(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電網に接続された風力発電施設の運転方法であって、前記風力発電施設は、送電網へ供給可能な最大送電量に対応する許容制限送電量をもち、前記風力発電施設は、電力出力を行う複数の風力発電設備からなり、前記風力発電施設において、前記複数の風力発電設備の各々が定格出力電力量をもち、前記出力電力を生成し、前記風力発電施設の定格送電量が前記許容制限送電量より大きく、
すべての風力発電設備の出力電力の総和を常に監視し、
前記出力電力の総和が前記許容制限送電量を越えないようにするために必要なときに、前記複数の風力発電設備の中の全部または個々の風力発電設備の出力電力を調整する
運転方法。
【請求項２】
請求項１に記載の運転方法であって、
前記複数の風力発電設備を少なくとも第１列と第２列に配置し、
前記第１列は、風力発電施設において風が最初に当たる複数の場所からなり、前記第２列は、前記第１列より弱い風を受ける複数の場所からなる
運転方法。
【請求項３】
請求項２に記載の運転方法であって、
前記出力電力の調整において、さらに、前記風力発電施設の送電量が前記風力発電施設の許容制限送電量に実質的に等しいように、第１列における各風力発電設備の出力電力を実質的にその定格出力電力量に維持し、かつ、第２列における少なくとも１基の風力発電設備の出力電力を制御する、
運転方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の運転方法であって、
さらに、前記複数の電力発電設備から少なくとも１基の電力発電設備が外されたとき、残りの電力発電設備の出力電力を、前記許容制限送電量が越えられないように、必要なときに、調整する、
運転方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の運転方法であって、
前記許容制限送電量は、エネルギーが供給される送電網の入力容量、エネルギーが供給される送電網のライン容量、エネルギー輸送ユニットのパワー容量および変圧器のパワー容量の中の少なくとも１つにより決定される
運転方法。
【請求項６】
送電網に接続された風力発電施設であって、前記風力発電施設は、可能な最大の送電網送電量に対応する許容制限送電量をもち、前記風力発電施設の定格出力電力量は前記許容制限送電量より高く、
それぞれ電力を出力し、定格最大出力電力量をもつ複数の風力発電設備と、
前記複数の風力発電設備に接続され、前記複数の風力発電設備の少なくとも１基の出力電力を制御する処理ユニットとからなり、
前記処理ユニットは、さらに、前記複数の風力発電設備のすべての風力発電設備の出力電力の総和を常に監視し、前記出力電力の和が前記許容制限送電量を越えないようにするために必要なときに、前記複数の風力発電設備の全部または個々の風力発電設備の出力電力を調整する
風力発電施設。
【請求項７】
請求項６に記載の風力発電施設であって、
前記複数の風力発電設備を少なくとも第１列と第２列に配置し、
前記第１列は、風力発電施設において風がはじめに当たる場所からなり、前記第２列は、前記第１列より弱い風を受ける場所からなる
風力発電施設。
【請求項８】
請求項７に記載の風力発電施設であって、
前記処理ユニットは、さらに、前記風力発電施設の送電量が前記風力発電施設の許容制限送電量に実質的に等しいように、第１列における各風力発電設備の出力電力を実質的にその定格出力電力量に維持し、かつ、第２列における少なくとも１基の風力発電設備の出力電力を制御する、
風力発電施設。
【請求項９】
請求項６から８のいずれかに記載の風力発電施設であって、
前記許容制限送電量は、エネルギーが供給される送電網の入力容量、エネルギーが送り込まれる送電網のライン容量、エネルギー輸送ユニットのパワー容量および変圧器のパワー容量の中の少なくとも１つにより決定される
風力発電施設。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれかに記載の風力発電施設であって、
前記風力発電施設の少なくとも１基の風力発電設備は、データ入力端を有しており、このデータ入力端を介して前記少なくとも１基の風力発電設備がその定格出力電力の０から１００％の範囲に設定できるようになっているとともに、このデータ入力端に前記処理ユニットを接続して、前記風力発電施設が送電網に供給し得る出力電力の大きさに応じて前記設定値を０から１００％の範囲内に設定する
風力発電施設。
【請求項１１】
請求項１０に記載の風力発電施設であって、
