JP6863737B2 - Wind farm and how to operate it - Google Patents
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Description
本発明は、ウィンドファーム及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a wind farm and a method of operating the wind farm.
従来、複数の風力発電装置(以下、風車とする)で発電を行うウィンドファームでは、風上側に配置される前方風車に対して、風下側に配置される後方風車は通常、前方風車の後流すなわちウェイクの影響により前方風車と比較して発電出力が小さくなる。このため、各々の風車において創出される発電出力の合計であるウィンドファーム全体の出力を最適化するべく、種々の運転方法や制御方法が提案されている。 Conventionally, in a wind farm that generates electricity with a plurality of wind turbines (hereinafter referred to as wind turbines), the rear wind turbine arranged on the leeward side is usually the wake of the front wind turbine as opposed to the front wind turbine arranged on the wind side. That is, due to the influence of the wake, the power generation output becomes smaller than that of the front wind turbine. Therefore, various operation methods and control methods have been proposed in order to optimize the output of the entire wind farm, which is the total power generation output generated by each wind turbine.
例えば、特許文献1には、ウィンドファームの出力最適化に関する発明が開示されている。具体的に、特許文献1の技術では、中央制御装置において風向別に各風車のウェイクモードを定義して修正ピッチ角を決定して各風車のローカル制御装置に与え、各風車では中央制御装置により決定されて与えられた修正ピッチ角に従って制御が行われる。
For example,
ところで、特許文献1には、ローカル制御装置に対して修正ピッチ角を与えると記載されているが、中央制御装置からローカル制御装置に不適切な翼ピッチ角が指令された場合は風車に異常が発生することも考えられるため、翼ピッチ角に関する指令を中央制御装置(ウィンドファーム制御装置)からローカル制御装置に与えることは風車の安全面の観点から望ましくない。また、上記特許文献1は、既設のウィンドファームに対して該ウィンドファームの発電出力を最適化する制御装置を追加設置する技術について何ら開示されていない。
By the way,
上述した問題に鑑み、本発明の少なくとも一実施形態は、ローカル制御装置の機能を変更することなく、既設のウィンドファームの発電出力を最適化することを目的とする。 In view of the above problems, at least one embodiment of the present invention aims to optimize the power output of an existing wind farm without changing the function of the local control device.
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係るウィンドファームは、
複数の風車と、
前記複数の風車に対してそれぞれ設けられ、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うための複数のローカル制御装置と、
前記複数の風車の最適化処理を行うとともに、前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを各々の前記ローカル制御装置に与えるように構成されたウィンドファーム制御装置と、
を備える。
(1) The wind farm according to at least one embodiment of the present invention is
With multiple windmills
A plurality of controls provided for each of the plurality of wind turbines to prevent at least one of overspeed or overpower of each of the wind turbines, or at least one control of cutout control of each of the wind turbines. With a local controller,
The optimization processing of the plurality of wind turbines is performed, and at least one of the limit value regarding the pitch angle or output of each of the wind turbines or the command value regarding the azimuth angle or wind direction deviation is set based on the result of the optimization processing. Wind farm controller configured to provide to said local controller of
To be equipped.
上記(1)の構成によれば、複数の風車に対応付けてそれぞれ設けられた複数のローカル制御装置により、各風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各風車のカットアウト制御のうち少なくとも一方の制御が行われる。また、ウィンドファーム制御装置により、複数の風車の最適化処理が行われるとともに、該最適化処理の結果に基づいて各風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも1つが各ローカル制御装置に与えられる。つまり、ウィンドファーム制御装置から各ローカル制御装置に対して、各風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち少なくとも一方が与えられる。これにより、既設のウィンドファームに対して各ローカル制御装置の機能を変更することなく発電出力を最適化するウィンドファーム制御装置を追加設置することができる。したがって、既設のウィンドファームにおける各風車の安全性に影響を与えずに、各風車の最適化処理を通じてウィンドファームの総発電出力を改善することができる。 According to the configuration of (1) above, control for preventing at least one of overspeed or overpower of each wind turbine or cutting of each wind turbine is performed by a plurality of local control devices provided in association with the plurality of wind turbines. At least one of the out controls is controlled. Further, the wind farm control device performs optimization processing for a plurality of wind turbines, and based on the result of the optimization processing, a limit value regarding the pitch angle or output of each wind turbine, or a command value regarding an azimuth angle or a wind direction deviation. At least one of is given to each local controller. That is, the wind farm controller gives each local controller at least one of a limit value for the pitch angle or output of each wind turbine, or a command value for the azimuth angle or wind direction deviation. As a result, it is possible to additionally install a wind farm control device that optimizes the power generation output without changing the function of each local control device for the existing wind farm. Therefore, the total power output of the wind farm can be improved through the optimization process of each wind turbine without affecting the safety of each wind turbine in the existing wind farm.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載のウィンドファームにおいて、
少なくとも前記複数のローカル制御装置からの情報収集を行うための中央制御ユニットと、
前記中央制御ユニットと前記複数のローカル制御装置との間に設けられるネットワークハブと、
をさらに備え、
前記ウィンドファーム制御装置は、前記ネットワークハブを介して前記複数のローカル制御装置に接続される。
(2) In some embodiments, in the wind farm described in (1) above.
A central control unit for collecting information from at least the plurality of local control devices, and
A network hub provided between the central control unit and the plurality of local control devices,
With more
The wind farm controller is connected to the plurality of local controllers via the network hub.
上記(2)の構成によれば、ウィンドファーム制御装置は、複数のローカル制御装置からの情報収集を行う中央制御ユニットとは別の制御装置として、ネットワークハブを介して複数のローカル制御装置にそれぞれ接続される。つまり、既設のウィンドファームにおける複数の風車にそれぞれ対応する複数のローカル制御装置、中央制御ユニット及びこれらの接続を集中的に中継するネットワークハブの機能を変更することなく、ネットワークハブにウィンドファーム制御装置を追加設置するという簡易な構成で、既設のウィンドファームの運転を最適化することができる。 According to the configuration of (2) above, the wind farm control device is used as a control device separate from the central control unit that collects information from a plurality of local control devices, and is connected to a plurality of local control devices via a network hub. Be connected. That is, the wind farm controller can be connected to the network hub without changing the functions of the multiple local controllers, the central control unit, and the network hub that centrally relays these connections in the existing wind farm. The operation of the existing wind farm can be optimized with a simple configuration of additional installation.
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)に記載のウィンドファームにおいて、
各々の前記ローカル制御装置は、各々の前記風車の運転データの一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るように構成される。
(3) In some embodiments, in the wind farm according to (1) or (2) above.
Each of the local control devices is configured to perform primary processing of the operation data of each of the wind turbines and send the result of the primary processing to the wind farm control device.
上記(3)の構成によれば、各風車の運転データの一次処理が各々のローカル制御装置で行われ、該一次処理の結果がウィンドファーム制御装置に送られる。したがって、複数のローカル制御装置に接続されるウィンドファーム制御装置において各風車の運転データの一次処理を行う必要がない。これにより、ウィンドファーム制御装置における演算負荷を低減することができるため、最適化処理を円滑に行うことができる。 According to the configuration of (3) above, the primary processing of the operation data of each wind turbine is performed by each local control device, and the result of the primary processing is sent to the wind farm control device. Therefore, it is not necessary to perform the primary processing of the operation data of each wind turbine in the wind farm control device connected to the plurality of local control devices. As a result, the calculation load on the wind farm control device can be reduced, so that the optimization process can be smoothly performed.
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れか1つに記載のウィンドファームにおいて、
前記ウィンドファーム制御装置は、
最適化対象の前記風車のうち少なくとも一つの設定変更風車の制御設定を変更するための設定変更部と、
最適化対象の前記風車のうち各々の前記設定変更風車よりも下流側に位置する1以上の風下側風車の各々について、前記設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記風下側風車に到達するまでの遅れ時間を算出するための遅れ時間算出部と、
前記最適化対象の前記風車の総出力を少なくとも含む評価値を求めるための評価値算出部と、
前記評価値に基づいて、前記最適化対象の前記風車のうち1以上の風車について制御設定を更新するための設定更新部と、
を含み、
前記評価値算出部は、前記設定変更風車の前記制御設定の変更時点から前記遅れ時間を経過した後の前記風下側風車の各々の出力を用いて前記最適化対象の前記風車の総出力を算出し、該総出力の算出結果から前記評価値を求める
ように構成される。
(4) In some embodiments, in the wind farm according to any one of (1) to (3) above.
The wind farm control device is
Setting change of at least one of the wind turbines to be optimized A setting change unit for changing the control setting of the wind turbine,
For each of the one or more leeward wind turbines located downstream of each of the setting change wind turbines among the optimization target wind turbines, the influence of the change of the control setting of the setting change wind turbine reaches the leeward side wind turbine. A delay time calculation unit for calculating the delay time until
An evaluation value calculation unit for obtaining an evaluation value including at least the total output of the wind turbine to be optimized, and an evaluation value calculation unit.
Based on the evaluation value, a setting update unit for updating control settings for one or more of the wind turbines to be optimized, and a setting update unit.
