[发明专利]风力发电装置的控制装置、风力发电系统及风力发电装置的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电装置的控制装置、风力发电系统及风力发电装置的控制方法。

背景技术

近年来，对于系统互连的风力发电装置，要求在距电力系统的干扰发生为预定的时间内（例如30秒以内）有助于电力系统的频率的变动的恢复（Primary Frequency Response：一次频率响应，以下，称为“PFR”）。

在专利文献1中，记载了在PFR中，基于转子的转速、发电输出，而对输出的有效电力设置限制的内容。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第7345373号说明书

发明内容

PFR通常根据设定频率与实际的频率（计测值）的偏差（频率变化量），使风力发电装置的发电输出增减，但在以不恒定的自然能量为动力源的风力发电装置中，与以气体的燃烧、蒸气等能够控制的稳定的能量为动力源的涡轮发电机（同步发电机）相比，转子的转速有时会较大地变动。

因此，如图10所示，当为了进行PFR而追加要求的发电输出即PFR要求量过大时，例如，在转子的转速小时，若连转子具有的惯性力也使用于发电，则可能转子的转速低于脱离（解列）下限，而风力发电装置发生脱离。而且，例如转子的转速大时，若要求发电量进一步增加，则可能转子的转速超过过速度上限，而风力发电装置发生跳闸（输出切断）。需要说明的是，在跳闸时，除了转子的过旋转之外，有时也会引起过输出、过电流。

这种PFR的执行中的风力发电装置的脱离、跳闸作为干扰而作用于电力系统，与未进行PFR时相比，可能使电力系统的频率更不稳定。而且，一旦跳闸时，到再起动为止需要时间，因此风力发电装置无法实现使电力系统的频率恢复这一目的。

本发明鉴于这种情况而作出，目的在于提供一种风力发电装置的控制装置、风力发电系统及风力发电装置的控制方法，其能够防止在使电力系统的频率的变动恢复时发电输出的增减变得过量，而风力发电装置无法向电力系统供给电力的情况。

为了解决上述课题，本发明的风力发电装置的控制装置、风力发电系统及风力发电装置的控制方法采用以下的手段。

本发明的第一方式的风力发电装置的控制装置中，所述风力发电装置中，具有多个叶片的转子接受风而旋转，发电机因该转子的旋转而发电，向电力系统供给电力，并且，能够根据该电力系统的频率的变动而变更向电力系统供给的电力量，所述风力发电装置的控制装置具备：计算单元，算出所述风力发电装置的发电输出的频率的计测值与该风力发电装置的发电输出的频率的设定值之差即频率变化量；限制单元，基于所述发电机的转速来限制与通过所述计算单元算出的所述频率变化量对应的电力变化量。

第一方式的风力发电装置的控制装置对风力发电装置进行控制，该风力发电装置中，具有多个叶片的转子接受风而旋转，发电机因该转子的旋转而发电，向电力系统供给电力，并且，能够根据该电力系统的频率的变动而变更向电力系统供给的电力量。

第一方式的风力发电装置的控制装置通过所述计算单元，算出风力发电装置的发电输出的频率的计测值与该风力发电装置的发电输出的频率的设定值之差即频率变化量。频率变化量是风力发电装置被要求的发电输出的频率与实际的发电输出的频率之差，当电力系统产生频率的变动时，向控制单元输入用于使该变动恢复的设定值。即，当电力系统产生频率的变动时，通过计算单元，算出为了使电力系统的频率的变动恢复所需的频率的变化量。

通过限制单元，基于发电机的转速来限制与通过计算单元算出的频率变化量对应的电力变化量。

风力发电装置的发电输出的频率与电力（有效电力）具有一对一的关系，使频率变化的情况会使电力变化。然而，由于对应于频率变化量将更多的电力从风力发电装置输出，转子的旋转有时成为使风力发电装置从电力系统脱离的转速以下。而且，有时转子的旋转超过过速度上限而风力发电装置发生跳闸。风力发电装置的脱离及跳闸不仅无助于电力系统的频率的变动的恢复，而且可能使电力系统的频率更不稳定。而且，发电机的转速与转子的转速具有相关性，在发电机的转速低时，转子的转速也低，在发电机的转速高时，转子的转速也高。

因此，第一方式的风力发电装置的控制装置基于发电机的转速，限制与频率变化量对应的电力变化量，由此，能够防止在使电力系统的频率的变动恢复时发电输出的增减变得过量，而风力发电装置无法向电力系统供给电力的情况。