前記処理ユニットは、前記風力発電施設の少なくとも１基の風力発電設備の前記データ入力値を、前記風力発電施設の少なくとも１基の風力発電設備または風力発電施設全体の最も好ましい絞り込み出力電力量に関して制御し、前記最も好ましい絞り込み出力電力量は、各々の風力発電設備についての風速から設定される
風力発電施設。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、風力発電施設の運転方法と風力発電施設とに関する。
【０００２】
（背景技術）
風力発電設備は当初は単体として建設されていたが、最近では行政規則と建築規則などにより風力発電施設に群をなして建築されるようになっている。この点で、風力発電施設は、小規模なものでは二基の風力発電設備が集約化されているが、これよりもっと大規模なものもある。例えば、ドイツ国オストフリーズランドにあるホルトリームにある風力発電施設では、５０基以上の風力発電設備が群をなして建設されている。今後、風力発電設備の数ばかりではなくて、全体としての出力電力量も著しく増加することが期待されている。大抵の場合、風力の潜在能力が最大になるのは、漏電量が小さく、人口密度の低い電力送電網の地方である。そこでは、風力発電設備が急速に技術的接続限度に達し、その結果、その場所にはもう風力発電設備を建設する余地がなくなる。
【０００３】
それ故、５０MW変電所とつながっている従来の風力発電施設では、最大でも５０MWの電力しか出力できない、即ち、例えば各基毎の風力発電設備からは１MWの定格出力電力量しか得られない。
【０００４】
風力発電設備はいつ時でも定格レベルでコンスタントに運転するとは限らず、従って、風力発電施設全体としては最大電力出力(定格出力電力量)を連続して出していないことから、風力発電施設の定格出力電力量が供給し得る最大全出力電力に対応しているときは当該風力発電施設は最大効率で利用できないことになる。
【０００５】
（発明の開示）
従って、本発明は、可及的最大送電網出力電力（すなわち送電網に供給可能な最大出力電力）よりも高い全出力電力を出せる風力発電施設を提供するものである。これを前述の例に当てはめてみれば、出力電力を５０MW以上、例えば５３MWに高めることができる。風速が５０MWの限度電力を生成する程充分になれば、本発明による風力発電施設調整が働き、全最大出力電力量を超過すると予想されるとき、常に全最大出力電力となるように個々の風力発電設備を調整する。公称ないし定格風速(風力発電設備がその定格出力電力量になるときの風速)以上の風速の場合に、少なくとも一基または全ての風力発電設備が(僅かだけ)絞り込まれた出力電力(例えば、１MWの代わりに９４０kWの出力電力とか)を出すように運転される。
【０００６】
本発明の利点は明らかである。以上のことから、送電網の送電網構成部品(例えば変圧器や送電線など)が最適化された態様(熱的限度まで利用することもその可能性の一つである)で利用されるか、付加されるのである。このことは、可及的最大数の風力発電設備を建設することができることから、既存の風力発電施設を良好に利用することができる。従って、その数は、既存の送電網の能力で制約を受けるようなことはない。
【０００７】
風力発電設備の制御ないし調整のためには、出力電力を０〜１００％(定格出力電力量に対して)の範囲内で調節するデータ入力が備わっておれば、その方が望ましい。例えば３５０kWの基準値をそのデータ入力に宛うと、その風力発電設備の最大出力電力量がこの３５０kWの基準値を超えるようなことはない。この基準値としては、０から定格出力電力量の間、例えば０から１MWの範囲の値であればどのような値であってもよい。
【０００８】
出力電力を制限するために、そのデータ入力を直接利用することができる。しかしながら、調整器により、送電網の電圧(風力発電施設の送電網か、供給送電網における電圧)に応じて発電機の出力を制御することも可能である。
【０００９】
もう一つの重要な機能については、風力発電施設の調整に関して詳述する。例えば風力施設には１０基の風力発電設備があるとして、各設備の定格出力電力量が６００kWであるとする。また、送電網構成部品の容量(ライン容量)または変電所における限定された容量からして、たとえば、エネルギーが送り込まれる送電網の入力容量(ライン容量)と変圧器のエネルギー伝送装置のパワー容量からして、送電しうる最大出力電力量が５２００kWに制限されているものと仮定する。
【００１０】
そこで、基準値(データ入力)により、全ての風力発電設備を５２０kWの最大出力電力に制限するオプションが考えられる。そのオプションで、送電しうる出力電力を制限する要件が満たされることになる。