Including
The evaluation value calculation unit calculates the total output of the wind turbine to be optimized by using the output of each of the leeward wind turbines after the delay time has elapsed from the time when the control setting of the setting change wind turbine is changed. Then, the evaluation value is obtained from the calculation result of the total output.
ウィンドファームの運転を最適化する際の最適化目標(評価関数値)の算出においては、風車間の離隔距離と風速とから求められる時間遅れを考慮することが望ましい。
上記(4)の構成によれば、最適化対象の風車のうち設定変更風車の制御設定が設定変更部により変更されると、設定変更風車の下流側に位置する1以上の風下側風車の各々について、設定変更風車に加えられた設定変更の影響が各々の風下側風車に到達するまでの遅れ時間が遅れ時間算出部によって算出される。また、評価値算出部により、設定変更風車の制御設定の変更時点から遅れ時間を経過した後における風下側風車の各々の出力を用いて最適化対象の風車の総出力が算出され、該総出力の算出結果に基づいて評価値が求められる。そして、評価値算出部によって求められた評価値に基づき、設定更新部が、最適化対象の風車のうち1以上の風車について制御設定を更新する。したがって、上流側風車に加えられた設定変更の影響が、下流側風車に到達するタイミングにおける風下側風車の出力を考慮して求められた評価値に基づいて該下流側風車の制御設定が変更されるため、ウィンドファームの実情に則したより適切な評価値を得ることができる。これにより、上流側風車に加えた設定変更による下流側風車への影響の遅れ時間を適切に考慮しながら、ウィンドファーム全体の発電総出力の最適化目標を設定することが可能となる。さらに、既設のウィンドファームに対してこのような制御装置を追加適用することにより、小規模の改造で効果的にウィンドファームの出力最適化を実現することができる。
In calculating the optimization target (evaluation function value) when optimizing the operation of the wind farm, it is desirable to consider the time delay obtained from the separation distance between the wind turbines and the wind speed.
According to the configuration of (4) above, when the control setting of the setting change wind turbine among the wind turbines to be optimized is changed by the setting change unit, each of one or more leeward wind turbines located on the downstream side of the setting change wind turbine. The delay time until the effect of the setting change applied to the setting change wind turbine reaches each leeward wind turbine is calculated by the delay time calculation unit. In addition, the evaluation value calculation unit calculates the total output of the wind turbine to be optimized using the output of each of the leeward wind turbines after the delay time has elapsed from the time when the control setting of the setting change wind turbine is changed, and the total output is calculated. The evaluation value is obtained based on the calculation result of. Then, based on the evaluation value obtained by the evaluation value calculation unit, the setting update unit updates the control setting for one or more of the wind turbines to be optimized. Therefore, the control setting of the downstream wind turbine is changed based on the evaluation value obtained in consideration of the output of the leeward wind turbine at the timing when the effect of the setting change applied to the upstream wind turbine reaches the downstream wind turbine. Therefore, a more appropriate evaluation value can be obtained according to the actual situation of the wind farm. This makes it possible to set an optimization target for the total power generation output of the entire wind farm while appropriately considering the delay time of the influence on the downstream wind turbine due to the setting change added to the upstream wind turbine. Furthermore, by additionally applying such a control device to the existing wind farm, it is possible to effectively optimize the output of the wind farm with a small-scale modification.
(5)幾つかの実施形態では、上記(4)に記載のウィンドファームにおいて、
前記ウィンドファーム制御装置は、前記複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を開始するように前記複数のローカル制御装置にデータ処理開始指令を送るためのデータ処理開始指令部を含み、
各々の前記ローカル制御装置は、各々の前記風車の前記運転データの前記一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るように構成される。
(5) In some embodiments, in the wind farm described in (4) above,
The wind farm control device includes a data processing start command unit for sending a data processing start command to the plurality of local control devices so as to start primary processing of operation data including outputs of the plurality of wind turbines.
Each of the local control devices is configured to perform the primary processing of the operation data of each of the wind turbines and send the result of the primary processing to the wind farm control device.
上記(5)の構成によれば、データ処理開始指令部により送信されたデータ処理開始指令に応じて、各ローカル制御装置が、複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を行い、該一次処理の結果が各ローカル制御装置からウィンドファーム制御装置に送信される。これにより、ウィンドファーム制御装置の操作者は、必要に応じて必要なタイミングで各風車の運転データを収集することができるとともに、収集した一次処理の結果に基づき、例えば、ピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち少なくとも1つを各ローカル制御装置に送信することができる。 According to the configuration of (5) above, each local control device performs primary processing of operation data including outputs of a plurality of wind turbines in response to the data processing start command transmitted by the data processing start command unit, and the primary processing is performed. The result of processing is sent from each local controller to the window farm controller. As a result, the operator of the wind farm controller can collect the operation data of each wind turbine at the required timing as needed, and based on the result of the collected primary processing, for example, the pitch angle or the output limitation. A value, or at least one of the command values relating to the azimuth or wind direction deviation, can be transmitted to each local controller.
(6)幾つかの実施形態では、上記(4)又は(5)に記載のウィンドファームにおいて、
前記少なくとも一つの設定変更風車は、
第1設定変更風車と、
前記第1設定変更風車よりも下流側に位置する第2設定変更風車と、
を含み、
前記設定変更部は、
前記第1設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記第2設定変更風車に到達するまで、前記第2設定変更風車の前記制御設定の前回値を保持し、
前記第1設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記第2設定変更風車に到達したとき、前記第2設定変更風車の前記制御設定を変更する
ように構成される。
(6) In some embodiments, in the wind farm according to (4) or (5) above.
The at least one setting change wind turbine is
The first setting change windmill and
The second setting change wind turbine located downstream of the first setting change wind turbine and
Including
The setting change part
Until the influence of the change of the control setting of the first setting change wind turbine reaches the second setting change wind turbine, the previous value of the control setting of the second setting change wind turbine is retained.
When the influence of the change of the control setting of the first setting change wind turbine reaches the second setting change wind turbine, the control setting of the second setting change wind turbine is changed.
上記(6)の構成によれば、第1設定変更風車における制御設定の変更の影響が、該第1設定変更風車よりも風向の下流側に位置する第2設定変更風車に到達するまで、第2設定変更風車では前回の制御設定値が保持される。つまり、第1設定変更風車における制御設定の変更の影響が第2設定変更風車に到達するまでの遅れ時間が経過する前には第2設定変更風車の制御設定が変更されることがなく、上記遅れ時間が経過した後に第2設定変更風車の制御設定が変更される。したがって、第1設定変更風車に対する制御設定の変更の影響に対して、第2設定変更風車の設定変更による改善効果が表れ得る適切なタイミングで第2設定変更風車の制御設定を変更することができる。また、遅れ時間の経過前に第2設定変更風車の制御設定を変更することによる出力減少の可能性を低減することができる。これにより、ウィンドファーム全体の発電総出力の最適化を図ることができる。 According to the configuration of (6) above, until the influence of the change of the control setting in the first setting change wind turbine reaches the second setting change wind turbine located on the downstream side of the wind direction from the first setting change wind turbine. 2 Setting change In the wind turbine, the previous control setting value is retained. That is, the control setting of the second setting change wind turbine is not changed before the delay time until the influence of the control setting change in the first setting change wind turbine reaches the second setting change wind turbine elapses. After the delay time has elapsed, the control setting of the second setting change wind turbine is changed. Therefore, it is possible to change the control setting of the second setting change wind turbine at an appropriate timing when the improvement effect of the setting change of the second setting change wind turbine can be seen against the influence of the control setting change on the first setting change wind turbine. .. Further, it is possible to reduce the possibility of output reduction due to changing the control setting of the second setting change wind turbine before the lapse of the delay time. As a result, the total power generation output of the entire wind farm can be optimized.
(7)幾つかの実施形態では、上記(4)乃至(6)の何れか1つに記載のウィンドファームにおいて、
前記制御設定は、各々の前記風車の発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも一つを含む。
(7) In some embodiments, in the wind farm according to any one of (4) to (6) above.
The control setting includes at least one of the power generation output command, pitch angle command or directional command of each of the wind turbines.
上記(7)の構成によれば、設定変更部により変更される設定変更風車の制御設定には各々の風車の発電出力指令、ピッチ角又は方位指令のうち1以上が含まれる。つまり、各々の風車の発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも1つを含む制御設定の変更による影響が下流側風車に到達するまでの遅れ時間を適切に考慮しながら、ウィンドファーム全体の発電総出力の最適化を図ることができる。 According to the configuration of (7) above, the control setting of the setting change wind turbine changed by the setting change unit includes one or more of the power generation output command, pitch angle or direction command of each wind turbine. That is, the entire wind farm, taking into account the delay time until the effects of changes in control settings, including at least one of the power output commands, pitch angle commands, or directional commands of each wind turbine, reach the downstream wind turbine. The total output of power generation can be optimized.
(8)本発明の少なくとも一実施形態に係るウィンドファームの運転方法は、
複数の風車と、前記複数の風車に対してそれぞれ設けられる複数のローカル制御装置と、前記複数の風車の最適化処理を行うためのウィンドファーム制御装置と、を備えるウィンドファームの運転方法であって、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うステップと、
前記ウィンドファーム制御装置により前記複数の風車の最適化処理を行うステップと、
前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを前記ウィンドファーム制御装置から各々の前記ローカル制御装置に与えるステップと、
を備える。
(8) The method of operating the wind farm according to at least one embodiment of the present invention is as follows.
