(57)【要約】  偏揺れ及び他のパラメータの制御など、風力タービンを制御するためのシステム及び方法が提供される。一実施形態によると、風力タービンの幾つかの基本動作パラメータの各々を測定し、タービンの現行パラメータ及びタービン動作極限値などのタービン動作パラメータを提供することができる。制御装置自体の重要動作パラメータも監視される。外部／周囲測定機器又はセンサを用いて、外部／周囲の風データ又は他の外部パラメータなどの環境全体に関する測定値を提供することができる。タービン動作パラメータは、制御装置論理により、実測エネルギー生産量を計算するのに用いられる。外部／周囲測定値は、制御装置論理により、推定エネルギー生産量を計算するのに用いられる。これらの指標の比較を用いて、診断及び／又は効率などの有用なフィードバックを与え、及び／又は、風力タービンにおける偏揺れ又は他のパラメータを制御することができる。【選択図】図１
2014508247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービンと共に用いる制御装置であって、
前記タービンの幾つかの基本動作パラメータの各々を測定して、タービンの現行パラメータ及びタービン動作極限値の両方を含むタービン動作パラメータを提供することを可能にする制御装置を含む風力タービン環境と、
外部／周囲の風データ又は他の外部データ等の環境全体に関する測定値を供給するために使用することができる１つ又はそれ以上の外部／周囲測定機器又はセンサと、
を備え、
前記タービン動作パラメータは、制御装置論理により、
実測エネルギー生産量すなわち前記タービンの現在のエネルギー出力に対する指標を計算し、
推定エネルギー生産量すなわち現在の環境条件下で前記タービンがどれほどのエネルギー出力を生成する必要があるかに関する指標を計算し、
これらの指標を比較して前記タービンに関する診断及び／又は効率等の有用なフィードバックを提供するために用いられる、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、ローカルエリアネットワーク又はインターネットを介したアクセスを可能にし、前記タービンの動作パラメータ又は他の情報にアクセスし、それら情報を、遠隔監視、保守及びサポートサービスのために他のサーバに供給することを可能にする組込み型サーバを含むことを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
１つ又はそれ以上のタービンからの情報が、ウェブページ等のユーザインタフェースを介して供給されることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
風力タービンを制御する方法であって、
前記タービンの幾つかの基本動作パラメータの各々を測定して、タービンの現行パラメータ及びタービン動作極限値の両方を含むタービン動作パラメータを提供することを可能にする制御装置を含む風力タービン環境と、
外部／周囲の風データ又は他の外部データ等の環境全体に関する測定値を供給するように使用することができる１つ又はそれ以上の外部／周囲測定機器又はセンサと、
を備え、
前記タービン動作パラメータは、制御装置論理により、
実測エネルギー生産量すなわち前記タービンの現在のエネルギー出力に対する指標を計算し、
推定エネルギー生産量すなわち現在の環境条件下で前記タービンがどれほどのエネルギー出力を生成する必要があるかに関する指標を計算し、
これらの指標を比較して前記タービンに関する診断及び／又は効率等の有用なフィードバックを提供するために用いられる、
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記制御装置は、ローカルエリアネットワーク又はインターネットを介したアクセスを可能にし、前記タービンの動作パラメータ又は他の情報にアクセスし、それら情報を、遠隔監視、保守及びサポートサービスのために他のサーバに供給することを可能にする組込み型サーバを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
