專利名稱：風力發(fā)電裝置的控制裝置、風電場、及風力發(fā)電裝置的控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電裝置的控制裝置、風電場、及風力發(fā)電裝置的控制方法。
背景技術(shù)：
近年來，由多個風力發(fā)電裝置構(gòu)成并且向電力系統(tǒng)供給電力的風電場正在普及。從這種風電場供給的電力根據(jù)風況而發(fā)生變動，因此，作為用于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定化的風力發(fā)電裝置的控制，已知有輸出限制、緩變率控制、無效電力控制、頻率控制等。對于這些風力發(fā)電裝置的控制如非專利文獻1所記載，通過如下動作而實現(xiàn)，即， 風電場控制器對構(gòu)成風電場的風力發(fā)電裝置和電力系統(tǒng)的聯(lián)系點(以下稱為“系統(tǒng)連結(jié)點”。)的從風力發(fā)電裝置向電力系統(tǒng)供給的電力、電壓、頻率、及功率因數(shù)等計測數(shù)據(jù)和與風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)進行比較運算，將各種指令值發(fā)送給風力發(fā)電裝置。在此，參照圖9對以往的風電場的風力發(fā)電裝置和風電場控制器之間的數(shù)據(jù)的流向進行詳細說明。另外，圖9中上側(cè)的圖為整體圖，圖9中下側(cè)的圖為現(xiàn)有的風車控制裝置的構(gòu)成圖。風電場控制器300例如從設于電力公司的上位控制器302接收表示作為風電場整體的有效電力量及無效電力量的目標值的指令值Pnet_dem、Qnet_dem。另外，風電場控制器300接收由變電所310所具備的數(shù)據(jù)處理/通信處理部306檢測到的表示在系統(tǒng)連結(jié)點的有效電力、無效電力、電壓、及頻率的計測數(shù)據(jù)，且經(jīng)由對各風力發(fā)電裝置304每一個設置的風車控制裝置308接收與各風力發(fā)電裝置304相關(guān)的數(shù)據(jù)即風車數(shù)據(jù)。另外，風車數(shù)據(jù)是指例如從風力發(fā)電裝置304輸出的電力的頻率、電壓、電流、有效電力、無效電力、功率因數(shù)、葉片的槳距角、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、運轉(zhuǎn)模式、風速、風向、液壓、溫度、對預先確定的設備作用的載荷、各種傳感器異常的有無、警報、及其它運轉(zhuǎn)狀態(tài)等。而且，風電場控制器300基于來自上位控制器302的指令值及接收到的各種數(shù)據(jù)相對于構(gòu)成風電場310的全部多個風力發(fā)電裝置304計算向風力發(fā)電裝置304的指令值 (系統(tǒng)有效電力指令值cP、系統(tǒng)無效電力指令值cQ等)，且發(fā)送給設于各風力發(fā)電裝置304 的風車控制裝置308。而且，風車控制裝置308基于接收到的指令值，通過自身所具備的主控制裝置312來控制作為控制對象的風力發(fā)電裝置304。專利文獻1 美國專利第7679215號說明書專利文獻2 美國專利第7638839號說明書專利文獻3 美國專利第7531911號說明書專利文獻4 美國專利申請公開第2010/0138058號說明書專利文獻5 美國專利申請公開第2010/0094474號說明書專利文獻6 專利第4470933號公報專利文獻7 日本特開2010-178468號公報專利文獻8 日本特開2010-130762號公報
專利文獻9 日本特開2010-84545號公報非專利文獻1:水。一卟乂 V y (Poul Sorensen)、另外2名、「來自160MW風電場的風電場控制經(jīng)驗(WIND FARM CONTROL Experience from a 160MW wind farm)」、 [online] 2006 年 2 月 9 10 日、ECPE 探討可再生的能量(ECPE Seminar Renewable Energies)[平成 22年 8 月 25 日檢索]、網(wǎng)址(URL :http //www. univ-lehavre. fr/ recherche/greah/documents/ecpe/sorensen. pdf>在此，例如電力系統(tǒng)的頻率(以下稱作“系統(tǒng)頻率”。)低的情況等下，切換風力發(fā)電裝置304的運轉(zhuǎn)模式，風力發(fā)電裝置304進行將用于使降低的系統(tǒng)頻率恢復的電力進一步向電力系統(tǒng)供給的控制。即，在系統(tǒng)頻率低的情況下，風力發(fā)電裝置304切換為將比通常更多的電力向電力系統(tǒng)供給的運轉(zhuǎn)模式。而且，向該運轉(zhuǎn)模式的切換從系統(tǒng)頻率降低起在短時間(數(shù)秒以內(nèi))進行，必須使降低的系統(tǒng)頻率迅速恢復。另外，在構(gòu)成風電場310的多個風力發(fā)電裝置304發(fā)生故障的情況或風況發(fā)生變化的情況等下，為了穩(wěn)定地供給電力而有時要求風力發(fā)電裝置304的控制迅速地變更。但是，在上述現(xiàn)有的控制方法中，由于通過風電場控制器300生成所有用于控制多個風車控制裝置308的指令值，所以在風電場310由數(shù)十 數(shù)百這樣多個風力發(fā)電裝置 304構(gòu)成的情況下，風電場控制器300的指令值的生成耗費時間。另外，各風車控制裝置308 將各風力發(fā)電裝置304的風車數(shù)據(jù)向風電場控制器300發(fā)送，但由于風電場控制器300為一臺一臺地按順序接收，故而風車數(shù)據(jù)中產(chǎn)生時間延遲。因此，在現(xiàn)有的對風力發(fā)電裝置的控制中，有時不能迅速地對構(gòu)成風電場310的風力發(fā)電裝置304進行控制變更。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這種情況而創(chuàng)立的，其目的在于，提供可根據(jù)風電場的運轉(zhuǎn)狀況更迅速地進行構(gòu)成風電場的風力發(fā)電裝置的控制的變更的風力發(fā)電裝置的控制裝置、風電場、及風力發(fā)電裝置的控制方法。