A method of operating a wind farm including a plurality of wind turbines, a plurality of local control devices provided for each of the plurality of wind turbines, and a wind farm control device for performing optimization processing of the plurality of wind turbines. ,
A step of controlling at least one of overspeed or overpower of each of the wind turbines or at least one control of cutout control of each of the wind turbines by each of the local control devices.
A step of optimizing the plurality of wind turbines by the wind farm control device, and
Based on the result of the optimization process, at least one of the limit value regarding the pitch angle or output of each of the wind turbines or the command value regarding the azimuth angle or wind direction deviation is transferred from the wind farm controller to each local controller. Steps to give and
To be equipped.
上記(8)の構成によれば、複数の風車に対応付けてそれぞれ設けられた複数のローカル制御装置により、各風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各風車のカットアウト制御のうち少なくとも一方の制御が行われる。また、ウィンドファーム制御装置により、複数の風車の最適化処理が行われるとともに、該最適化処理の結果に基づいて各風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも1つが各ローカル制御装置に与えられる。つまり、ウィンドファーム制御装置から各ローカル制御装置に対して、各風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち1以上が与えられる。これにより、既設のウィンドファームに対して各ローカル制御装置の機能を変更することなく発電出力を最適化するウィンドファーム制御装置を追加設置することができる。したがって、既設のウィンドファームにおける各風車の安全性に影響を与えずに、各風車の最適化処理を通じてウィンドファームの総発電出力を改善することができる。 According to the configuration of (8) above, control for preventing at least one of overspeed or overpower of each wind turbine or cutting of each wind turbine is performed by a plurality of local control devices provided in association with the plurality of wind turbines. At least one of the out controls is controlled. Further, the wind farm control device performs optimization processing for a plurality of wind turbines, and based on the result of the optimization processing, a limit value regarding the pitch angle or output of each wind turbine, or a command value regarding an azimuth angle or a wind direction deviation. At least one of is given to each local controller. That is, the wind farm controller gives each local controller one or more of the limit values for the pitch angle or output of each wind turbine, or the command values for the azimuth or wind direction deviation. As a result, it is possible to additionally install a wind farm control device that optimizes the power generation output without changing the function of each local control device for the existing wind farm. Therefore, the total power output of the wind farm can be improved through the optimization process of each wind turbine without affecting the safety of each wind turbine in the existing wind farm.
(9)幾つかの実施形態では、上記(8)に記載のウィンドファームの運転方法において、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車の運転データの一次処理を行うステップと、
前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るステップと、を備える。
(9) In some embodiments, in the wind farm operating method described in (8) above,
A step of performing primary processing of operation data of each of the wind turbines by each of the local control devices, and
It includes a step of sending the result of the primary processing to the wind farm control device.
上記(9)の構成によれば、各風車の運転データの一次処理が各々のローカル制御装置で行われ、該一次処理の結果がウィンドファーム制御装置に送られる。したがって、複数のローカル制御装置に接続されるウィンドファーム制御装置において各風車の運転データの一次処理を行う必要がない。これにより、ウィンドファーム制御装置における演算負荷を低減することができるため、最適化処理を円滑に行うことができる。 According to the configuration of (9) above, the primary processing of the operation data of each wind turbine is performed by each local control device, and the result of the primary processing is sent to the wind farm control device. Therefore, it is not necessary to perform the primary processing of the operation data of each wind turbine in the wind farm control device connected to the plurality of local control devices. As a result, the calculation load on the wind farm control device can be reduced, so that the optimization process can be smoothly performed.
(10)幾つかの実施形態では、上記(8)又は(9)に記載のウィンドファームの運転方法において、
前記最適化処理を行うステップでは、
最適化対象の前記風車のうち少なくとも一つの設定変更風車の制御設定を変更し、
最適化対象の前記風車のうち各々の前記設定変更風車よりも下流側に位置する1以上の風下側風車の各々について、前記設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記風下側風車に到達するまでの遅れ時間を算出し、
前記最適化対象の前記風車の総出力を少なくとも含む評価値を求め、
前記評価値に基づいて、前記最適化対象の前記風車のうち1以上の風車について制御設定を更新するとともに、
前記評価値を求める際、前記設定変更風車の前記制御設定の変更時点から前記遅れ時間を経過した後の前記風下側風車の各々の出力を用いて前記最適化対象の前記風車の総出力を算出し、該総出力の算出結果から前記評価値を求める。
(10) In some embodiments, in the wind farm operating method according to (8) or (9) above.
In the step of performing the optimization process,
Change the settings of at least one of the wind turbines to be optimized. Change the control settings of the wind turbine.
For each of the one or more leeward wind turbines located downstream of each of the setting change wind turbines among the optimization target wind turbines, the influence of the change of the control setting of the setting change wind turbine reaches the leeward side wind turbine. Calculate the delay time until
Obtaining an evaluation value including at least the total output of the wind turbine to be optimized,
Based on the evaluation value, the control settings are updated for one or more of the wind turbines to be optimized, and the control settings are updated.
When obtaining the evaluation value, the total output of the wind turbine to be optimized is calculated by using the output of each of the leeward wind turbines after the delay time has elapsed from the time when the control setting of the setting change wind turbine is changed. Then, the evaluation value is obtained from the calculation result of the total output.
上記(10)の構成によれば、最適化対象の風車のうち設定変更風車の制御設定が変更されると、設定変更風車の下流側に位置する1以上の風下側風車の各々について、設定変更風車に加えられた設定変更の影響が各々の風下側風車に到達するまでの遅れ時間が算出される。また、設定変更風車の制御設定の変更時点から遅れ時間を経過した後における風下側風車の各々の出力を用いて最適化対象の風車の総出力が算出され、該総出力の算出結果に基づいて評価値が求められる。そして、求められた評価値に基づいて、最適化対象の風車のうち1以上の風車について制御設定が更新される。したがって、上流側風車に加えられた設定変更の影響が、下流側風車に到達するタイミングにおける風下側風車の出力を考慮して求められた評価値に基づいて該下流側風車の制御設定が変更されるため、ウィンドファームの実情に則したより適切な評価値を得ることができる。これにより、上流側風車に加えた設定変更による下流側風車への影響を適切に考慮しながら、ウィンドファーム全体の発電総出力の最適化目標を設定することが可能となる。 According to the configuration of (10) above, when the control setting of the setting change wind turbine is changed among the wind turbines to be optimized, the setting is changed for each of one or more leeward wind turbines located on the downstream side of the setting change wind turbine. The delay time until the effect of the setting change applied to the wind turbines reaches each leeward wind turbine is calculated. In addition, the total output of the wind turbine to be optimized is calculated using the output of each of the leeward wind turbines after the delay time has elapsed from the time when the control setting of the setting change wind turbine is changed, and the total output of the wind turbine to be optimized is calculated based on the calculation result of the total output. Evaluation value is required. Then, based on the obtained evaluation value, the control settings are updated for one or more of the wind turbines to be optimized. Therefore, the control setting of the downstream wind turbine is changed based on the evaluation value obtained in consideration of the output of the leeward wind turbine at the timing when the effect of the setting change applied to the upstream wind turbine reaches the downstream wind turbine. Therefore, a more appropriate evaluation value can be obtained according to the actual situation of the wind farm. This makes it possible to set an optimization target for the total power generation output of the entire wind farm while appropriately considering the effect of setting changes on the upstream wind turbine on the downstream wind turbine.
(11)幾つかの実施形態では、上記(10)に記載のウィンドファームの運転方法において、
前記ウィンドファーム制御装置は、前記複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を開始するように前記複数のローカル制御装置にデータ処理開始指令を送り、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車の前記運転データの前記一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送る、ように構成されてもよい。
(11) In some embodiments, in the wind farm operating method according to (10) above,
The wind farm control device sends a data processing start command to the plurality of local control devices so as to start the primary processing of the operation data including the outputs of the plurality of wind turbines.
Each of the local control devices may be configured to perform the primary processing of the operation data of each of the wind turbines and send the result of the primary processing to the wind farm control device.
上記(11)の構成によれば、ウィンドファーム制御装置により送信されたデータ処理開始指令に応じて、各ローカル制御装置が、複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を行い、該一次処理の結果が各ローカル制御装置からウィンドファーム制御装置に送信される。これにより、ウィンドファーム制御装置の操作者は、必要に応じて必要なタイミングで各風車の運転データを収集することができるとともに、収集した一次処理の結果に基づき、例えば、ピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち少なくとも1つを各ローカル制御装置に送信することができる。 According to the configuration of (11) above, each local control device performs primary processing of operation data including outputs of a plurality of wind turbines in response to a data processing start command transmitted by the wind farm control device, and the primary processing is performed. The result of is sent from each local controller to the wind farm controller. As a result, the operator of the wind farm controller can collect the operation data of each wind turbine at the required timing as needed, and based on the result of the collected primary processing, for example, the pitch angle or the output limitation. A value, or at least one of the command values relating to the azimuth or wind direction deviation, can be transmitted to each local controller.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ナセル重量を低減とともに組み立て性を向上させた再生可能エネルギー型発電装置を提供することできる。また、本発明の少なくとも一実施形態によれば、組み立て性を向上させた再生可能エネルギー型発電装置の組み立て方法を提供することができる。 According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a renewable energy power generation device in which the weight of the nacelle is reduced and the assembling property is improved. Further, according to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a method of assembling a renewable energy power generation device with improved assembling property.
