[发明专利]风力发电装置组的控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及由将利用风能而发出的电力供给到电力系统的由多个风力发电装置构成的风力发电装置组的控制装置及其控制方法。

背景技术

近年来，作为地球变暖的对策之一，不排出CO₂的清洁的风力发电的引入在世界范围内变得越来越盛行。在大量引入风力发电时，从性价比的观点出发，多数情况下是在一定的区域内设置多台风力发电装置，并设置成对这些风力发电装置组进行统一控制运用的风电场。

以往，关于风电场以及各个风力发电装置，提出了下面的专利文献1～4的各种提案。

在专利文献1中，公开了下述方法：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的电力接近目标发电量，在风力发电装置之间交换维修履历数据、运转特性数据等的运转信息，来决定风力发电装置的运转模式。

在专利文献2中，记载了下述控制方法：通过由螺距控制(pitch control)等来变更输出变动大的风力发电装置的功率曲线的最大值，来抑制输出变动。

在专利文献3中，记载了下述控制方法：将蓄电器连接于风力发电装置，通过对蓄电器进行充放电控制，从而将不足电力或者过剩电力与设定的基准发电电力的偏差调整为基准发电电力，来抑制发电电力的变动。

在专利文献4中，记载了下述控制方法：在风力发电装置中设置利用了多普勒效应的激光式风向风速计，通过测量与风力发电装置的位置分开的地点的风向风速，由此预测该风力发电装置处的不远将来的风速，并根据预测值进行控制，由此使发电输出恒定。

【专利文献1】特开2002-349413号公报

【专利文献2】特开2001-234845号公报

【专利文献3】特开2002-27679号公报

【专利文献4】特开2004-301116号公报

但是，随着发电输出因气象状况而变动的风力发电装置向电力系统的引入变多，在该引入将来进一步增加的情况下，担心发电输出的变动会对电力系统的电压或频率的维持造成影响。

就频率的维持而言，目前为止，各区域的电力公司主要是将各种电源与电力需求的变动组合起来，来平衡需求与供给。在风力发电与电力系统大量联动的情况下，由于发电输出的变动，可以说负的负载与以往的需求重叠。根据电力需求的变动和风力发电输出的组合，两者的变动重叠，可预想需要目前为止更高的供需调整能力。

电力需求的变动被认为是重叠了具有变化幅度小的各种振幅和周期的脉动成分或不规则的变动，该成分被分为周期为几分钟的微小变动、几分钟到十几分钟的程度的短周期变动、十几分钟以上的长周期变动的主要3个成分。风力发电的发电输出中也同样包含上述3个成分。

对于周期为几分钟程度的微小的需求变动，在发电站，能够通过利用了自主地调整变动的调速机的调速机自由运转来进行调整。对于周期为几分钟到十几分钟程度的短周期变动，在调频发电站检测频率偏差等来使发电机的频率变化，由此改变其输出。将此称作负载频率控制(LFC：Load Frequency Control)。对于周期为十几分钟以上的长周期变动，考虑到经济性，通过向各发电站送出发电指令来进行调整，将此称作经济负载分配控制(ELD：Economic Load Dispatch)。

在将风力发电大量引入电力系统的情况下，尤其成为问题的是第2负载频率控制(LFC)。在风力发电的输出变动与需求(负载)变动重叠的情况下，被认为是调频发电站的设备容量不足。但是，单纯地增大调频发电站的设备容量会增加经济上的负担，需要某种替代手段。

目前为止，如专利文献1以及专利文献2所记载的那样，研究了调整风电场内的运转台数，或较小地限制功率曲线的最大值来缓和输出变动。通过限制功率曲线的最大值的方法，虽然能在某种程度上缓和变动，但由于在风速急剧降低时使发电输出降低，所以产生变动，在与该电力系统连接的例如、火力发电站、原子能发电站等电源或负载(消费者)，有产生电压变动或频率变动等的不良影响的危险。

另外，在如专利文献3那样设置蓄电器(蓄电池)方法中，虽然能通过适当地进行蓄电器的充放电控制来缓和变动，但存在因设置蓄电器而导致风力发电事业者的成本负担增大的问题。

通过不设置新的高价的设备来预测不远将来的风速并基于预测值进行控制，由此能在某种程度上降低或者抑制风力发电的输出变动。