為了解決所述課題，本發(fā)明的風力發(fā)電裝置的控制裝置、風電場、及風力發(fā)電裝置的控制方法采用以下發(fā)明。本發(fā)明第一方面的風力發(fā)電裝置中，風力發(fā)電裝置的控制裝置設置于構(gòu)成風電場的多個風力發(fā)電裝置的每一個上，具備發(fā)送單元，將與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)送到其它所述風力發(fā)電裝置；接收單元，接收從其它所述風力發(fā)電裝置發(fā)送來的與該其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)；及控制單元，基于與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)、及由所述接收單元接收到的與其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)來控制作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置。根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成風電場的多個風力發(fā)電裝置的每一個上設置有控制裝置，通過該控制裝置所具備的發(fā)送單元將與作為控制對象的風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)向其它所述風力發(fā)電裝置發(fā)送，且通過接收單元接收與其它風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)。由此，設于各風力發(fā)電裝置上的控制裝置共用與構(gòu)成風電場的其它風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)。另外，與風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)是指從風力發(fā)電裝置輸出的電力的頻率、 電壓、電流、有效電力、無效電力、功率因數(shù)、葉片的槳距角、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、運轉(zhuǎn)模式、風速、風向、液壓、溫度、對預先確定的設備作用的載荷、各種傳感器的異常的有無、警報、及其它運
4轉(zhuǎn)狀態(tài)等。即，與風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)表示風力發(fā)電裝置的運轉(zhuǎn)狀況。而且，利用控制單元，基于與作為控制對象的風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)、及由接收單元接收到的與其它風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)來控制作為控制對象的風力發(fā)電裝置。因此，控制單元根據(jù)其它風力發(fā)電裝置的運轉(zhuǎn)狀況、換言之根據(jù)風電場的運轉(zhuǎn)狀況來控制作為控制對象的風力發(fā)電裝置。另外，對于控制裝置，由于對每個風力發(fā)電裝置設置，所以風力發(fā)電裝置的控制難以產(chǎn)生時間延遲。如以上說明，構(gòu)成風電場的各風力發(fā)電裝置通過分別設置的控制裝置，基于與自身相關(guān)的數(shù)據(jù)及與其它風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)被單獨地控制。因此，本發(fā)明可以根據(jù)風電場的運轉(zhuǎn)狀況更迅速地進行構(gòu)成風電場的風力發(fā)電裝置的控制變更。另外，本發(fā)明的控制裝置也可以為，多個所述風力發(fā)電裝置基于預先確定的基準分成多組，所述接收單元接收與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置所屬的組中包含的其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)，所述控制單元基于與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)、及由所述接收單元接收到的與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置所屬的組中包含的其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)，來控制作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置。根據(jù)本發(fā)明，多個所述風力發(fā)電裝置基于預先確定的基準分成多組。另外，預先確定的基準是指設置風力發(fā)電裝置的位置、風速、及風力發(fā)電裝置有無故障。而且，通過接收單元接收與作為控制對象的風力發(fā)電裝置所屬的組中包含的其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)。由此，控制單元基于與作為控制對象的風力發(fā)電裝置所屬的組中包含的其它風力發(fā)電裝置相關(guān)的信息來控制作為控制對象的風力發(fā)電裝置，因此，本發(fā)明能夠更迅速且高效地進行構(gòu)成風電場的風力發(fā)電裝置的控制變更。另外，本發(fā)明的控制裝置也可以為，所述基準可根據(jù)風況或所述風力發(fā)電裝置的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行變更。根據(jù)本發(fā)明，用于將多個風力發(fā)電裝置分成多組的基準可根據(jù)風況或風力發(fā)電裝置的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行變更，因此，可以根據(jù)風電場的狀況變更分組的風力發(fā)電裝置，能夠更有效地進行構(gòu)成風電場的風力發(fā)電裝置的控制變更。另外，變更組的情況是指例如在風力發(fā)電裝置發(fā)生了故障的情況、風況發(fā)生了變化的情況等。