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanatory examples. Only.
図1はウィンドファームの構成例を示す図である。図2はウィンドファームを構成する風車の一例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a wind farm. FIG. 2 is a diagram showing an example of a wind turbine constituting a wind farm.
図1に示すように、幾つかの実施形態に係るウィンドファーム1は、複数の風車T(T1〜Tn)と、各風車Tとそれぞれ信号線2を介して電気的に接続されたウィンドファーム・コントローラ10(ウィンドファームの制御装置)と、を備える。ウィンドファーム・コントローラ10は、複数の風車T1〜Tnを備えたウィンドファーム1の運転制御を司る。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム1は、複数の風車Tに対してそれぞれ設けられた複数のローカル制御装置LC(LC1〜LCn)を備えていてもよい。いくつかの実施形態において、ウィンドファーム1は、少なくとも複数のローカル制御装置LCからの情報収集を行うためのSCADAサーバ4(中央制御ユニット)と、該SCADAサーバ4と複数のローカル制御装置LCとの間に設けられたネットワークハブ3と、をさらに備えてもよい。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、ネットワークハブ3を介して複数のローカル制御装置LCに接続されてもよい。
以下、ウィンドファーム1を構成する風車T1〜T3の例を挙げた後、ローカル制御装置LC及びウィンドファーム・コントローラ10の詳細について説明する。なお、図1では複数の風車として3台の風車T1〜T3を例示しているが、ウィンドファーム1を構成する風車の数はこれに限定されず、任意の数(例えば、n又はN)であってよい。
As shown in FIG. 1, the
Hereinafter, the details of the local controller LC and the
幾つかの実施形態において、ウィンドファーム1の各風車T1〜T3は、図2に示すように、複数のブレード102及びそれらが取り付けられるハブ104で構成されるロータ105と、ハブ104に連結された主軸106と、主軸106の回転力を受けて駆動される発電機110とを備えていてもよい。幾つかの実施形態において、主軸106と発電機110とはドライブトレイン108及びその出力軸109を介して連結されていてもよい。幾つかの実施形態において、ドライブトレイン108は、主軸106の回転を増速するギア式の増速機を備えていてもよい。幾つかの実施形態において、ドライブトレイン108は、ギア式の増速機に替えて、油圧トランスミッションを備えていてもよい。他の実施形態では、ドライブトレイン108に代えて、主軸106と発電機110とが直接接続されたダイレクトドライブ方式であってもよい。
In some embodiments, the wind turbines T1 to T3 of the
ドライブトレイン108及び発電機110は、主軸軸受107を介して主軸106を回転自在に支持するナセル112に収納されていてもよい。ナセル112の底面を構成するナセル台板114は、ヨー旋回軸受118を介してタワー116によって支持されていてもよい。なお、ナセル台板114には、ヨーモータ21(図3参照)及びピニオンギアを有するヨー旋回機構119が固定されていてもよく、タワー116側に設けられたリングギアにヨー旋回機構119のピニオンギアを噛み合わせた状態でヨーモータ21を駆動することでナセル112をタワー116に対して旋回可能になっていてもよい。さらに、各ブレード102は、翼旋回軸受(不図示)を介してハブ104に支持されており、ハブ104内に設けられたピッチ駆動アクチュエータ23(図3参照)によってピッチ角が調節可能になっていてもよい。
The
なお、図2に示した構成例の風車Tにおいて、各種部品の損傷状態又は劣化状態を示す状態値が状態値検出センサ(例えば、図3に示す荷重センサ33等を含む)によって取得され、ウィンドファーム・コントローラ10に報告されるようになっている。
各風車T1〜T3の各種部品の状態値の具体例として、ブレード102の損傷状態又は劣化状態を示すものとしてブレード102の重量、各ブレード102間の重量アンバランス、ブレード102の振動等を挙げることができ、タワー116の損傷状態又は劣化状態を示すものとしてタワー116基部又はタワー116上部の疲労荷重やタワー116の振動等を挙げることができ、増速機や油圧トランスミッション等のドライブトレイン108の損傷状態又は劣化状態を示すものとして主軸軸受107や油圧ポンプの軸受の振動、主軸106の振動や振れ回り、油圧ポンプのピストン振動や振幅、油圧トランスミッションの効率等を挙げることができ、ナセル台板114やハブ104等の鋳物からなる部材の損傷状態又は劣化状態を示すものとして応力集中による疲労を挙げることができる。
In the wind turbine T of the configuration example shown in FIG. 2, a state value indicating a damaged state or a deteriorated state of various parts is acquired by a state value detection sensor (including, for example, the
Specific examples of the state values of various parts of the wind turbines T1 to T3 include the weight of the
次に、ローカル制御装置LCの詳細について説明する。図3は、幾つかの実施形態にローカル制御装置LCにおける制御系の構成を示すブロック図である。
図3に示すように、幾つかの実施形態において、ローカル制御装置LCは、例えば、コンピュータであり、CPU51、該CPU51が実行する各種プログラムやテーブル等のデータを記憶するための記憶部としてのROM(Read Only Memory)53、各プログラムを実行する際の展開領域や演算領域等のワーク領域として機能するRAM(Random Access Memory)52の他、図示しない大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ(HDD)、通信ネットワークに接続するための通信インターフェース、及び外部記憶装置が装着されるアクセス部などを備えていてもよい。これらは全て、バス54を介して接続されており、バス54は信号線2(図1参照)及びネットワークハブ3を介してウィンドファーム・コントローラ10及びSCADAサーバ4と電気的に接続されている。更に、ウィンドファーム・コントローラ10は、例えば、キーボードやマウス等からなる入力部(図示省略)及びデータを表示する液晶表示装置等からなる表示部(図示省略)等と接続されていてもよい。
Next, the details of the local control device LC will be described. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control system in the local control device LC in some embodiments.
As shown in FIG. 3, in some embodiments, the local control device LC is, for example, a computer, and a ROM as a storage unit for storing data such as a
幾つかの実施形態において、ローカル制御装置LCには、各風車T1〜T3に設けられた風向センサ31、風速センサ32及び荷重センサ33の各々から、それぞれ風向、風速及び荷重に関する検知信号が送信されてもよい。上記の荷重センサ33は、例えば、主軸軸受107やタワー116等、装置荷重や風による負荷が作用する場所に1つ以上設置されていてもよい。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、バス14及び信号線2を介してヨーモータ21、ヨーブレーキ駆動アクチュエータ22、ピッチ駆動アクチュエータ23及びピッチブレーキ駆動アクチュエータ24と電気的に接続されていてもよい。
In some embodiments, the local control device LC is transmitted with detection signals relating to the wind direction, the wind speed, and the load from each of the
幾つかの実施形態において、ROM13には、後述する安全制御プログラム55が格納されていてもよい。
In some embodiments, the
続いて、ウィンドファーム・コントローラ10の詳細について説明する。
図4は、幾つかの実施形態に係るウィンドファーム・コントローラ10(ウィンドファームの制御装置)における制御系の構成を示すブロック図である。
図4に示すように、幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、例えば、コンピュータであり、CPU11、該CPU11が実行する各種プログラムやテーブル等のデータを記憶するための記憶部としてのROM13、各プログラムを実行する際の展開領域や演算領域等のワーク領域として機能するRAM12の他、図示しない大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ(HDD)、通信ネットワークに接続するための通信インターフェース、及び外部記憶装置が装着されるアクセス部などを備えていてもよい。幾つかの実施形態では、ウィンドファーム・コントローラ10は、後述する制御設定を更新する工程で得られた最適な制御設定を風況パラメータと関連付けて保存するデータベース19を含んでもよく、データベース19には発電出力分配テーブル(図示省略)等が格納されていてもよい。これらは全て、バス14を介して接続されており、バス14は信号線2(図1参照)を介してウィンドファーム1の各風車T1〜T3と電気的に接続されている。更に、ウィンドファーム・コントローラ10は、例えば、キーボードやマウス等からなる入力部(図示省略)及びデータを表示する液晶表示装置等からなる表示部(図示省略)等と接続されていてもよい。
Subsequently, the details of the
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control system in the wind farm controller 10 (wind farm controller) according to some embodiments.