１つ又はそれ以上のタービンからの情報が、ウェブページ等のユーザインタフェースを介して供給されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
風力タービンにおける偏揺れ又は他のパラメータを制御するためのシステムであって、
タービンの現行パラメータ及びタービン動作極限値を含むタービン動作パラメータと環境全体に関する外部／周囲測定値とを決定する手段と、
サンプリング期間における風速分布を監視し、費用／便益分析を行って偏揺れ調整等のタービン制御を行うかどうかを判断する手段と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項８】
前記システムは、前記タービンの幾つかの基本動作パラメータの各々を測定して、タービンの現行パラメータ及びタービン動作極限値の両方を含むタービン動作パラメータを提供することを可能にする制御装置と、外部／周囲の風データ又は他の外部データ等の環境全体に関する測定値を提供するために使用することができる１つ又はそれ以上の外部／周囲測定機器又はセンサと、を含むことを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記費用／便益分析は、Ｋｙａｗが特定のタービンの係数、Ｃｏｓｔ  Ｍｏｄｅｌが前記特定のタービンをΘ度偏揺れさせるのに必要な合計費用であるとき、Ｃｏｓｔ  Ｍｏｄｅｌ＝｜ｄΘ｜×Ｋｙａｗ及びＥｘｐｅｃｔｅｄ  Ｂｅｎｅｆｉｔ＝ｆ（ｄΘ）×Ｆｕｔｕｒｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎで表される、調整による相対的な改善を、システムが判断することを可能にするモデルの使用を含むことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
風力タービンにおける偏揺れ又は他のパラメータを制御する方法であって、
タービンの現行パラメータ及びタービン動作極限値を含むタービン動作パラメータと環境全体に関する外部／周囲測定値とを決定するステップと、
サンプリング期間における風速分布を監視し、費用／便益分析を行って偏揺れ調整等のタービン制御を行うかどうかを判断するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記方法は、前記タービンの幾つかの基本動作パラメータの各々を測定して、タービンの現行パラメータ及びタービン動作極限値の両方を含むタービン動作パラメータを提供することを可能にする制御装置を使用するステップと、外部／周囲の風データ又は他の外部データ等の環境全体に関する測定値を提供するために使用することができる１つ又はそれ以上の外部／周囲測定機器又はセンサを使用するステップと、を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記費用／便益分析は、Ｋｙａｗが特定のタービンの係数、Ｃｏｓｔ  Ｍｏｄｅｌが前記特定のタービンをΘ度偏揺れさせるのに必要な合計費用であるとき、Ｃｏｓｔ  Ｍｏｄｅｌ＝｜ｄΘ｜×Ｋｙａｗ及びＥｘｐｅｃｔｅｄ  Ｂｅｎｅｆｉｔ＝ｆ（ｄΘ）×Ｆｕｔｕｒｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎで表される、調整による相対的な改善を、システムが判断することを可能にするモデルの使用を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、再生可能エネルギーシステム及風力タービンに関し、具体的には、風力タービンとともに使用するための制御装置、並びに風力タービンにおける偏揺れ又は他のパラメータを制御するためのシステム及び方法に関する。
本出願は、２０１１年２月１１日出願の「ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ  ＦＯＲ  ＵＳＥ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＷＩＮＤ  ＴＵＲＢＩＮＥ」と題する米国特許仮出願第６１／４４２，１３５号、及び２０１１年２月１１日出願の「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＹＡＷ  ＯＲ  ＯＴＨＥＲ  ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ  ＩＮ  Ａ  ＷＩＮＤ  ＴＵＲＢＩＮＥ」と題する米国特許仮出願第６１／４４２，１３６号の優先権の利益を主張するものであり、これら出願の各々は引用により本明細書に組み入れられる。