另外，本發(fā)明的控制裝置也可以為，與所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)中包含該風力發(fā)電裝置的風速及風向，所述控制單元根據(jù)與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)、及由所述接收單元接收到的與其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)，生成所述風電場內(nèi)的風向及風速中至少任意一個的分布，且基于所生成的該分布來控制作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置。根據(jù)本發(fā)明，基于根據(jù)與風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)生成的風電場內(nèi)的風向及風速中至少任意一個的分布來控制作為控制對象的風力發(fā)電裝置，因此，可以根據(jù)時刻變化的風電場的風況更迅速地進行風力發(fā)電裝置的控制變更。另外，本發(fā)明提供一種風電場，具備分別設有如上所述的控制裝置的多個風力發(fā)電裝置。根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成風電場的多個風力發(fā)電裝置分別設有上述記載的控制裝置，因此，本發(fā)明中可以根據(jù)風電場的運轉(zhuǎn)狀況更迅速地進行構(gòu)成風電場的風力發(fā)電裝置的控制變更。另外，本發(fā)明的風電場也可以為，具備管理與多個所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)的管理裝置，設置于多個所述風力發(fā)電裝置的每一個上的所述控制裝置中的規(guī)定的控制裝置所具備的所述發(fā)送單元，將與作為該規(guī)定的控制裝置的控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)、及由所述接收單元接收到的與其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)送到所述管
理裝置。根據(jù)本發(fā)明，管理裝置從規(guī)定的控制裝置接收與風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)，因此， 不需要從構(gòu)成風電場的全部多個風力發(fā)電裝置接收與風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)。因此，本發(fā)明能夠降低與管理裝置的各種數(shù)據(jù)的發(fā)送接收相關(guān)的處理負荷。另外，本發(fā)明的風力發(fā)電裝置的控制方法，由設置在構(gòu)成風電場的多個風力發(fā)電裝置的每一個上的控制裝置進行控制，其中，包括第一工序，進行與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)向其它所述風力發(fā)電裝置的發(fā)送、及從其它所述風力發(fā)電裝置發(fā)送來的與該其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)的接收；及第二工序，基于與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)、及接收到的與其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)，來控制作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置。根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成風電場的各風力發(fā)電裝置通過分別設置的控制裝置，基于與自身相關(guān)的數(shù)據(jù)及與其它風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)被單獨地控制。因此，本發(fā)明可以根據(jù)風電場的運轉(zhuǎn)狀況更迅速地進行構(gòu)成風電場的風力發(fā)電裝置的控制變更。根據(jù)本發(fā)明，具有可以根據(jù)風電場的運轉(zhuǎn)狀況更迅速地進行構(gòu)成風電場的風力發(fā)電裝置的控制變更的優(yōu)良的效果。


圖1是表示本發(fā)明實施方式的風電場的構(gòu)成的塊圖；圖2是表示本發(fā)明實施方式的風車控制裝置的構(gòu)成的塊圖；圖3是表示由本發(fā)明實施方式的副控制裝置執(zhí)行的可變參數(shù)運算程序的處理的流程的流程圖；圖4是表示由本發(fā)明實施方式的副控制裝置執(zhí)行的風況預測程序的處理的流程的流程圖；圖5是表示本發(fā)明實施方式的風況圖之一例的圖；圖6是在本發(fā)明實施方式的風電場中以輸電線為基準對風力發(fā)電裝置進行了分組后的情況的示意圖；圖7是在本發(fā)明實施方式的風電場中以風速為基準對風力發(fā)電裝置進行了分組后的情況的示意圖；圖8是表示在本發(fā)明實施方式的風電場中風力發(fā)電裝置發(fā)生了故障的情況下的風力發(fā)電裝置的分組的示意圖；圖9是對于現(xiàn)有的風電場的風車控制裝置和風電場控制器之間的數(shù)據(jù)的流向進行說明所需的圖。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的風力發(fā)電裝置的控制裝置、風電場、及風力發(fā)電裝置的控制方法之一實施方式進行說明。圖1是表示本發(fā)明實施方式的風電場10的整體構(gòu)成的圖。風電場10具備風電場控制器(以下稱為“WFC”。)12，管理風電場10整體的控制，例如由SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition :數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng))構(gòu)成；多個風力發(fā)電裝置16-1 n，通過具備多個葉片的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)進行發(fā)電并經(jīng)由變壓器14與系統(tǒng)連接；及風車控制裝置18-1 n，分別設置于多個風力發(fā)電裝置16上。另外，在以下的說明中，在將各風力發(fā)電裝置16進行區(qū)分的情況下，在標號的末尾標注1 η中任一個，在不將各風力發(fā)電裝置16進行區(qū)分的情況下，省略1 η。