As shown in FIG. 4, in some embodiments, the
幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10には、各風車T1〜T3に設けられた風向センサ31、風速センサ32及び荷重センサ33の各々から、それぞれ風向、風速及び荷重に関する検知信号が送信されてもよい。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、バス14及び信号線2を介してヨーモータ21、ヨーブレーキ駆動アクチュエータ22、ピッチ駆動アクチュエータ23及びピッチブレーキ駆動アクチュエータ24と電気的に接続されていてもよい。
In some embodiments, the
幾つかの実施形態において、ROM13には、各風車T1〜T3の発電量からウィンドファーム1の全体出力を算出する出力算出プログラム15や、ウィンドファーム1の全体出力を最適化するための第1出力最適化プログラム16(運転制御プログラム)、第2出力最適化プログラム17(運転制御プログラム)及び第3出力最適化プログラム18(運転制御プログラム)が格納されていてもよい。これらのプログラムについては後述する。
In some embodiments, the
ここで、幾つかの実施形態におけるウィンドファーム1の出力最適化処理について詳しく説明する。本明細書で説明する幾つかの実施形態におけるウィンドファームの最適化処理は、特定のパラメータに着目した最適化処理に限られず、種々の最適化処理に適用できる。具体的には、例えば、発電出力に着目した最適化処理であってもよい。他の実施形態では、例えば、各風車Tの機械的疲労を低減するための最適化処理等であってもよい。また、その際の最適化処理に用いる手法として、従来の最適化手法の1つである同時摂動確率近似法(SPSA)を用いてもよいし、これを発展させた多解像度同時摂動確率近似法(MR−SPSA)を用いてもよい。幾つかの実施形態では、MR−SPSAをベースに、さらに発展させた最適化処理を適用することにより、ウェイクの影響を考慮してウィンドファーム1全体の出力最適化が図られる。
Here, the output optimization process of the
まず、最適化手法の例として、同時摂動確率近似法(SPSA)及び多解像度同時摂動確率近似法(MR−SPSA)について説明する。 First, as an example of the optimization method, the simultaneous perturbation probability approximation method (SPSA) and the multi-resolution simultaneous perturbation probability approximation method (MR-SPSA) will be described.
SPSAでは、ウィンドファーム1内に属する個々の風車Tの全てを夫々独立の制御対象とし、それぞれに独立のパラメータ設定値を用いて制御するいわゆる高解像度モードで制御が行われる(図5参照)。具体的には、各パラメータに対してランダム変数である正又は負の摂動を与えた後の評価値(評価関数)に基づき次の摂動を決定して与え、改善代がなくなるまで繰り返すという計算アルゴリズムに従って各風車Tの制御が行われる。
In the SPSA, all of the individual wind turbines T belonging to the
図6は、幾つかの実施形態における基本的な制御法である同時摂動確率近似法(SPSA)の処理概念を示す模式図である。幾つかの実施形態において、図6に示すプラント41は、例えば、複数の風車T1〜Tnを含むウィンドファーム1であってもよい。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a processing concept of the simultaneous perturbation probability approximation method (SPSA), which is a basic control method in some embodiments. In some embodiments, the
一般に、ウィンドファーム1等の風力発電プラントは、再生可能エネルギーを利用した発電プラントであり、例えば、風向、風速、温度、湿度、空気密度…、等の風況が刻々と変化するため、制御対象を明確に特定することが困難とされる。
In general, a wind power plant such as a
このため、幾つかの実施形態では、例えば、図6に示すように、プラント41(Plant)を伝達関数が不明な制御対象として、該プラント41に対するコントローラ40からの入力値(Measured input)と、該入力値を入力した際におけるプラント41からの出力値(Measured output)とを測定し、出力値がコントロール目標42(Control objective)に近づいたか否かに応じて次の入力値を決定するフィードバック制御が行われる。プラント41からの出力値はまた、コントローラ40への参照入力値と比較され、その差(Measured error)がコントローラ40及びコントロール目標42に入力される。
Therefore, in some embodiments, for example, as shown in FIG. 6, the plant 41 (Plant) is set as a control target for which the transfer function is unknown, and the input value (Measured input) from the
そして、繰り返し行われるループ制御の各ループ(以下、イタレーションとする)における制御結果(Control performance)がコントロール目標42から最適化ツール(Optimization tool)43に入力される。最適化ツール43は、第1イタレーションにおける制御結果の入力を受けて、次の第2イタレーションでのプラント41に対する入力値に関し、複数の制御パラメータに対して摂動を印加する。摂動は、最初の制御設定(例えば、θk)に対して、例えば、ランダム変数である+Δk又は−Δkが与えられる。幾つかの実施形態では、摂動を与える際に、全ての最適化対象の風車Tに対して同時に摂動を与えてもよい。このようにすれば、ウィンドファーム1全体として最適な制御設定に、より短時間で迅速に到達することができ、ウィンドファーム1全体の総発電出力を短時間に改善することができる。
Then, the control result (Control performance) in each loop (hereinafter referred to as iteration) of the loop control that is repeatedly performed is input from the
続いて、上記の摂動と、該摂動が与えられた第2イタレーションの制御結果とから、最適化ツール43において評価値(評価関数L)の勾配が求められ、次の制御パラメータが決定され、次のイタレーションにおけるコントローラ40へのチューニングコマンドとしてコントローラ40に送られる。これを繰り返すことにより、最適解すなわち最適化された制御設定が探索される。
Subsequently, the gradient of the evaluation value (evaluation function L) is obtained by the
一方、MR−SPSAでは、制御対象とすべき、ウィンドファーム1内に属する全風車T(例えば、N個)を、その総数未満(例えば、M個。但し、N>M)となる幾つかのグループに分け、同一グループ内の風車Tに対して同一のパラメータ設定値を用いて制御を行う低解像度モードと、個々の風車Tの全てを夫々独立の制御対象とし、それぞれに独立のパラメータ設定値を用いて制御する高解像度モードとを状況に応じて切り替え、各パラメータに対してランダム変数である正又は負の摂動を与えた後の評価値(評価関数)に基づき、次の摂動を決定して与え、改善代がなくなるまで繰り返すという計算アルゴリズムに従って各風車Tの制御が行われる。
On the other hand, in MR-SPSA, the total number of all wind turbines T (for example, N) belonging to the
また、MR−SPSAでは、最適設定解を求める反復計算の各イタレーションにおいて、低解像度モードでは摂動成分として第1摂動成分Δk1が用いられ、高解像度モードでは摂動成分として第2摂動成分Δk2が用いられる。つまり、MR−SPSAでは第1摂動成分Δk1と第2摂動成分Δk2との何れか一方が摂動として与えられる。 Further, in MR-SPSA, in each iteration of the iterative calculation for finding the optimum set solution, the first perturbation component Δ k1 is used as the perturbation component in the low resolution mode, and the second perturbation component Δ k2 is used as the perturbation component in the high resolution mode. Is used. That is, in MR-SPSA, either one of the first perturbation component Δ k1 and the second perturbation component Δ k2 is given as a perturbation.
上記MR−SPSAでは、最適設定解を求める反復計算の初期段階では制御モードを低解像度モードに設定し、例えば、ヨー旋回やピッチ角についてグループ毎に大まかな修正(制御設定値の更新)が行われる。そして、評価値の変化がある値以下となった際に制御モードが高解像度モードに切り替えられ、個々の風車について細部の微調整が行われる。これにより、最適設定に到達するまでの時間が短縮されてウィンドファーム全体の発電効率を上げることができる(図5参照)。 In the above MR-SPSA, the control mode is set to the low resolution mode at the initial stage of the iterative calculation for obtaining the optimum setting solution, and for example, the yaw turning and the pitch angle are roughly corrected (update the control setting value) for each group. Will be. Then, when the evaluation value changes to a certain value or less, the control mode is switched to the high resolution mode, and fine adjustment of details is performed for each wind turbine. As a result, the time required to reach the optimum setting can be shortened, and the power generation efficiency of the entire wind farm can be improved (see FIG. 5).
図7(a)及び図7(b)は、幾つかの実施形態におけるウィンドファーム1の制御方法であって、基本的な制御法である多解像度同時摂動確率近似法(MR−SPSA)の処理概念を示す模式図であり、図7(a)は低解像度モードの一例を示し、図7(b)は高解像度モードの例を示す。図7(a)及び図7(b)に示すように、ウィンドファーム1は、例えば、図中の縦方向(Y方向とする)に4行、Y方向と直交する紙面横方向(X方向とする)に4列で配置された計16台の風車T1〜T16を含んでいてもよい。これらの風車T1〜T16は、X方向及びY方向において等間隔に配置されていてもよい。各風車T間の距離は、例えば、ロータ105の直系をDとしてDの倍数で表されてもよい。なお、説明の便宜上、図7(a)及び図7(b)中の各16台の風車には、それぞれ左上から右方向に順にT1〜T16の番号を付している。
7 (a) and 7 (b) are the control methods of the
いま、図の左下から右上方向(例えば、風向ベクトル(x,y)=(1,1))に向けて風が吹いているとする。
この場合、風上側すなわち風向の上流側に配置される前方の風車T(例えば、図7(a)中に破線で示す左下から3行3列の風車T5〜T7,T9〜T11及びT13〜T15をグループG1とする)に対して、風下側すなわち風向の下流側に配置される後方の風車T(例えば、図7(a)中に破線で示す最上段及び最右列の風車T1〜T4,T8,T12及びT16をグループG2とする)は通常、前方風車Tの後流すなわちウェイクの影響により、グループG1に含まれる風車Tと比較して各々の発電出力が小さくなる。そこで、図7(a)に示す低解像度モードでは、風上側に位置するグループG1内の各風車Tについては同グループG1内で同一の制御パラメータ(例えば、θk1)を用いて制御し、風下側に位置するグループG2内の各風車TについてもそれぞれグループG2内で同一の制御パラメータ(例えば、θk2)を用いて制御するように構成されてもよい。
なお、グループ化は上述したグループG1、G2に限られず、種々のパターンが有り得る。例えば、図7(a)中、左から吹く風に対しては、最左列の風車T1,T5,T9及びT13を少なくとも含むグループを上流側グループG1とし、最右列の風車T4,T8,T12及びT16を少なくとも含むグループを下流側グループG2としてもよい。さらに、その他のパターンでグループ化されていてもよい。
Now, it is assumed that the wind is blowing from the lower left to the upper right of the figure (for example, the wind direction vector (x, y) = (1,1)).
