＷＦ＊の変更がないと判定された場合（ステップＳ２０のＮＯ判定）、または、ウィンドファーム出力ＰＷＦが変更後の出力目標値ＰＷＦ＊に到達した場合（ステップＳ２２のＹＥＳ判定）、ステップＳ７４に直接進む。そして、ステップＳ７４では、各風車ＷＴＧｉについて、風速Ｖｉの低下率と、出力指令値Ｐｏｕｔｉに対する風車現在出力Ｐｉの差異とに基づいて補正量Ｃが決定される。
【００６０】
また、幾つかの実施形態では、図５に示すように、ウィンドファームの出力制御方法は、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を制限する出力変化率制限ステップ（ステップＳ１２）をさらに備える。
出力変化率制限ステップ（ステップＳ１２）では、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を第１変化率に制限し、過渡的な期間を除く期間において、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を、前記第１変化率よりも大きい第２変化率に制限する。
このように、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を比較的小さな第１変化率に制限することで、電力系統２の要求に従ったランプレートでの出力制御が容易になる。また、上記過渡的な期間を除く期間におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を比較的大きな第２変化率に制限することで、ウィンドファームの出力制御を風速変動に迅速に追従させ、風速変動に起因したウィンドファーム出力ＰＷＦと出力目標値ＰＷＦ＊との不一致を緩和できる。
【００６１】
以上説明したように、上述の実施形態によれば、ウィンドファーム出力ＰＷＦよりも出力目標値ＰＷＦ＊が大きい場合、各風車ＷＴＧｉの潜在出力Ｐｐｏｔｉに基づいて各風車ＷＴＧｉに出力増加量ｓｉを割り当てるようにしたので、風速低下に起因したウィンドファーム出力ＰＷＦと出力目標値ＰＷＦ＊との不一致を緩和できる。すなわち、各々の風車ＷＴＧｉに出力増加量ｓｉを割り当てる際、現在出力Ｐｉに対する抽出可能出力Ｐｍａｘｉの過剰量である潜在出力Ｐｐｏｔｉを考慮することで、一部の風車に対する風速の低下がウィンドファーム出力ＰＷＦに与える影響を低減できる。
【００６２】
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。例えば、上述した実施形態のうち複数を適宜組み合わせてもよい。
【００６３】
［シミュレーション結果］
ウィンドファームの出力目標値ＰＷＦ＊が変更され、且つ、各風車ＷＴＧｉに対する風速Ｖが一律に変化するという条件下でシミュレーションを行い、上述の実施形態に係るウィンドファーム出力制御方法の採用時におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変動を評価した。
具体的には、シミュレーションの条件として、出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように出力指令値Ｐｏｕｔｉを補正するＷＴＧ出力補正ステップ（ステップＳ１０）を行うようにした。さらに、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を第１変化率に制限し、過渡的な期間を除く期間において、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を、前記第１変化率よりも大きい第２変化率に制限する出力変化率制限ステップ（ステップＳ１２）を行うようにした。
この場合のウィンドファーム出力ＰＷＦの変動のシミュレーション結果を図１４に示す。
【００６４】
一方、比較例として、ＷＴＧ出力補正ステップ（ステップＳ１０）及び出力変化率制限ステップ（ステップＳ１２）を実施しないという条件下でもシミュレーションを行った。
この場合のウィンドファーム出力ＰＷＦの変動のシミュレーション結果を図１５に示す。
【００６５】
図１４及び図１５に示すシミュレーション結果を比較すれば明らかなように、図１４のシミュレーション結果では、風速Ｖの低下によってウィンドファーム出力ＰＷＦが減少した後、風速Ｖの回復に迅速に追従して出力目標値ＰＷＦ＊を超過して、直ちにウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する不足量が埋め合わされる。この傾向は、変更後の出力目標値ＰＷＦ＊にウィンドファーム出力ＰＷＦが到達した時刻ｔ６から次に出力目標値ＰＷＦ＊が変更される時刻ｔ７までの期間で顕著である。すなわち、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点（時刻ｔ５）からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達する時刻ｔ６までの過渡的な期間を除く期間では、風速Ｖの低下に伴うウィンドファーム出力ＰＷＦの出力目標値ＰＷＦ＊に対する不足量が埋め合わされるという現象が確認された。この現象の一つ目の理由は、出力目標値ＰＷＦ＊に対するウィンドファーム出力ＰＷＦの差異の積算値の少なくとも一部が補償されるように出力指令値Ｐｏｕｔｉを補正するようにしたためである。また、この現象の二つ目の理由は、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間を除く期間において、上記過渡的な期間（時刻ｔ５〜時刻ｔ６の期間）における出力変化率（第１変化率）よりも大きな第２変化率にウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を制限するようにした結果、出力指令値Ｐｏｕｔｉを補正の影響が表れやすいためである。
また、図１４に示すシミュレーション結果では、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点（時刻ｔ５）からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達する時刻ｔ６までの過渡的な期間におけるウィンドファーム出力ＰＷＦの変動が抑制されている。すなわち、ウィンドファーム出力ＰＷＦは、上記過渡的な期間を除く期間（時刻ｔ５以前の期間及び時刻ｔ６〜時刻ｔ７の期間）において風速変動に迅速に追従して大きく変動しているのに対し、上記過渡的な期間（時刻ｔ５〜時刻ｔ６の期間）では変動が小さく概ね一定のランプレートで減少している。これは、出力目標値ＰＷＦ＊の変更時点からウィンドファーム出力ＰＷＦが出力目標値ＰＷＦ＊の新しい値に到達するまでの過渡的な期間において、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を第１変化率に制限し、過渡的な期間を除く期間において、ウィンドファーム出力ＰＷＦの変化率を、前記第１変化率よりも大きい第２変化率に制限するようにしたためである。
【符号の説明】
【００６６】
１            ウィンドファーム
２            電力系統
１０          ＷＦ出力制御装置
１１          ＷＴＧ出力取得部
１２          抽出可能出力算出部
１４          潜在出力算出部
１６          ＷＴＧ出力決定部
１８          ＷＴＧ出力補正部
１９          出力変化率制限部
【図１】
0005717916.tif 000004
【図２】
0005717916.tif 000005
【図３】
0005717916.tif 000006
【図４】
0005717916.tif 000007
【図５】
0005717916.tif 000008
【図６】
0005717916.tif 000009
【図７】
0005717916.tif 000010
【図８】
0005717916.tif 000011
【図９】
0005717916.tif 000012
【図１０】
0005717916.tif 000013
【図１１】
0005717916.tif 000014
【図１２】
0005717916.tif 000015
【図１３】
0005717916.tif 000016
【図１４】
0005717916.tif 000017
【図１５】
0005717916.tif 000018