著作権表示
本特許書類の開示の一部分は、著作権保護の対象である材料を含む。著作権の所有者は、特許商標局の特許ファイル又は記録に現れる通りの本特許書類又は特許開示の何人による複製にも異議はないが、それ以外についは全ての著作権の権利を留保する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電とは、風力タービンを用いて、電力又は電気等の使用可能ネルギーへの風の変換のことを言う。一般に、風力タービンは、ロータに取付けられた複数のブレードを含み、このロータが発電機に取付けられる。入射風によってブレード（及びロータ）が回転すると、電力が発生する。
【０００３】
多くの異なる設計が存在するが、タービンは、ロータが水平に取付けられた水平軸風力タービン（ＨＡＷＴ）と、ロータが垂直に取付けられた垂直軸風力タービン（ＶＡＷＴ）とに分類される。より大型のタービン及び場合により数百のタービンを含むことがある「ウィンドファーム」を幹線送電網に接続して、その出力を用いて大きな地域社会に電力供給することができ、一方、小さな風力タービンは、遠く離れた町や農場などの遠隔地に地域電力を供給するのに特に適している。多種多様な風力タービン設計について、タービンによる利用可能な風の使用をさらに最適化させて出力を向上させることができる技術が、風力の全体的な採用を促進し、より清浄な環境に寄与することができる。
【０００４】
通常、タービンは、特定の風条件下でタービンをどのように動作させるべきかを制御する制御装置を用いて動作させる。例えば、水平軸風力タービンにおいて、制御装置は、現在の風向に関する情報を用いてタービンブレードを風に向かって回転若しくは偏揺れさせることができ、又は、現在の風速に関する情報を用いて、タービンブレードの角度を調整することにより、低い風速においてより良く動作させ、若しくはより高い風速における損傷の可能性を減らすことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多くの制御装置、特に小さいタービンの制御装置は、本質的に機械的であり、タービン自体からの現在の情報を用いて、入射風に向かってタービンブレードを回転させるなど、タービン及びブレードの動作を制御する。しかし、より洗練された制御装置であれば、新規及び既存のタービン設計の両方を、より効率的に動作させることが可能であり、より洗練された制御技術を可能にすることができる。これが本発明の実施形態が取り組もうとする一般的分野である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は、風力タービンと共に用いる制御装置を開示する。一実施形態によると、タービンの幾つかの基本動作パラメータの各々を測定して、タービンの現行パラメータ及びタービン動作極限値の両方を含む、タービン動作パラメータを与えることができる。制御装置自体の重要な動作パラメータも監視される。外部／周囲測定機器又はセンサを用いて、外部／周囲の風データ又は他の外部データなどの環境全体に関する測定値を与えることができる。タービン動作パラメータは、制御装置論理により、実測エネルギー生産量、即ち、タービンの現在のエネルギー出力の指標を計算するのに使用される。外部／周囲測定値は、制御装置論理により、推定エネルギー生産量、即ち、現在の環境条件下で、タービンがどれほどのエネルギー出力を生成するべきかの指標を計算するのに使用される。これらの指標を比較することにより、診断及び／又は効率などの有用なフィードバックが得られる。一実施形態によると、制御装置は、この情報を用いて、自動的にタービンを調整又は制御することもできる。一実施形態によると、制御装置は、組込み型サーバを含むことができ、組込み型サーバは、ローカルエリアネットワーク又はインターネット上のアクセスを可能にし、全てのタービンの動作パラメータ及び情報にアクセスすることを可能にし、その情報を、遠隔監視、保守及びサポートのサービスを提供する他の集中型サーバに供給する。１つ又はそれ以上のタービンからの情報を、ウェブページなどのユーザインタフェースを介して提供することができる。