In this case, the front wind turbine T arranged on the windward side, that is, on the upstream side of the wind direction (for example, the wind turbines T5 to T7, T9 to T11 and T13 to T15 in 3 rows and 3 columns from the lower left shown by the broken line in FIG. Is a group G1), and the rear wind turbines T arranged on the leeward side, that is, on the downstream side of the wind direction (for example, the wind turbines T1 to T4 in the uppermost stage and the rightmost row shown by the broken lines in FIG. 7A). (T8, T12 and T16 are group G2) usually have a smaller power generation output than the wind turbine T included in the group G1 due to the influence of the wake, that is, the wake of the front wind turbine T. Therefore, in the low resolution mode shown in FIG. 7A, each wind turbine T in the group G1 located on the windward side is controlled using the same control parameters (for example, θ k1 ) in the same group G1 and is leeward. Each wind turbine T in the group G2 located on the side may also be configured to be controlled using the same control parameter (for example, θ k2) in the group G2.
The grouping is not limited to the above-mentioned groups G1 and G2, and various patterns may be possible. For example, in FIG. 7A, for the wind blowing from the left, the group including at least the leftmost wind turbines T1, T5, T9 and T13 is designated as the upstream group G1, and the rightmost column wind turbines T4, T8, The group including at least T12 and T16 may be the downstream group G2. Further, they may be grouped by other patterns.
一方、図7(b)に示す高解像度モードでは、全風車T(T1〜T16)のそれぞれが制御対象であり、各々の風車T1〜T16について、個別に独立した制御パラメータを用いて制御するように構成されてもよい。 On the other hand, in the high resolution mode shown in FIG. 7B, each of the wind turbines T (T1 to T16) is a control target, and each wind turbine T1 to T16 is controlled by using independent control parameters individually. It may be configured in.
以上を踏まえ、例えば、上述した風車T1〜T16を制御対象として、風上側のグループG1と風下側のグループG2とにグループ分けして行われる低解像度モードでの処理について説明する。
幾つかの実施形態において、低解像度モードにおけるランダム変動をΔk1とし、高解像度モードにおけるランダム変動をΔk2とする。幾つかの実施形態において、Δk2は各要素が独立したランダム変数である。一方、低解像度モードにおけるΔk1の要素は、例えば、Δk11とΔk12の2つのみとなる。これは、各グループ(図7(a)に破線で示す)内の風車Tでは同一の制御設定を用いて制御されるからである。図7(a)の各風車T1〜T16における摂動Δk1は順に以下の式(1)のようになる。
Based on the above, for example, processing in the low resolution mode performed by grouping the above-mentioned wind turbines T1 to T16 into a group G1 on the leeward side and a group G2 on the leeward side will be described.
In some embodiments, the random variation in the low resolution mode is Δk1 and the random variation in the high resolution mode is Δk2 . In some embodiments, Δk2 is a random variable in which each element is independent. On the other hand, there are only two elements of Δ k1 in the low resolution mode, for example, Δ k11 and Δ k12. This is because the wind turbines T in each group (shown by the broken line in FIG. 7A) are controlled using the same control settings. Figure 7 perturbation delta k1 in the wind turbine T1~T16 of (a) is represented by the following formula (1) in order.
[数1]
Δk1 =[Δk11 , Δk11 ,Δk11 ,Δk11 ,Δk12 ,Δk12 ,Δk12 ,Δk11 ,Δk12 ,Δk12 ,Δk12 ,Δk11 ,Δk12 ,Δk12, Δk12 ,Δk11]T ・・・(1)
[Number 1]
Δ k1 = [Δ k11, Δ k11, Δ k11, Δ k11, Δ k12, Δ k12, Δ k12, Δ k11, Δ k12, Δ k12, Δ k12, Δ k11, Δ k12, Δ k12, Δ k12 k11 ] T ... (1)
このとき、図8に示すように、例えば、制御設定は式(2)で表され、評価値Lは式(3)で表され、制御設定の更新アルゴリズムはそれぞれ式(4)〜(6)で表されるように設定されてもよい。
ここで、ak1、ak2、ck1、ck2はそれぞれゲインであり、Δk1、Δk2はそれぞれ無次元のランダム変数からなる摂動である。
つまり、幾つかの実施形態では、SPSAにおけるΔkに代えてΔk1又はΔk2を用いる従来のMR−SPSAと異なり、SPSAにおけるΔkに代えてΔk1及びΔk2を同時に用いて最適化制御が行われる。
At this time, as shown in FIG. 8, for example, the control setting is represented by the formula (2), the evaluation value L is represented by the formula (3), and the control setting update algorithms are represented by the formulas (4) to (6), respectively. It may be set as represented by.
Here, a k1 , a k2 , c k1 , and c k2 are gains, respectively, and Δ k1 and Δ k2 are perturbations consisting of dimensionless random variables, respectively.
In other words, in some embodiments, unlike the conventional MR-SPSA using delta k1 or delta k2 instead of delta k in SPSA, simultaneously optimizing the control with the delta k1 and delta k2 instead of delta k in SPSA Is done.
幾つかの実施形態では、上記の最適化制御により、例えば、図5に太線で示すように、ウィンドファーム1の全体出力について、最適化されるまでの時間が従来のSPSAやMR−SPSAと比較してより一層短縮される。これは、上述した幾つかの実施形態では、低解像度モードと高解像度モードとを常に併用して運転されるため、低解像度モードと高解像度モードとの切換タイミングを考慮する必要がなく、風の変化に対して常に最適な摂動が与えられる制御が行われることによるものである。
なお、風の変化が少なく定常状態が長時間確保される場合の高解像度モードでは、ある一定の風況条件において制御ループを繰り返し実行して最適な制御設定となるまで収束させることが望ましいが、実際のウィンドファーム1では、風が時々刻々と変化するため、必ずしも高解像度モードで最適な制御設定まで収束させる必要がない。むしろ、刻々と変化する風に常に追従しながら、可能な限り最適な制御設定に近い設定状態において常に運用することで、ウィンドファーム1全体として発電の総出力を最適化することができる。
In some embodiments, due to the above optimization control, for example, as shown by the thick line in FIG. 5, the time until the overall output of the
In the high resolution mode when there is little change in the wind and the steady state is secured for a long time, it is desirable to repeatedly execute the control loop under certain wind conditions to converge until the optimum control setting is obtained. In the
続いて、上述した構成により、幾つかの実施形態において実現されるウィンドファーム1の運転方法すなわち、ウィンドファーム・コントローラ10が第1出力最適化プログラム16を実行することで実現される出力最適化制御(出力最適化処理)について説明する。なお、以下の説明では、ウィンドファーム・コントローラ10が第1出力最適化プログラム16を実行することで行われる処理内容がすなわちウィンドファーム1の運転方法となる。
Subsequently, according to the above-described configuration, the operation method of the
幾つかの実施形態において、複数の風車Tを含むウィンドファーム1のウィンドファーム・コントローラ10は、ROM13に格納された第1出力最適化プログラム16を読み出してRAM12に展開し、これを実行することにより、例えば、図9に示すように、最適化対象の風車Tの各々の制御設定θkに摂動Δkを与える処理を実行する(ステップS1)。第1出力最適化プログラム16は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることで、最適化対象の風車Tの各々の制御設定に摂動を与えるための摂動付与部として機能する。次に、ウィンドファーム・コントローラ10は、上記摂動Δkを与えた後で、最適化対象とされた風車Tの総出力を少なくとも含む評価値Lを求める処理を実行する(ステップS2)。出力最適化プログラム16は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることにより、摂動を与えた後、最適化対象の風車Tの総出力を少なくとも含む評価値Lを求めるための評価値算出部として機能する。そして、ウィンドファーム・コントローラ10は、評価値Lの勾配に基づいて、最適化対象の風車Tの各々について制御設定θkを更新(ステップS3)する処理を実行してもよい。これにより、制御設定θkが更新されてθk+1となる。出力最適化プログラム16は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることにより、評価値Lの勾配に基づいて、最適化対象の風車Tの各々について制御設定θkを更新するための更新部として機能する。
In some embodiments, the
幾つかの実施形態において、上記の摂動Δkを与える工程(ステップS1)では、例えば、図10に示すように、低解像度モードに対応するM個のグループのそれぞれについて各グループに属する風車Tの制御設定θkに対して与えるべき第1摂動成分Δk1を設定してもよい(ステップS11)。また、高解像度モードに対応するN個(但し、N>M)のグループのそれぞれについて各グループに属する風車Tの制御設定θkに対して与えるべき第2摂動成分Δk2を設定してもよい(ステップS12)。そして、少なくとも第1摂動成分Δk1および第2摂動成分Δk2を含む摂動を各々の風車Tに与えてもよい(ステップS13)。上述した幾つかの実施形態では、例えば、M=2(グループG1,G2)であり、N=16(ウィンドファーム1内の風車Tの総数)としてもよい。 In some embodiments, step (step S1) perturbing delta k above, for example, as shown in FIG. 10, for each of the M groups corresponding to the low resolution mode of the wind turbine T that belong to each group The first perturbation component Δ k1 to be given to the control setting θ k may be set (step S11). Further, the second perturbation component Δ k2 to be given to the control setting θ k of the wind turbine T belonging to each group may be set for each of the N groups (where N> M) corresponding to the high resolution mode. (Step S12). Then, each wind turbine T may be given a perturbation including at least the first perturbation component Δ k1 and the second perturbation component Δ k2 (step S13). In some of the above-described embodiments, for example, M = 2 (groups G1, G2) and N = 16 (total number of wind turbines T in the wind farm 1) may be set.