【００１１】
もう一つのオプションとしては、全ての風力発電設備の総和として送電網に供給可能な最大出力電力量を越えないようにするが、同時に最大量の電力(kW時間(仕事))を発電する。
【００１２】
この点に関しては、風力発電施設内で風速が低速から穏健な風速の辺りであれば、望ましい(良好な)立地条件(風力発電施設に風が最初に当るような場所)にある風力発電設備には大量の風が働くようなことがよくある。そこで、全ての風力発電設備が同時に絞り込んだ値(例えば全てを５２０kW)に調整すれば、良好な立地条件にある一部の風力発電設備がその出力発電量を達成するのは明らかであるが、立地条件の良好なところに立っている風力発電設備の陰になって建っている(風力発電設備が行列に建っている場合では、最初の列の背後や三番目の列にあるもの)一部の他の風力発電設備には風当たりが少なく、そのために、例えば４６０kWの出力電力しか出せないことがあり、５２０kWの最大絞り込み出力電力には達しない。従って、この場合に風力発電施設で出力できる全出力電力は、５２００kWの許容制限出力電力以下になってしまう。
【００１３】
この場合、本発明による風力発電施設の出力電力調整法では、可及的最大電力すなわち可能な最大電力が出せるように個々の発電設備を制御している。このことは、例えば最前列(即ち、最良の立地条件)にある設備が高出力電力、例えば定格出力電力量(即ち、絞り込まれていない運転状態)に調節されることを意味する。このようにすれば、風力発電施設における全出力電力が増加するのである。風力発電施設調整装置は個々の発電設備を、最大許容送電量を超過しないと同時に、得られる仕事量(kWh)が最大値になるように調整されるのである。
【００１４】
本発明による風力発電施設装置はどのような状況にも対応できるものである。従って、風力発電施設における各発電設備もしくは複数の発電設備を送電網から外すか、保守管理もしくはその他のために各発電設備もしくは複数の発電設備をシャットダウンする必要が生じた場合、個々の発電設備の出力電力を除去に合わせて調整することも非常に容易にできる。
【００１５】
風力発電施設もしくは個々の発電設備を制御ないし調整するには、その発電設備のデータ入力と接続してデータ/制御処理装置を接続することも可能であり、その場合、(各発電設備に)実際に作用している風速からその発電設備ないし風力発電施設全体に最も有利な出力電力絞り込み値に設定することができる。
【００１６】
（発明を実施するための最良の形態）
以後、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態を詳述する。図１は、マイクロプロセッサμPで風力発電設備を制御する態様を示しており、このマイクロプロセッサは、多位相交流電流を電力供給網に供給するインバータ装置(ＰＷＲ)に接続されている。このマイクロプロセッサには電力入力端Ｐがあって、この入力端に力率(cos ψ)と電力勾配(dP/dt)とが入力されるようになっている。
【００１７】
インバータ装置は、整流器と整流器中間回路とインバータとからなり、風力発電設備の発電機に接続されている一方、発電機が生ずる回転速度可変の、即ち、当該発電設備のローターの回転速度に依存するエネルギーを当該発電機から供給されるようになっている。
【００１８】
図１に示した構成は、風力発電設備からの出力電力の振幅が如何に潜在的最大送電供給値に制限できるかを説明するためのものである。
【００１９】
図２は、例えば三基の風力発電設備１、２、３からなる風力発電施設の原理を示すもので、これらの風力発電設備の内の二基１、２は、風向きからして並置されているが、三基目の風力発電設備３はこの二基の風力発電設備１、２の背後に配置されている。それぞれの風力発電設備はそれぞれの風力発電設備(図１)の出力電力を設定する電力入力端を有していているから、個々の風力発電設備の出力電力レベルは、データ処理装置により所望値に設定でき、そのために風力発電施設全体が制御できるのである。この図２においては、風力発電設備の好ましい立地条件は、風が最前列の風力発電設備１、２に当るようになっているところである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  マイクロプロセッサで風力発電設備を制御する態様を示す図。
【図２】  三基の風力発電設備からなる風力発電施設の原理を示す図。
【符号の説明】
μP  マイクロプロセッサ            １、２、３  風力発電設備
【図１】
0004195220.tif 000002
【図２】
0004195220.tif 000003