另外， 在將風車控制裝置18進行區(qū)分的情況下，在標號的末尾標注1 η中任一個，在不將風車控制裝置18進行區(qū)分的情況下，省略1 η。WFC12具備通信處理部20Α、20Β、數(shù)據(jù)處理部22、顯示處理部對、及數(shù)據(jù)庫26。通信處理部20Α接收如下所述對風電場10的指令值，即從設于電力公司等的上位控制器50發(fā)送的表示向電力系統(tǒng)供給的有效電力的目標值的系統(tǒng)有效電力指令值Pnet_ dem(在系統(tǒng)連結(jié)點的指令值)、及表示向電力系統(tǒng)供給的無效電力的目標值的系統(tǒng)無效電力指令值Qnet_dem(在系統(tǒng)連結(jié)點的指令值)等。另外，通信處理部20A接收從風車控制裝置18發(fā)送的與風力發(fā)電裝置16相關(guān)的數(shù)據(jù)即風車數(shù)據(jù)。另外，風車數(shù)據(jù)是指從風力發(fā)電裝置16輸出的電力的頻率、電壓、電流、有效電力、無效電力、功率因數(shù)、葉片的槳距角、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、運轉(zhuǎn)模式、風速、風向、液壓、溫度、對預先確定的設備作用的載荷、各種傳感器異常的有無、警報、及其它運轉(zhuǎn)狀態(tài)等。即，風車數(shù)據(jù)表示風力發(fā)電裝置16的運轉(zhuǎn)狀況。另一方面，通信處理部20B經(jīng)由變電所30接收風電場10向電力系統(tǒng)供給的電力的頻率、電壓、有效電力、無效電力等計測數(shù)據(jù)。另外，變電所30通過數(shù)據(jù)處理/通信處理部31檢測系統(tǒng)連結(jié)點的上述計測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理部22進行經(jīng)由通信處理部20A、20B接收到的各種數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)庫沈的存儲、存儲于數(shù)據(jù)庫26的各種信息的讀出等對各種數(shù)據(jù)的各種處理。即，WFC12通過數(shù)據(jù)處理部22及數(shù)據(jù)庫沈進行風車數(shù)據(jù)的管理。而且，通信處理部20A向各風車控制裝置18 (本實施方式中為后述的主風車控制裝置18M)發(fā)送來自上位控制器50的在系統(tǒng)連結(jié)點的指令值、及來自變電所30的系統(tǒng)連結(jié)點的計測數(shù)據(jù)。各風車控制裝置18接收到來自上位控制器50的指令值及來自變電所30 的計測數(shù)據(jù)后，運算分別以自身為控制對象的風力發(fā)電裝置16的指令值。顯示處理部M對存儲于數(shù)據(jù)庫沈的各種數(shù)據(jù)以能夠在設于客戶PC (Personal Computer 個人電腦)52上的圖像顯示裝置進行顯示的方式進行處理，并且將處理后的各種數(shù)據(jù)經(jīng)由通信處理部20A向客戶PC52發(fā)送。在此，本實施方式中，構(gòu)成風電場10的風力發(fā)電裝置16分組為多個組。另外，一個組中包含的風力發(fā)電裝置16的數(shù)量例如為10臺以下，圖1中作為一例表示將風力發(fā)電裝置16每5臺分一組的情況。而且，風車控制裝置18從作為控制對象的風力發(fā)電裝置16所屬的組中包含的其它風力發(fā)電裝置16的風車控制裝置18接收該其它風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)。另外，作為風車控制裝置18控制對象的風力發(fā)電裝置16是指與圖1所示的風車控制裝置18的末尾的編號相同的風力發(fā)電裝置16，風力發(fā)電裝置16和風車控制裝置18為一對一的關(guān)系。圖2是表示本實施方式的風車控制裝置18的構(gòu)成和風電場內(nèi)的數(shù)據(jù)的交換的塊圖。風車控制裝置18具備通信處理部40、副控制裝置42、主控制裝置44、及存儲部 46。通信處理部40將作為控制對象的風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)向其它風力發(fā)電裝置16發(fā)送，并且接收從其它風力發(fā)電裝置16發(fā)送來的該其它風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)。另外，通信處理部40經(jīng)由風電場控制器12接收來自上位控制器50的指令值及來自變電所30的計測數(shù)據(jù)。另外，本實施方式的通信處理部40向與作為控制對象的風力發(fā)電裝置16相同的組中包含的其它風力發(fā)電裝置16同時發(fā)送(廣播發(fā)送或多點發(fā)送)作為控制對象的風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)。因此，通信處理部40接收同一組中包含的其它風力發(fā)電裝置16 的風車數(shù)據(jù)。另外，各組中設定有用于與其它組進行通信的風車控制裝置18 (以下稱為“主風車控制裝置18M”。)。圖1的例中，將風車控制裝置18-1、6、…、n-4設為主風車控制裝置 18M。主風車控制裝置18M經(jīng)由通信處理部40將同一組中包含的其它風力發(fā)電裝置16 的風車數(shù)據(jù)向其它組的主風車控制裝置18M發(fā)送，并且從其它組中包含的主風車控制裝置 18M接收其它組中包含的風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)。而且，主風車控制裝置18M經(jīng)由通信處理部40向同一組中包含的其它風車控制裝置18發(fā)送接收到的其它組中包含的風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)。由此，各風車控制裝置18共用構(gòu)成風電場10的其它風力發(fā)電裝置的風車數(shù)據(jù)。另外，主風車控制裝置18M將作為控制對象的風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)與同一組中包含的其它風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)一同發(fā)送到WFC12。