上記の構成では、低解像度モードに対応する第1摂動成分Δk1と、高解像度モードに対応する第2摂動成分Δk2との両方を含む摂動が常時、ウィンドファーム1に含まれる風車Tの各々に与えられる。そして、その後に求められた評価値Lの勾配に基づき、最適化対象の風車Tの各々について制御設定θkが更新される。これにより、個々の風車Tが、例えば、風向や風速の変化に対してウィンドファーム1全体として即効性のある低解像度モードでの大まかな対応と、個々の風車Tの位置における最適な制御設定θkに微修正する高解像度モードでの詳細な対応とを切り替えることなく並列的に行うことができるため、ウィンドファーム1全体として常時最適な応答を行うように運転することができる。したがって、第1摂動成分Δk1及び第2摂動成分Δk2の何れか一方の摂動を各々の風車Tに与えていた従来のウィンドファーム(例えば、図5に示すSPSAやMR−SPSAを用いたウィンドファーム)に比べて、風の変動により各風車Tの最適な制御設定θkが変化した場合でも、新しい最適な制御設定θk+nに短時間で到達することができる。また、低解像度モードにおけるグループ分けの対象や高解像度モードでの最適化対象には全ての風車Tが含まれるため、一台ずつ制御設定を行っていた従来のウィンドファームに比べて、ウィンドファーム1全体の総発電出力を短時間に改善することができる。さらに、既設のウィンドファームに対してこのウィンドファームの制御装置10を追加適用することにより、小規模の改造又はアップデートで効果的にウィンドファーム1の出力最適化を実現することができる。
In the above configuration, each of the wind turbines T in which the
幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、上述した種々の最適化処理を行うに際して、さらに、各風車T間の離隔距離Dと風速Vとに基づき、風上側風車Tの後流が風下側風車Tに到達するまでの遅れ時間tを考慮し、この遅れ時間tを風下側風車Tの制御設定に反映させる処理を実行する。
In some embodiments, the
各風車T間の離隔距離Dと風速Vとを考慮する際には、風車Tの設置位置に関する設置情報、各風車Tで計測された風速情報及び風向情報等を用いる。幾つかの実施形態では、各風車Tに固有の特性を表す風車特性係数を含んでもよい。
ここで使われる風速情報は、風車Tに対する流入風速ではなく、後流風速であることが望ましい。
後流風速は、例えば、風上側風車Tのナセル112に設けられた風向・風速計(風向センサ31及び風速センサ32)により計測された風速を用いてもよいし、風下側風車Tの前方に設けられたライダー(LIDAR)により計測された風速を用いてもよい。幾つかの実施形態では、風上側風車Tへの流入風速、該風上側風車Tのピッチ角、および、該風上側風車Tに固有の風車特性係数を用いた演算処理により得られた風速を用いてもよい。
When considering the separation distance D and the wind speed V between the wind turbines T, the installation information regarding the installation position of the wind turbines T, the wind speed information and the wind direction information measured by each wind turbine T, and the like are used. In some embodiments, a wind turbine characteristic coefficient representing a characteristic unique to each wind turbine T may be included.
It is desirable that the wind speed information used here is not the inflow wind speed with respect to the wind turbine T but the wake wind speed.
As the wake wind speed, for example, the wind speed measured by the wind direction / anemometer (
図11を参照し、時刻t=t1において風車T1に流入する風速をV1とする。この情報に基づいて最適化された制御設定は、時刻t=t1において風車T1にとって最適であるが、風車T1の制御設定を変更した影響が風車T2以降に伝わるには時間遅れがあるため、風車T2以降の風車Tにとっては必ずしも最適でない可能性がある。したがって、風車T2、T3・・・の制御設定を、時刻t=t1において変更することは望ましくない。 With reference to FIG. 11, let V1 be the wind speed flowing into the wind turbine T1 at time t = t1. The control setting optimized based on this information is optimal for the wind turbine T1 at time t = t1, but there is a time delay for the effect of changing the control setting of the wind turbine T1 to be transmitted to the wind turbine T2 and thereafter. It may not always be optimal for the wind turbine T after T2. Therefore, it is not desirable to change the control settings of the wind turbines T2, T3 ... At time t = t1.
幾つかの実施形態において、風車T1の制御設定を最適化された制御設定に変更した後の風車T1の後流風速をV2とすると、風車T1の制御設定の変更の影響が風車T2に到達するまでの遅れ時間はt=D2/V2である。したがって、風車T2の制御設定変更は、時刻t=t1+D1/V2であることが望ましい。同様に、風車T3の制御設定変更は、時刻t=t1+D1/V2+D2/V3であることが望ましく、それ以降の風車T4〜Tnについても同様である。また、V2、V3・・・は時々刻々変化することから、この変化を考慮することが更に望ましい。 In some embodiments, if the wake wind speed of the wind turbine T1 after changing the control setting of the wind turbine T1 to the optimized control setting is V2, the influence of the change of the control setting of the wind turbine T1 reaches the wind turbine T2. The delay time until is t = D2 / V2. Therefore, it is desirable that the control setting change of the wind turbine T2 is time t = t1 + D1 / V2. Similarly, it is desirable that the control setting change of the wind turbine T3 is at time t = t1 + D1 / V2 + D2 / V3, and the same applies to the wind turbines T4 to Tn after that. Further, since V2, V3 ... Change from moment to moment, it is more desirable to consider this change.
幾つかの実施形態では、最適化して得られた制御設定(例えば、各風車T間の風速比)を各風車Tへ指令する際に、風車T間の離隔距離Dと風速Vとを考慮し、前方風車Tの制御設定の変化による影響が到達するまで、後方風車Tは、前回の指令値を保持し、前方風車Tの制御設定変更の影響が到達した後に、制御設定の変更を行ってもよい。 In some embodiments, the separation distance D and the wind speed V between the wind turbines T are taken into consideration when instructing each wind turbine T to control the optimized control settings (for example, the wind speed ratio between the wind turbines T). , The rear wind turbine T retains the previous command value until the influence of the change in the control setting of the front wind turbine T is reached, and after the influence of the change in the control setting of the front wind turbine T is reached, the control setting is changed. May be good.
