[发明专利]风力发电装置组的控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及由向电力系统提供利用风力能量发电得到的电力的多个 风力发电装置构成的风力发电装置组(风电场：wind farm)。

背景技术

近年，作为地球温暖化对策之一，世界范围正盛行引入风力发电。在 风力发电的大量引入中，从费用对比效果的观点出发，大多设置为以下方 式的风电场，即，在固定地域中设置多台风力发电装置，统一控制并使用 这些风力发电装置组。

以往，对有关风电场以及各个风力发电装置提出各种提案。在专利文 献1中公开了以下方法，即，在由多台风力发电装置构成的风电场中，设 定目标发电量，为了使构成风电场的各风力发电装置的合计输出电力接近 目标发电量，在风力发电装置之间交换维护历史记录数据和运转特性数据 等的运转信息，决定风力发电装置的运转模式。

在专利文献2中，记载有如下控制方法，即，通过采用间距(pitch) 控制等来变更输出变化大的风力发电装置的功率曲线(power curve)的最 大值，从而抑制输出变化。

在专利文献3中，记载有如下控制方法，即，将蓄电器与风力发电装 置连接，并通过对蓄电器进行充放电控制来调整与已设定的基准发电电力 的偏差，从而抑制发电电力的变化。

在专利文献4中，记载有如下控制方法，即，在风力发电装置中设置 利用多普勒效应(Doppler effect)的激光式风向风速计，并通过测量与风 力发电装置的位置相隔离的地点的风向风速，来预测风力发电装置中的近 期的风速，并通过按照预测值来进行控制，从而使发电输出固定。

专利文献1：JP特开2002-349413号公报 专利文献2：JP特开2001-234845号公报 专利文献3：JP特开2002-27679号公报 专利文献4：JP特开2004-301116号公报

随着发电输出根据气象状况而变化的风力发电装置的电力系统的引 入变多，人们担忧在将来该引入进一步增多的情况下，会对电力系统的电 压和频率的保持产生影响。

如果针对频率的保持来讲，以往各地域的电力公司能够主要针对需求 的变化来组合各种电源，从而平衡需求和供给。在风力发电大量与电力系 统相联系的情况下，说到现有需求，负(minus)的负载相重叠。根据需 求的变化和风力发电输出的组合，也可以预料到，除现有技术以外高的供 求调整能力是必需的。

需求变化被认为是具有变化范围小的各种振幅和周期的脉动成分、不 规则变化相重叠后得到的，这些成分主要分为如下3种：周期为几分钟以 下的微小变化、从几分钟至十几分钟左右的短周期变化、十几分钟以上的 长周期变化。在风力发电的发电输出中，也同样包含上述3种成分。

针对上述需求变化，周期几分钟以下的微小变化可以通过利用了发电 站的调速机的无调速(governor free)运转来进行调整。针对周期为几分 钟至十几分钟左右的短周期变化，检测频率偏差等，并使频率调整发电站 的发电机输出发生改变，将这称为负载频率控制(LFC)。针对周期为这以 上的较长的长周期变化，考虑到经济性，通过向各发电站发送发电指令来 进行调整，将这称为经济负载分配控制(ELD)。

在大量引入风力发电的情况下，特别成为问题的是上述第二负载频率 控制(LFC)。在风力发电输出的变化与需求(负载)变化相重叠的情况下， 可以想到频率调整发电站的设备容量不足。但是，单纯地增加频率调整发 电站的设备容量，会使经济负担变大，必须采用某些替代手段。

以往，如专利文献1以及专利文献2中记载的，正研究或调整风电场 内的运转台数、或将功率曲线的最大值限制得较小来缓和输出变化。在限 制功率曲线的最大值的方法中，虽然能够在某程度上缓和变化，但是由于 在风速急速下降时发电输出下降，因此产生变化，恐怕会对与该电力系统 连接的例如火力发电站、原子力发电站等电源或负载(消费者)造成电压 变化或频率变化等不良影响。

此外，在如专利文献3这样设置蓄电器(蓄电池)的方法中，虽然通 过适当进行蓄电器的充放电控制能够缓和变化，但是存在由于设置了蓄电 器而导致的风力发电从业者的成本负担变大这样的问题。