【０００７】
本明細書は、風力タービンにおける偏揺れ又は他のパラメータを制御するためのシステム及び方法も開示する。一実施形態によると、タービンの幾つかの基本動作パラメータの各々を測定して、タービンの現行パラメータ及びタービン動作極限値の両方を含む、タービンの動作パラメータを与えることができ、他方、外部／周囲測定機器又はセンサを用いて、外部／周囲の風データ又は他の外部データなどの環境全体に関する外部／周囲の測定値を与えることができる。この情報を用いて風力タービンにおける偏揺れ又は他のパラメータをより効率的な様式で制御することができる。一実施形態によると、制御装置は、あるサンプリング期間における風速分布を監視し、次いで費用／便益分析を行って偏揺れ調整を行うかどうかを判断する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態による、制御装置を含む風力タービン環境の図を示す。
【図２】一実施形態による、風力タービン制御装置の図を示す。
【図３】一実施形態による、風力タービンと共に制御装置を用いる方法のフローチャートを示す。
【図４】一実施形態による、偏揺れ調整便益モデルの図を示す。
【図５】一実施形態による、利用可能電力／偏揺れ電力分析の図を示す。
【図６】一実施形態による、風速分布のヒストグラムつまりチャートの図を示す。
【図７】一実施形態による、偏揺れ又は他のパラメータの制御を可能にする風力タービン環境の図を示す。
【図８】一実施形態による、風力タービンと共に制御装置を用いて，偏揺れ又は他のパラメータを制御する方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
前述のように、通常、タービンは、特定の風条件下でタービンをどのように動作させるかを制御する制御装置を用いて動作させる。多くの制御装置は、本質的に大部分機械的であり、タービン自体からの情報を用いて、入射風に向かってタービンブレードを回転又は偏揺れさせるなど、タービン及びブレードの動作を制御する。しかし、より洗練された制御装置であれば、新規及び既存のタービン設計の両方を、より効率的に動作させることが可能であり、より洗練された又は有用な制御技術を可能にすることができる。この問題を克服するために、本明細書において、風力タービンと共に使用するための制御装置の種々の実施形態を説明する。さらに、本明細書において、種々の実施形態による、風力タービンにおける偏揺れ又は他のパラメータを制御するためのシステム及び方法を説明する。
【００１０】
風力タービン環境
図１は、一実施形態による、スマート制御装置を含む風力タービン環境の図を示す。図１に示すように、風力タービン環境１００は、１つ又はそれ以上のタービン１０２を含み、タービン１０２のそれぞれがスマート制御装置１０４を含むか又はそれに関係付けられる。一実施形態によると、各タービンは、それ専用のスマート制御装置を含むが、他の実施形態によると、１つの制御装置を用いて複数のタービンを制御することができる。
【００１１】
動作中、タービンは、利用可能な風１０６を電気等の使用可能エネルギーに変換する。図１にさらに示すように、風力タービン環境は、利用可能な風、及び、タービン自体とは別個に、他の条件に関する現在の情報を捕捉する１つ又はそれ以上の外部／周囲測定機器又はセンサを含む。一実施形態によると、かかる外部／周囲測定機器又はセンサは、例えば、風速計、風向計、及び他の環境測定機器を含むことができる。
【００１２】
一実施形態によると、タービンの幾つかの基本動作パラメータの各々を測定して、タービン動作パラメータ１１０を与えることができる。この動作パラメータには、タービンの現行パラメータ１１２（例えば、現在測定された、交流発電機の３相の各々の入力電圧値及び電流値、交流発電機の交流周波数、直流リンク電圧値及び電流値、各々のインバータへの電流値、又は他の現在測定されたパラメータ）、及びタービン動作極限値１１４（例えば、交流発電機周波数の最大測定値、最大直流リンク電圧値、最大直流電流値、又は他の測定された最小値又は最大値）の両方を含めることができる。一実施形態によると、制御装置自体の重要な動作パラメータも監視される。