另一方面，WFC12將來自上位控制器50的在系統(tǒng)連結(jié)點的指令值及來自變電所30的計測數(shù)據(jù)向主風車控制裝置 18M發(fā)送，主風車控制裝置18M向同一組中包含的其它風力發(fā)電裝置16發(fā)送上述指令值及計測數(shù)據(jù)。由此，WFC12在與主風車控制裝置18M之間進行各種數(shù)據(jù)的發(fā)送接收，因此，不需要與構(gòu)成風電場10的多個風力發(fā)電裝置16分別進行用于計算向各風力發(fā)電裝置16的指令值的各種數(shù)據(jù)的發(fā)送接收，從而與各種數(shù)據(jù)的發(fā)送接收相關(guān)的處理負荷降低。另外，對在各裝置間發(fā)送接收的風車數(shù)據(jù)附加有表示取得數(shù)據(jù)的日期和時間的時標。本實施方式的風車控制裝置18作為一例每隔預先確定的時間間隔(例如每0.1秒間隔)對其它風車控制裝置18發(fā)送風車數(shù)據(jù)。另外，各裝置間的各種數(shù)據(jù)的通信可以是有線通信，也可以是無線通信，但例如優(yōu)選使用 NASPI (North American Synchro Phasor hitiative 北美同步相量倡議) 等提倡的通信方式、由IEC61850規(guī)定的通信方式、實時系統(tǒng)用的數(shù)據(jù)分布服務(Data Distribution Service)等進行。副控制裝置42基于來自上位控制器50的指令值、來自變電所30的計測數(shù)據(jù)、及作為控制對象的風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)、及其它風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)，進行計算用于控制作為控制對象的風力發(fā)電裝置16的可變參數(shù)的可變參數(shù)運算處理。而且，主控制裝置44基于由副控制裝置42計算出的可變參數(shù)生成指令值，進行作為控制對象的風力發(fā)電裝置16的控制。另一方面，存儲部46具備半導體存儲裝置或磁存儲裝置，存儲有后述的運算程序及風況預測程序等各種程序、各種數(shù)據(jù)。在此，參照圖3對由副控制裝置42進行的可變參數(shù)運算處理的詳細進行說明。圖3是表示進行可變參數(shù)運算處理時由副控制裝置42執(zhí)行的可變參數(shù)運算程序的處理的流程的流程圖，可變參數(shù)運算程序被預先存儲于存儲部46的規(guī)定區(qū)域。另外，本程序與風電場10的運轉(zhuǎn)的開始一同開始。首先，步驟100中，直至接收到來自其它風車控制裝置18的風車數(shù)據(jù)之前為待機狀態(tài)，在接收到風車數(shù)據(jù)時轉(zhuǎn)移到步驟102。另外，在此所說的接收到風車數(shù)據(jù)的情況是指從同一組中包含的全部風車控制裝置18接收到數(shù)據(jù)、且從其它組的主風車控制裝置18M接收到同時刻的其它組中包含的其它風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)的情況。步驟102中，直至從變電所30接收到作為風電場10整體向電力系統(tǒng)供給的電力的計測數(shù)據(jù)之前為待機狀態(tài)，在接收到計測數(shù)據(jù)時轉(zhuǎn)移到步驟104。另外，本步驟中接收的計測數(shù)據(jù)為與在步驟100中接收的風車數(shù)據(jù)同時刻的計測數(shù)據(jù)。步驟104中，計算可變參數(shù)。在本步驟中，基于作為控制對象的風力發(fā)電裝置16 的風車數(shù)據(jù)、同一組中包含的其它風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)、及其它組中包含的其它風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)，參照從變電所30接收到的計測參數(shù)(例如反饋)，計算作為控制對象的風力發(fā)電裝置16的可變參數(shù)。另外，可變參數(shù)的計算除了使用各風力發(fā)電裝置16的每一個的風車數(shù)據(jù)外，例如還可以使用運轉(zhuǎn)模式的初期設定值、運轉(zhuǎn)模式用參數(shù)的初期設定值、成組的風力發(fā)電裝置 16的號機組合信息、風電場10內(nèi)的風況信息(為后述的風況圖及風況預測圖，風況的預測值、風況的實測值、及預測值和實測值之間的誤差)等。另外，這些信息對于各風力發(fā)電裝置16共通，被存儲于存儲部46。另外，上述運轉(zhuǎn)模式存在通常運轉(zhuǎn)模式、頻率支持優(yōu)先模式、電壓支持優(yōu)先模式、 縱向風削減模式、輸出削減模式等。頻率支持優(yōu)先模式是指用于使降低的系統(tǒng)頻率恢復的運轉(zhuǎn)模式。另外，電壓支持優(yōu)先模式是指用于使降低的系統(tǒng)電壓恢復的運轉(zhuǎn)模式?？v向風削減模式是指用于避免其它的風力發(fā)電裝置16處于上風時其后流的風的紊亂造成的影響的運轉(zhuǎn)模式。輸出削減模式是指指定時間及輸出且用于限制風力發(fā)電裝置16的輸出的運轉(zhuǎn)模式。另外，運轉(zhuǎn)模式用的參數(shù)為頻率偏差、電壓偏差、縱向風停止條件、輸出限制設定、 緩變率(ramp rate)設定、壓降(Droop)設定、死區(qū)(Deadband)設定等。頻率偏差是指根據(jù)相對于電力系統(tǒng)的基準頻率(因地域而不同，為50Hz或60Hz) 的電力供給公司所示的指導原則、系統(tǒng)要求規(guī)定求出的從發(fā)電所(發(fā)電裝置)輸出的頻率的容許偏差量。電壓偏差是指將電力系統(tǒng)側(cè)的額定電壓(因風電場、地域而不同。)、風力發(fā)電裝置16的額定輸出電壓(取決于風車形狀。)的額定值設為lp.u時，根據(jù)電力供給公司所示的指導原則、系統(tǒng)要求規(guī)定求出的輸出時的電壓的容許偏差量(如0. 9p.u、l. lp. u那樣表現(xiàn)。)。輸出限制設定是指為了將系統(tǒng)頻率以及系統(tǒng)電壓維持在指導原則、規(guī)定范圍內(nèi)(容許偏差內(nèi))而從風力發(fā)電裝置16輸出的有效電力、無效電力的控制設定量。