[发明专利]风力发电场控制系统、风力发电场控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电场控制系统、风力发电场控制装置以及控制方法。

背景技术

近年，作为地球暖化的一个对策，盛行引入风力发电。在引入风力发电时，从费用对效果的观点出发，多数是作为在一定的区域内设置多台风力发电装置进行统一管理的风力发电场来使用。

但是，因为电无法储存，所以需要生产量和消费量始终相同。这是因为当失去该平衡时，频率发生变动。关于这一点，因为风力发电随气象状况在输出中产生变动，所以通过对应需求变动的变化速度，使连接风力发电场的电力系统内的火力发电站等的发电机的发电容量进行跟随，来维持该频率。具体来讲，通过在数分钟以内的短周期成分中组合发电机的无调速器控制，在从数分钟到十几分钟的中周期成分中组合自动频率控制(LFC)，在十几分钟以上的长周期成分中组合运转基准输出控制(EDC)等各种方式，来应对需求的变动。

但是，随着发电装置的数量增多，电力系统的电压以及频率的调整变得困难。例如，在自动频率控制(LFC)方式中，存在轻负载时LFC的容量不足的问题。即，为了在维持电力品质的同时，增加风力发电的引入量，需要进一步增强电力系统一侧的调整能力或者抑制风力的输出变动。

例如，在专利文献1中公开了这样一种方法：观测向发电机而来的风的风向风速，根据观测结果进行风力发电系统的高效化运转控制。

【专利文献】特开2004-301116号公报

发明内容

但是，如专利文献1那样，在使用蓄电池等电力储藏装置来抑制输出变动的方法中，风力发电企业的设置蓄电池的成本负担变大。

本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种能够抑制从风力发电场输出的功率的变动，维持恒定输出的技术。

为了解决上述课题，本发明的风力发电场控制系统提供一种抑制从风力发电场输出的功率的变动、维持恒定输出的技术。

例如，特征为：具备风力发电场和风力发电场控制装置，所述风力发电场具备：转速可变的多个风力发电装置；多个气象仪，其与所述风力发电装置一同设置，观测风向及风力；以及多个独立控制装置，其与所述风力发电装置一同设置，根据转速控制风力发电装置的输出值，所述风力发电场控制装置执行如下处理：取得各气象仪观测到的风向及风力，检测位于最上风的风力发电装置；根据所述位于最上风的风力发电装置的风向及风力、以及其它风力发电装置相对于该风力发电装置的距离以及方位角，预测预定期间内的各风力发电装置的风速变动；根据所述各风力发电装置的风速变动，预测预定期间内的风力发电场的输出变动；根据所述输出变动，计算在所述预定期间经补偿维持的输出值，即控制等级；取得各风力发电装置的输出值；计算风力发电场的输出值与所述控制等级相等的所述各风力发电装置的输出值和获得该输出值的转速；以及将计算出的所述各风力发电装置的所述输出值及所述转速输出给与各风力发电装置对应的所述独立控制装置。

根据本发明，能够提供抑制从风力发电场输出的功率的变动，维持恒定输出的技术。

附图说明

图1是风力发电场控制系统1的框图。

图2是表示风力变动对各风力发电装置的到达时间的延迟的概念图。

图3是表示风力发电装置的配置与风向风力的关系的说明图。

图4(a)(b)(c)是表示各风力发电装置的风速变动的预测结果的图表。

图5是表示风力发电装置的功率曲线的特性图。

图6(a)(b)是表示各风力发电装置的输出与风力发电场合计输出的预测结果的图表。

图7是通过输出限制变更风力发电装置的功率曲线的方式的示意图。

图8是表示对各风力发电装置的输出限制控制的示意图。

图9是表示风力发电装置的转速与输出特性的关系的相关图。

图10是表示对各风力发电装置的输出限制控制的示意图。

图11是表示本实施方式的集中控制装置40执行的处理的流程的流程图。

图12是风力发电场控制系统2的框图。

图13是表示气压与风速的时间变化的实测值的图表。

图14(a)(b)(c)(d)是表示根据气压测量值的时间变化修正输出预测数据的顺序的说明图。

图15是表示根据修正后的预测值设定控制等级的顺序的说明图。

图16是风力发电场控制系统3的框图。

图17是表示电力的预测需求和控制等级的变更的说明图。

图18是表示集中控制装置40的电气结构的框图。

符号说明