【００１３】
一実施形態によると、外部／周囲測定機器又はセンサを用いて、例えば、外部／周囲の風データ１１８又は他の外部データ１２０などの、環境全体に関する外部／周囲測定値１１６を与えることができる。これを遂行するため、一実施形態によると、制御装置に、例えば、外部風速計、風向計又は他の機器若しくはセンサのための入力部を含めて、制御装置が情報を受取るようにすることができる。
【００１４】
タービン動作パラメータは、制御装置論理１３０により、エネルギー生産量測定値１２４、即ち、タービンの現在のエネルギー出力の指標を計算するのに使用される。外部／周囲測定値は、制御装置論理により、推定エネルギー生産量１２６、即ち、現在の環境条件下で、タービンがどれほどのエネルギー出力を生成する必要があるかの指標を計算するのに使用される。これらの指標を比較することにより、顧客のエネルギー生産量に関する質問、例えば「今月は１０００ｋＷｈしか生産しなかったので、自分のシステムには何か悪いところがあるように思われる。誰か派遣してもらえないか？」という質問に答える手段など、有用なフィードバックが与えられる。一実施形態によると、かかる診断情報１４６及び／又は効率情報１４８は、制御装置のサーバ／インタフェース１３２を介して、ユーザ／顧客１４４（エンドユーザ又は中央監視サービスとすることができる）に提供することができる。一実施形態によると、制御装置は、これら情報を用いて、タービン制御インタフェース１３１を介して自動的にタービン１４０を調整又は制御することができる。
【００１５】
風力タービンと共に使用するための制御装置
図２は、一実施形態による風力タービン制御装置の図１５０を示す。前述のように、一実施形態によると、タービンの診断及び／又は効率情報は、制御装置のサーバ／インタフェースを介して、ユーザ／顧客（エンドユーザ又は中央監視サービスとすることができる）に提供することができる。一実施形態によると、制御装置のサーバ／インタフェースは、組込み型サーバ（例えば、ウェブサーバ）１５２を含むか、又は、例えば無線技術、ＷｉＦｉ又はＧＳＭ（登録商標）を用いて、ローカルエリアネットワーク又はインターネットへのアクセスを可能にする他のアプリケーションソフトウェアを含むことができる。サーバは、タービンの動作パラメータ及び情報１５４の全てにアクセスし、その情報を、遠隔監視、保守及びサポートサービスを提供する他の集中型サーバに供給することができる。一実施形態によると、幾つかの監視されたタービン１６２、１６４の各々に関する診断情報１４６、１４７及び効率情報１４８，１４９などの情報を含む、１つ又はそれ以上のタービンからの情報は、ユーザインタフェース１６０、例えばウェブページを介して提供することができる。
【００１６】
一実施形態によると、制御装置論理及びタービン制御インタフェースを、タービンの動作パラメータ及び情報と組み合せて用いることにより、例えば、タービンが発電を開始するたびに、重要及び／又は安全に関連したシステム構成要素を試験し、それらの試験の結果を報告することができる。例えば、一実施形態によると、塔上制動抵抗器が正常に機能しているかどうか、及び、負荷分岐が接続され適切に機能しているかを判断する一連の試験を実行することができる。これらの試験は、タービンが回転し始め、直流バス電圧が９０ボルトを越えると、２−３秒のうちに行うことができる。（これは、本来、安全システムとして機能することを意図したものではなく、既存／多重の安全システムが意図した通りに機能することを検証するためのものであることに留意されたい）。一実施形態によると、制御装置は、塔上制動抵抗器を短時間接続し、適切な機能を示す予測挙動パターン及び交流発電機の３相の間のバランスを監視する。制御装置は、負荷分岐抵抗器について類似の試験を行って、適切に機能することを保証する。一実施形態によると、制動試験の重要な特徴は、タービンが減速する間に電気信号を測定することにより制動抵抗器が適切に機能しているかを評価することである。かかる試験期間中、タービンの速度は風の変化（これは試験期間を１００ｍｓの長さにすることによって対処することができる）により、又はブレーキの機能により変化する場合がある。後者の側面は、交流発電機出力の測定された振幅をＡＣ周波数に正規化することによって克服することができる。無負荷の交流発電機の電圧は、速度／周波数の関数であるので、交流発電機の電圧／周波数の比は、制動抵抗器で与えられる負荷によって低下する。制動器がオフであるときとオンであるときの比の変化を測定することにより、システムを速度の変化に適応させることができる。