緩變率是指在輸出限制時控制為目標值之前的變化率。壓降設定是指根據(jù)發(fā)電機輸出和發(fā)電機頻率的特性曲線得到的調(diào)速率。死區(qū)設定是指在要求I^rimary Frequency Response (PFR)的電力系統(tǒng)中相對于基準頻率(例如美國為60Hz)容許的頻率范圍。例如在死區(qū)以0.036Hz 進行設定時，容許的頻率范圍為59. 964Hz 60. 036Hz。而且，本步驟中計算出的可變參數(shù)為轉(zhuǎn)子的最佳轉(zhuǎn)速、葉片的槳距角、輸出值、機艙的回轉(zhuǎn)方向、進行輸出限制時的輸出限制量(減載量)等。另外，本步驟中，基于同一組及其它組中包含的其它風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)，僅以各組內(nèi)的風力發(fā)電裝置16為對象計算可變參數(shù)，以使配電損失最小化、電壓下降最小化、及載荷最小化等為最佳。另一方面，本步驟中，也通過使用同一組及其它組中包含的風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)計算如下可變參數(shù)，即使運轉(zhuǎn)停止的運轉(zhuǎn)指令值、切換運轉(zhuǎn)模式的切換指令值等對其它風力發(fā)電裝置16的運轉(zhuǎn)也產(chǎn)生影響的可變參數(shù)。在下一步驟104中，將在步驟102計算出的可變參數(shù)向主控制裝置44發(fā)送，結(jié)束本程序。主控制裝置44中，基于接收到的可變參數(shù)生成用于控制風力發(fā)電裝置16的指令值，且將生成的指令值發(fā)送到作為控制對象的風力發(fā)電裝置16。這樣，風車控制裝置18不等待由WFC12的處理而根據(jù)其它風力發(fā)電裝置16的運轉(zhuǎn)狀況、換言之根據(jù)風電場10的運轉(zhuǎn)狀況來控制作為控制對象的風力發(fā)電裝置16。另外，風車控制裝置18對于每個風力發(fā)電裝置16設置，所以相比由WFC12生成用于各風力發(fā)電裝置16的控制的指令值，風力發(fā)電裝置16的控制很難產(chǎn)生時間延遲。另外，在本實施方式的風電場10中，進行預測風電場10內(nèi)的風況的風況預測處理。圖4是表示在進行風況預測處理時通過副控制裝置42執(zhí)行的風況預測程序的處理的流程的流程圖，風況預測程序被預先存儲于存儲部46的規(guī)定區(qū)域。另外，本程序在風電場10開始運轉(zhuǎn)的同時開始進行。另外，風況預測處理也可以由各風車控制裝置18進行， 且也可以僅由預先確定的風車控制裝置18進行。首先，在步驟200中，從存儲部46讀出風況圖。另外，在存儲部46中未存儲必要的風況圖的情況下，從其它風車控制裝置18讀出存儲于該風車控制裝置18的風況圖。在下一步驟202中，在接收到來自其它風車控制裝置18的風車數(shù)據(jù)之前為待機狀態(tài)，在接收到風車數(shù)據(jù)時轉(zhuǎn)移到步驟204。另外，在此所說的接收到風車數(shù)據(jù)的情況是指從所有的同一組中包含的風車控制裝置18接收風車數(shù)據(jù)和從其它組的主風車控制裝置18M 接收同時刻的其它組中包含的其它風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)的情況。在步驟204中，基于將設置各風力發(fā)電裝置16的緯度、經(jīng)度、及標高與用于識別風力發(fā)電裝置16的號機編號建立關(guān)聯(lián)的風車位置表數(shù)據(jù)、及各風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)， 更新通過在步驟200讀出的風況數(shù)據(jù)表示的風速及風向的信息，將更新后的風況圖存儲于存儲部46。另外，風車位置表數(shù)據(jù)被預先存儲于存儲部46。另外，作為風況圖的具體例，將各風力發(fā)電裝置16的號機編號、緯度、經(jīng)度、標高、 風速、風速及風向的測定日期和時間建立關(guān)聯(lián)。風況圖也可以每隔規(guī)定時間間隔(例如每 0.1秒)生成。
另外，風況圖如圖5的一例所示，例如在客戶PC52的圖像顯示裝置中顯示風電場 10內(nèi)的風況的情況下，也可以進行如下處理以在視覺上能夠容易地辨別風況(風向及風速的分布)，所述處理為用黑點表示風力發(fā)電裝置16的緯度及經(jīng)度，用黑點上付加的箭頭的朝向表示風向，并且用箭頭的長度表示風速。在下一步驟206中，通過計算規(guī)定時間后(例如0. 2秒后)的風電場10內(nèi)的風況， 得到預測了規(guī)定時間后的風電場10內(nèi)的風況的預測值。具體而言，例如讀出多個存儲于存儲部46的每規(guī)定時間間隔的過去的風況圖，基于由讀出的多個風況圖表示的風速及風向、 以及當前位置預測和實測的偏差來計算規(guī)定時間后的風電場10內(nèi)的風況的預測值。而且，本步驟中，基于算出的風況的預測值生成與上述的風況圖相同的風況預測圖，結(jié)束本程序。另外，在風況預測圖中，在實測了風況預測圖表示的規(guī)定時間后的風況的情況下，也可以與該實測值一同新追加實測值和預測值之間的誤差。該誤差在下次預測時利用。在風況預測圖由預先確定的風車控制裝置18生成的情況下，風況預測圖被發(fā)送到與該風車控制裝置18同一組中包含的其它風車控制裝置18、及其它組的主風車控制裝置 18M。各風車控制裝置18也使用接收到的風況預測圖計算用于控制風力發(fā)電裝置16的可變參數(shù)。由此，各風車控制裝置18生成由風況預測圖表示的規(guī)定時間后的槳距角指令值及轉(zhuǎn)速指令值等指令值。因此，風車控制裝置18可以根據(jù)時刻變化的風電場的風況更迅速地變更風力發(fā)電裝置16的控制，且進行高效的運轉(zhuǎn)。另外，風況圖是通過從風車數(shù)據(jù)讀出風速及風況而可以容易地生成的圖，因此，各風車控制裝置18也可以不生成風況預測圖而僅生成風況圖，且也可以使用所生成的風況圖計算用于控制風力發(fā)電裝置16的可變參數(shù)。其次，參照圖6 8說明風力發(fā)電裝置16的分組的例子。構(gòu)成本實施方式的風電場10的多個風力發(fā)電裝置16基于預先確定的基準分組成多個組。另外，預先確定的基準可以根據(jù)風況及風力發(fā)電裝置16的運轉(zhuǎn)狀況進行變更。圖6 8中，將各風力發(fā)電裝置16 間連結(jié)的虛線60表示在各組內(nèi)進行風車數(shù)據(jù)的發(fā)送接收的通信線路。圖6表示設分組的基準為連接各風力發(fā)電裝置16的輸電線62并將風力發(fā)電裝置 16分組的情況，各風力發(fā)電裝置16中，按照與同一輸電線62連接的風力發(fā)電裝置16成組化。這樣，在以輸電線62為基準分組時，容易地應對輸電線62的檢修、及切斷等輸電線62 的異常的發(fā)生、以及與輸電線62之下相連的風力發(fā)電裝置16同時故障的異常的發(fā)生。圖7是表示以風速的大小為分組的基準對風力發(fā)電裝置16進行分組的情況的示意圖，各風力發(fā)電裝置16中，對附近的風速相同的每個風力發(fā)電裝置16分組。該情況下，例如為使風速高的組中包含的風力發(fā)電裝置16與系統(tǒng)頻率的降低相對應，而設定為限制更多的有效電力而運轉(zhuǎn)的頻率支持優(yōu)先模式，為使風速低的組中包含的風力發(fā)電裝置16與系統(tǒng)電壓的降低相對應，而設定為可將無效電力向電力系統(tǒng)供給的電壓支持優(yōu)先模式等， 與風速相對應的風力發(fā)電裝置16的輸出調(diào)節(jié)控制變得容易。圖8是表示以風力發(fā)電裝置有無發(fā)生故障為分組的基準對風力發(fā)電裝置進行分組的情況的示意圖。圖8的例中表示的是下述情況，各風力發(fā)電裝置16如圖6所示，被分為每4臺一組，在風力發(fā)電裝置16-2 4發(fā)生故障的情況下，僅將風力發(fā)電裝置16-1設為一組的情況在進行輸出調(diào)節(jié)控制時效率差，因此，將風力發(fā)電裝置16-1編入風力發(fā)電裝置 16-5 8的組中。另外，作為分組的基準，不限于上述的基準，也可以使用風向、風力發(fā)電裝置16的輸出的大小、及對風力發(fā)電裝置16作用的載荷的大小等其它基準。另外，分組的基準可根據(jù)風況或風力發(fā)電裝置16的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行變更。具體而言，根據(jù)分組信息(當前的分組的基準、及分組的風力發(fā)電裝置16的號機編號)、各風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)、風況信息等判斷分組基準有無變更。另外，該判斷例如通過預先確定的風車控制裝置18 (例如主風車控制裝置18M)進行。而且，在判斷為需要變更分組基準時，由上述風車控制裝置18生成新的分組基準、表示分組的風力發(fā)電裝置16的號機編號的組合的信息、表示作為各組的主風車控制裝置18M的號機編號、及每一組的運轉(zhuǎn)模式的信息等，并發(fā)送到其它風車控制裝置18。另外，上述信息由于也被發(fā)送到 WFC12，所以WFC12可以識別發(fā)送接收各種信息的主風車控制裝置18M。如以上說明，本實施方式的風車控制裝置18分別設置于構(gòu)成風電場10的多個風力發(fā)電裝置16上，將作為控制對象的風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)發(fā)送到其它風力發(fā)電裝置16的風車控制裝置18，從其它風力發(fā)電裝置16的風車控制裝置18接收與該其它風力發(fā)電裝置16相關(guān)的風車數(shù)據(jù)。而且，風車控制裝置18基于作為控制對象的風力發(fā)電裝置 16的風車數(shù)據(jù)、及其它風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)，來控制作為控制對象的風力發(fā)電裝置 16，因此，可以根據(jù)風電場的運轉(zhuǎn)狀況更迅速地變更構(gòu)成風電場的風力發(fā)電裝置的控制。另外，風力發(fā)電裝置16的控制不需要在WFC12下的指令值的運算，因此，即使 WFC12發(fā)生故障，也能夠維持由風電場10進行的發(fā)電。另外，本實施方式的風力發(fā)電裝置16基于預先確定的基準分成多組。而且，本實施方式的風車控制裝置18中，接收作為控制對象的風力發(fā)電裝置16所屬的組中包含的其它風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)，且基于作為控制對象的風力發(fā)電裝置 16的風車數(shù)據(jù)、及接收到的上述風車數(shù)據(jù)來控制作為控制對象的風力發(fā)電裝置16，因此， 能夠更迅速且高效地進行構(gòu)成風電場10的風力發(fā)電裝置16的控制的變更。另外，風車控制裝置18基于風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)中包含的風電場內(nèi)的風向及風速的分布來控制作為控制對象的風力發(fā)電裝置16，因此，可以根據(jù)時刻變化的風電場的風況更迅速地進行風力發(fā)電裝置的控制的變更。另外，對于WFC12，由于從主風車控制裝置18M接收風力發(fā)電裝置16的風車數(shù)據(jù)，因此，不需要從所有構(gòu)成風電場10的多個風力發(fā)電裝置16接收風車數(shù)據(jù)，從而降低與 WFC12的各種數(shù)據(jù)的發(fā)送接收相關(guān)的處理負荷。如上，使用上述實施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于上述實施方式所述的范圍。在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可對上述實施方式進行多種變更或改良，進行了該變更或改良的形式也包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍。例如，在上述實施方式中，對將構(gòu)成風電場10的多個風力發(fā)電裝置16分成多組的情況進行了說明，但本發(fā)明不限于此，也可以為不對風力發(fā)電裝置進行分組的形式。另外，在上述實施方式中，對風車控制裝置18根據(jù)各風力發(fā)電裝置16的風速及風向生成風況圖及風況預測圖的情況進行了說明，但本發(fā)明不限于此，也可以為風車控制裝置18僅根據(jù)各風力發(fā)電裝置16的風速及風向中任一方生成風況圖及風況預測圖的形式。另外，也可以根據(jù)標高及溫度數(shù)據(jù)對風況圖及風況預測圖增加空氣密度量。