【００１７】
上記の試験は、塔上制動抵抗器が適切に機能しているかどうかの判断を表すものであるが、種々の実施形態によると、他の形式の試験を行って、付加的な情報を提供することができることが明白である。
【００１８】
図３は、一実施形態による、風力タービンと共に制御装置を使用するための方法のフローチャートを示す。図３に示すように、ステップ１７０において、制御装置は、タービンの動作パラメータ（例えば、交流発動機の相への入力電圧及び電流）、動作極限値（例えば、交流発動機最大周波数）、及び，制御装置自体の重要な動作パラメータを測定する。ステップ１７２において、制御装置は、タービンから独立して風資源を測定するセンサから外部／周囲測定値及び情報を受け取る（例えば、風速計、風向計に対する入力を用いて）。ステップ１７４において、制御装置は、随意的に試験パターンを実行し、及び／又はタービン挙動の予測されたパターンを監視する。ステップ１７６において、制御装置は、例えば、タービンの健全性、診断及び効率に関する情報をユーザ／顧客に提供する。
【００１９】
風力タービンにおける偏揺れ又は他のパタメータの制御
前述の様に、一実施形態によると、タービンの幾つかの基本動作パラメータの各々を測定して、タービンの現行パラメータ及びタービン動作極限値の両方を含むタービン動作パラメータを提供することができ、一方、外部／周囲測定機器又はセンサを用いて、外部／周囲の風データ又は他の外部データなど、環境全体に関する外部／周囲測定値を提供することができる。
【００２０】
一実施形態によると、この情報は、風力タービンの偏揺れ又は他のパラメータをより効率的な様式で制御するのに用いることができる。特に、大型の風力タービンの場合、タービンは、風に対してブレードを自動的に回転又は偏揺れさせないが、その理由は、自動的に回転又は偏揺れさせるには時間がかかり、最適でない可能性が高く、また、急速に／頻繁に行いすぎるとタービンを損傷するおそれがあるからである。その代わり、タービンの偏揺れの調整は、決定論的つまり制御されたステップであり、それ自体、実施するには多少の偏揺れ電力／費用がかかる。従って、電力出力を向上させる合理的な見込みがない限り、偏揺れ調整を行うことが有益ではない場合がある。これに対処するために、一実施形態によると、偏揺れ調整は、運動のエネルギー費用が、結果として見込まれるエネルギー便益の一部分である等、十分小さく、所望の効率目標が達成される場合にのみ行われる。
【００２１】
一実施形態によると、制御装置は、あるサンプリング期間における風速を監視し、費用／便益分析を行って偏揺れ調整を行うかどうか判断する。図４は、一実施形態による、偏揺れ調整便益モデル１７８の図を示す。かかるモデル、曲線又は同等のデータは、制御装置が調整による相対的な改善、つまり「この偏揺れ／運動でどれほどの改善を期待できるか」を判断することを可能にする。これは、以下の式で表すことができる。
Ｃｏｓｔ  Ｍｏｄｅｌ＝｜ｄΘ｜・Ｋｙａｗ
Ｅｘｐｅｃｔｅｄ  Ｂｅｎｅｆｉｔ＝ｆ（ｄΘ）・Ｆｕｔｕｒｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ここで、Ｋｙａｗは特定のタービンの係数であり、Ｃｏｓｔ  Ｍｏｄｅｌは、特定のタービンをΘ度偏揺れさせるのに必要な合計費用である。
【００２２】
図５は、一実施形態による、使用可能電力／偏揺れ費用電力分析１８０の例を示す。偏揺れ調整の場合、システムの効率目標又はターゲットを達成するために、偏揺れ消費電力つまり偏揺れ費用は、見込みエネルギー生産量のある所望の小さなパーセンテージより小さくする必要がある。システムが、かかる電力出力の改善の合理的な見込みがないと判断する場合は、偏揺れ調整を行うことが有益ではないことがある。
【００２３】