另外，在上述實施方式中，對各風車控制裝置18從變電所30接收從系統(tǒng)連結(jié)點檢測到的計測數(shù)據(jù)的情況進行了說明，但本發(fā)明不限于此，例如也可以為各風車控制裝置18 從變電所30經(jīng)由WFC12及主風車控制裝置18M接收計測數(shù)據(jù)的形式。標號說明
10風電場
12WFC (風電場控制器)
16風力發(fā)電裝置
18風車控制裝置
40通信處理部
42副控制裝置
44主控制裝置
1權(quán)利要求
1 一種控制裝置，設置于構(gòu)成風電場的多個風力發(fā)電裝置的每一個上，具備發(fā)送單元，將與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)送到其它所述風力發(fā)電裝置；接收單元，接收從其它所述風力發(fā)電裝置發(fā)送來的與該其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)；及控制單元，基于與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)、及由所述接收單元接收到的與其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)，來控制作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，多個所述風力發(fā)電裝置基于預先確定的基準分成多組，所述接收單元接收與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置所屬的組中包含的其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)，所述控制單元基于與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)、及由所述接收單元接收到的與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置所屬的組中包含的其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)，來控制作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的控制裝置，其中，所述基準可根據(jù)風況或所述風力發(fā)電裝置的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行變更。
4.如權(quán)利要求3所述的控制裝置，其中，與所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)中包含該風力發(fā)電裝置的風速及風向， 所述控制單元根據(jù)與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)、及由所述接收單元接收到的與其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)，生成所述風電場內(nèi)的風向及風速中至少任意一個的分布，且基于所生成的該分布來控制作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置。
5.一種風電場，具備分別設置有權(quán)利要求1 4中任一項所述的控制裝置的多個風力發(fā)電裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的風電場，其中，具備管理與多個所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)的管理裝置，設置于多個所述風力發(fā)電裝置的每一個上的所述控制裝置中的規(guī)定的控制裝置所具備的所述發(fā)送單元，將與作為該規(guī)定的控制裝置的控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)、及由所述接收單元接收到的與其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)送到所述管理裝置。
7.—種控制方法，由設置在構(gòu)成風電場的多個風力發(fā)電裝置的每一個上的控制裝置進行控制，所述風力發(fā)電裝置的控制方法包括第一工序，進行與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)向其它所述風力發(fā)電裝置的發(fā)送、及從其它所述風力發(fā)電裝置發(fā)送來的與該其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)的接收；及第二工序，基于與作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)、及接收到的與其它所述風力發(fā)電裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)，來控制作為控制對象的所述風力發(fā)電裝置。
全文摘要
風車控制裝置(18)設置于構(gòu)成風電場(10)的多個風力發(fā)電裝置(16)的每一個上，將作為控制對象的風力發(fā)電裝置(16)的風車數(shù)據(jù)發(fā)送到其它風力發(fā)電裝置(16)的風車控制裝置(18)，且從其它風力發(fā)電裝置(16)的風車控制裝置(18)接收與該其它風力發(fā)電裝置(16)相關(guān)的風車數(shù)據(jù)。而且，風車控制裝置(18)基于作為控制對象的風力發(fā)電裝置(16)的風車數(shù)據(jù)、及其它風力發(fā)電裝置(16)的風車數(shù)據(jù)來控制作為控制對象的風力發(fā)電裝置(16)，因此，可以根據(jù)風電場的運轉(zhuǎn)狀況更迅速地進行構(gòu)成風電場的風力發(fā)電裝置的控制的變更。
文檔編號F03D7/04GK102597507SQ201080002810
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者一瀨秀和, 若狹強志 申請人:三菱重工業(yè)株式會社