図６は、一実施形態による、風速分布ヒストグラムつまりチャート１８２の図を示す。一実施形態によると、システムは、測定風速分布を積分し、タービンのカットインに必要な速度以下が切り捨て、この分析結果を用いて、非生産的偏揺れ調整のリスクを制御する。
【００２４】
一実施形態によると、システムは、予測便益のいくつかの小さな部分を偏揺れエネルギークレジットの「貯金箱」として積分することができる。システムは、貯金箱のクレジット内容が運動費用を超えるときにのみ偏揺れを調整する。そこで、各運動の費用が貯金箱から差し引かれる。偏揺れさせるためのエネルギー消費は、利用可能な風資源及び効率目標によって制限される。時間とともに、システムは、環境全体に対して最適に偏揺れを制御する。
【００２５】
図７は、一実施形態による、偏揺れ又は他のパラメータの制御を可能にする風力タービン環境１８５の図を示す。図７に示すように、一実施形態によると、制御装置は、風速及び風向を連続的に測定する。風速及び風向は、共に、フィルタ処理して帯域幅を約１Ｈｚに減らす。フィルタ処理された値は、以下でさらに説明するように、制御装置により、タービン制御／費用便益アルゴリズム又は類似プロセス１８６の入力として用いられる。
【００２６】
一実施形態によると、このアルゴリズムは、反復離散サンプリング期間１８８（例えば、３乃至５分）にわたって動作する。システムは、ある特定のサンプリング頻度（例えば、１秒毎に１回）１９０で風速をサンプリングし、風速ヒストグラムつまりチャート１７８を追加して風速分布を特徴付ける。一実施形態によると、システムは、さらに風向値をフィルタ処理して、ヒストグラムのサンプリング期間に対する平均値を提示する。サンプリング期間の最後に、風速ヒストグラムが積分され、タービンのカットイン速度以下を切り捨てられる。積分結果を正規化して、測定風速の範囲にわたり０乃至１の確率範囲に広がるようにする。この積分結果は、風資源の確率的推定を表す。次に、システムは、積分結果を調べて、もしより大きな風資源があれば、その特定の信頼度（まだ選択されていないが６５−７５％の見込み）がある風速をみつける。この蓋然的速度が将来の予測資源となる。
【００２７】
一実施形態によると、システムは、現在の偏揺れ角度を、サンプリング期間にわたって平均された風向角度から減ずることによって、目標運動の費用を計算１９２することができる。次に、システムは、「便益」因子を、１引く運動角度の余弦として計算する。便益関数は、９０度より大きい角度に対してゼロで切り捨てられる。「クレジット」は、蓋然的速度に対する予測タービン電力に、１引く所望システム効率（及び、おそらく他のシステム損失に関する別の因子）及び便益因子を乗ずることによって、蓋然的速度から計算される。このクレジットは、蓋然的速度がゼロであればゼロとなる。一実施形態によると、クレジットは、クレジットの「貯金箱」１９６に加えられる。次にシステムは、定数（未決定で、偏揺れを運動させるための機構が必要とする電力に基づく）に目標運動角度の絶対値を乗ずることによって目標運動の「費用」を計算する。貯金箱が目標運動の費用より大きい場合は、運動が開始され費用が貯金箱から差し引かれる１９４。運動が既に開始されている場合は、運動が完了するまで分析は一時的に中断される。次に、システムはサンプリング及び利用可能な貯金したクレジットに対して費用の定期的見積りの生成を続ける。
【００２８】
上記の費用便益アルゴリズムは、種々の実施形態により、風速及び風向を測定し、偏揺れの調整に関するかどうかの判断を行うことを記述するが、例えば、いつブレード制動器を設定するかなど他の考慮事項をアルゴリズムに取り入れることができる。
【００２９】
図８は、一実施形態による、風力タービンと共に制御装置を使用して偏揺れ又は他のパラメータを制御するための方法のフローチャートを示す。図８に示すように、ステップ２２０において、システムは、反復サンプリング期間（例えば、３−５分）を決定し、風速及び風向をサンプリング頻度（例えば、１サンプル／秒）でサンプリングし、ヒストグラムを追加して風速分布を特徴付ける。ステップ２２４において、システムは風向値をフィルタ処理して、ヒストグラムサンプリング期間の平均値を提供する。ステップ２２６において、サンプリング期間の最後に、システムは、タービンカットイン速度以下を切り捨てた風速ヒストグラムを積分して風資源の確率的推定を特定し、積分結果を調査し、積分結果を調べて、もしより大きな風資源があれば、その特定の信頼度（例えば６５−７５％の見込み）がある風速をみつけ、蓋然的風速を決定する。ステップ２２８において、システムは、現在の偏揺れ角度をサンプリング期間における平均風向角度から減ずることによって、目標運動を計算する。ステップ２３０において、システムは、蓋然性速度に対する予測タービン出力に所望のシステム効率（及び／又は他のシステム損失に対する因子）及び便益因子を乗ずることによって蓋然性速度からクレジットを計算し、そのクレジットをクレジット貯金箱に加える。ステップ２３２において、システムは、偏揺れを動かすためにタービン機構が必要とする電力に基づく費用因子に目標運動角度の絶対値を乗ずることによって、目標運動の費用を計算する。クレジット貯金箱が目標運動の費用より大きい場合、システムは、運動を開始させ、貯金箱から費用を減ずる。
【００３０】
本発明は、１つ又はそれ以上の従来の汎用若しくは専用デジタルコンピュータ、又は、本開示の教示に従ってプログラムされたマイクロプロセッサを用いて都合良く実施することができる。適切なソフトウェアコーディングは、ソフトウェア技術分野の当業者には明白であるように、本開示の教示に基づいて熟練プログラマによって容易に作成することができる。
【００３１】
幾つかの実施形態において、本発明は、本発明のプロセスの何れをも実行するようにコンピュータをプログラムするのに用いることができる命令を格納した格納媒体であるコンピュータプログラム製品を含む。格納媒体としては、フロピーディスク、光学ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、マイクロドライブ、及び光磁気ディスクを含む任意の型式のディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＲＡＭ、ＶＲＡＭ、フラッシュメモリデバイス、磁気又は光学カード、ナノシステム（分子メモリＩＣを含む）、又は、命令及び／又はデータを格納するのに適した任意の型式の媒体又はデバイスを含むことができるが、これらに限定されない。
【００３２】
上記の本発明の説明は、例証及び説明のために提供されたものである。これは、網羅的であること又は本発明を開示された形態だけに限定することを意図するものではない。実施形態は、本発明の原理及び実際的用途を最も良く説明し、それにより当業者が、本発明を、種々の実施形態に関し及び企図される特定の用途に適した種々の修正により理解することができるように選択され説明された。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物によって規定されるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１００：風力タービンの環境
１０２：タービン
１０４：スマート制御装置
１１０：タービン動作パラメータ
１１２：タービンの現行パラメータ
１１４：タービン動作極限値
１１６：外部／周囲測定値
１１８：外部／周囲の風データ
１２０：他の外部データ
１２４：実測エネルギー生産量
１２６：推定エネルギー生産量
１３０：制御論理
１３１：タービン制御インタフェース
１３２：制御装置のサーバ／インタフェース
１４０：タービンの制御
１４４：ユーザ／顧客
１４６、１４７：診断
１４８、１４９：効率
１５０：風力タービン制御装置の例
１５２：組込み型サーバ
１５４：タービン動作パラメータ及び情報
１６０：ユーザインタフェース
１６２、１６４：タービン情報
１７８：偏揺れ調整便益モデル（風速ヒストグラムつまりチャート）
１８５：風力タービン環境
１８６：タービン制御／費用利益アルゴリズム又は類似のプロセス
１８８：サンプリング期間
１９０：サンプリング頻度
１９２：費用／便益分析
１９４：貯金箱からの費用の差し引き
１９６：クレジット貯金箱
【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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【国際調査報告】
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