続いて、上述した構成により、幾つかの実施形態において実現されるウィンドファーム1の運転方法すなわち、ウィンドファーム・コントローラ10が第2出力最適化プログラム17を実行することで実現される上記の時間遅れを考慮した出力最適化制御(出力最適化処理)について説明する。なお、以下の説明では、ウィンドファーム・コントローラ10が第2出力最適化プログラム17を実行することで行われる処理内容がすなわちウィンドファーム1の運転方法となる。
Subsequently, according to the above-described configuration, the operation method of the
幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、ROM13に格納された第2出力最適化プログラム17を読み出してRAM12に展開し、これを実行することにより、例えば、図12に示すように、最適化対象の風車Tのうち少なくとも一つの設定変更風車Tの制御設定を変更してもよい(ステップS101)。第2出力最適化プログラム17は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることで、最適化対象の風車Tのうち少なくとも一つの設定変更風車Tの制御設定を変更するための設定変更部として機能する。次に、ウィンドファーム・コントローラ10は、最適化対象の風車Tのうち各々の設定変更風車Tよりも下流側に位置する1以上の風下側風車Tの各々について、設定変更風車Tの制御設定の変更の影響が風下側風車Tに到達するまでの遅れ時間を算出してもよい(ステップS102)。第2出力最適化プログラム17は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることで、最適化対象の風車Tのうち各々の設定変更風車Tよりも下流側に位置する1以上の風下側風車Tの各々について、設定変更風車Tの制御設定の変更の影響が風下側風車Tに到達するまでの遅れ時間を算出するための遅れ時間算出部として機能する。次に、ウィンドファーム・コントローラ10は、最適化対象の風車Tの総出力を少なくとも含む評価値を求めてもよい(ステップS103)。第2出力最適化プログラム17は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることで、最適化対象の風車Tの総出力を少なくとも含む評価値Lを求めるための評価値算出部として機能する。次に、ウィンドファーム・コントローラ10は、評価値Lに基づいて、最適化対象の風車Tのうち1以上の風車Tについて制御設定を更新してもよい(ステップS104)。第2出力最適化プログラム17は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることで、評価値Lに基づいて、最適化対象の風車Tのうち1以上の風車Tについて制御設定を更新する設定更新部として機能する。
幾つかの実施形態では、ウィンドファーム・コントローラ10は、評価値Lを求めるステップにおいて、設定変更風車Tの制御設定の変更時点から遅れ時間tを経過した後の風下側風車Tの各々の出力を用いて最適化対象の風車Tの総出力を算出し、該総出力の算出結果から評価値Lを求めてもよい。
In some embodiments, the
In some embodiments, the
上記の構成によれば、最適化対象の風車Tのうち設定変更風車Tの制御設定が変更されると、設定変更風車Tの下流側に位置する1以上の風下側風車Tの各々について、設定変更風車Tに加えられた設定変更の影響が各々の風下側風車Tに到達するまでの遅れ時間tが算出される。また、設定変更風車Tの制御設定の変更時点から遅れ時間tを経過した後における風下側風車Tの各々の出力を用いて最適化対象の風車Tの総出力が算出され、該総出力の算出結果に基づいて評価値Lが求められる。そして、求められた評価値Lに基づいて、最適化対象の風車Tのうち1以上の風車Tについて制御設定が更新される。したがって、上流側風車Tに加えられた設定変更の影響が、下流側風車Tに到達するタイミングにおける風下側風車Tの出力を考慮して求められた評価値Lに基づいて該下流側風車Tの制御設定が変更されるため、ウィンドファーム1の実情に則したより適切な評価値Lを得ることができる。これにより、上流側風車Tに加えた設定変更による下流側風車Tへの影響を適切に考慮しながら、ウィンドファーム1全体の発電総出力の最適化目標を設定することが可能となる。さらに、既設のウィンドファームに対してこのようなウィンドファーム・コントローラ10を追加適用することにより、小規模の改造で効果的にウィンドファーム1の出力最適化を実現することができる。
According to the above configuration, when the control setting of the setting change wind turbine T among the wind turbines T to be optimized is changed, the setting is set for each of one or more leeward wind turbines T located on the downstream side of the setting change wind turbine T. The delay time t until the effect of the setting change applied to the changed wind turbine T reaches each leeward wind turbine T is calculated. Further, the total output of the wind turbine T to be optimized is calculated by using each output of the leeward wind turbine T after the delay time t has elapsed from the time when the control setting of the setting change wind turbine T is changed, and the total output is calculated. The evaluation value L is obtained based on the result. Then, based on the obtained evaluation value L, the control settings are updated for one or more of the wind turbines T to be optimized. Therefore, the influence of the setting change applied to the upstream side wind turbine T is based on the evaluation value L obtained in consideration of the output of the leeward side wind turbine T at the timing of reaching the downstream side wind turbine T. Since the control setting is changed, a more appropriate evaluation value L according to the actual situation of the
図13に示すように、いくつかの実施形態において、少なくとも一つの設定変更風車Tは、第1設定変更風車T(例えば、風車T1)と、第1設定変更風車Tよりも下流側に位置する第2設定変更風車T(例えば、風車T2)とを含んでもよい。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、制御設定を変更するステップ(ステップS101)では、第1設定変更風車Tの制御設定の変更の影響が第2設定変更風車Tに到達するまで、第2設定変更風車Tの制御設定の前回値を保持し(ステップS111)、第1設定変更風車Tの制御設定の変更の影響が第2設定変更風車Tに到達したとき(例えば、時刻t=t1+D1/V2)、第2設定変更風車Tの制御設定を変更してもよい(ステップS112)。
As shown in FIG. 13, in some embodiments, at least one setting change wind turbine T is located downstream of the first setting change wind turbine T (for example, the wind turbine T1) and the first setting change wind turbine T. A second setting change wind turbine T (for example, wind turbine T2) may be included. In some embodiments, in the step of changing the control setting (step S101), the
上記の構成によれば、第1設定変更風車Tにおける制御設定の変更の影響が、該第1設定変更風車Tよりも風向の下流側に位置する第2設定変更風車Tに到達するまで、第2設定変更風車Tでは前回の制御設定値が保持される。つまり、第1設定変更風車Tにおける制御設定の変更の影響が第2設定変更風車Tに到達するまでの遅れ時間tが経過する前には第2設定変更風車Tの制御設定が変更されることがなく、上記遅れ時間tが経過した後に第2設定変更風車Tの制御設定が変更される。したがって、第1設定変更風車Tに対する制御設定の変更の影響に対して、第2設定変更風車Tでは適切なタイミングで制御設定を変更することができる。これにより、ウィンドファーム1全体の発電総出力の最適化を図ることができる。
According to the above configuration, until the influence of the change of the control setting in the first setting change wind turbine T reaches the second setting change wind turbine T located on the downstream side of the wind direction from the first setting change wind turbine T. 2 Setting change In the wind turbine T, the previous control setting value is retained. That is, the control setting of the second setting change wind turbine T is changed before the delay time t until the influence of the change of the control setting in the first setting change wind turbine T reaches the second setting change wind turbine T elapses. The control setting of the second setting change wind turbine T is changed after the delay time t has elapsed. Therefore, the control setting can be changed at an appropriate timing in the second setting change wind turbine T with respect to the influence of the change of the control setting on the first setting change wind turbine T. As a result, the total power generation output of the
いくつかの実施形態において、遅れ時間tは、設定変更風車Tと下流側風車Tとの間の距離Dと、設定変更風車Tの下流側の風速V(後流風速)と、に基づいて算出されてもよい。このようにすれば、設定変更風車Tの制御設定が変更されたことによる影響が下流側風車Tに到達するまでの遅れ時間tを算出する際の精度をより適切なものとすることができる。これにより、ウィンドファーム1全体の発電総出力の最適化を図ることができる。
In some embodiments, the delay time t is calculated based on the distance D between the setting change wind turbine T and the downstream side wind turbine T and the wind speed V (backflow wind speed) on the downstream side of the setting change wind turbine T. May be done. In this way, the accuracy in calculating the delay time t until the influence of the change in the control setting of the setting change wind turbine T reaches the downstream side wind turbine T can be made more appropriate. As a result, the total power generation output of the
いくつかの実施形態において、制御設定は、各々の風車Tの発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも1つを含んでもよい。このようにすれば、各々の風車Tの発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも1つを含む制御設定の変更による影響が下流側風車Tに到達するまでの遅れ時間tを適切に考慮しながら、ウィンドファーム1全体の発電総出力の最適化を図ることができる。
In some embodiments, the control settings may include at least one of the power generation output commands, pitch angle commands or directional commands for each wind turbine T. In this way, the delay time t until the influence of the change of the control setting including at least one of the power generation output command, the pitch angle command, or the directional command of each wind turbine T reaches the downstream wind turbine T is appropriately considered. At the same time, the total power generation output of the
上述した幾つかの実施形態によれば、複数の風車Tと、これら複数の風車Tを制御するウィンドファーム・コントローラ10と、を備えたウィンドファーム1が実現される。すなわち、上流側風車Tに加えた設定変更による下流側風車Tへの影響の遅れ時間tを適切に考慮しながら、ウィンドファーム1全体の発電総出力の最適化目標を設定することが可能となる。
According to some of the above-described embodiments, the
幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、風力発電機を最適化目標に従って最適化する際に、風車T間の離隔距離Dと風速Vとを考慮し、前方風車Tの制御設定の変化による影響が到達した後に、最適化目標(評価関数値L)の評価を開始してもよい。
具体的には、時刻t=t1において風車T1に流入する風速をV1とし、時刻t=t1において風車T1に対して最適な制御設定を行ったとする。風車T1が制御設定を変更した影響が風車T2以降に伝わるには時間遅れがあるため、一定の時間は風車T2の制御設定は新たに求めた最適な制御設定へ変更することは望ましくない。このため更に、最適化目標(評価関数Lの値)の算出も、一定の時間を置いた後に開始することが望ましい。
In some embodiments, the
Specifically, it is assumed that the wind speed flowing into the wind turbine T1 at time t = t1 is V1, and the optimum control setting is made for the wind turbine T1 at time t = t1. Since there is a time delay for the effect of changing the control setting of the wind turbine T1 to be transmitted to the wind turbine T2 and thereafter, it is not desirable to change the control setting of the wind turbine T2 to the newly obtained optimum control setting for a certain period of time. Therefore, it is desirable to start the calculation of the optimization target (value of the evaluation function L) after a certain period of time.
幾つかの実施形態において、風車T1の制御設定を最適化された制御設定へ変更した後の風車T1の後流風速をV2とすると、風車T2の最適化目標(評価関数値)算出開始は、時刻t=t1+D1/V2であることが望ましい。同様に、風車T3の最適化目標(評価関数値)算出開始は、時刻t=t1+D1/V2+D2/V3であることが望ましく、それ以降の風車T4〜Tnについても同様である。また、V2、V3・・・は時々刻々変化することから、この変化を考慮することが更に望ましい。
幾つかの実施形態において、最適化目標(評価関数Lの値)としては、各風車の発電出力(P1, P2, P3, ・・・)の時間平均を合計した平均総出力などを用いてもよい。
上記の構成とすれば、上流風車Tの制御設定変更の影響が下流風車Tへ伝わるまでの伝達遅れ(遅れ時間t)を考慮することで、最適化目標(評価関数Lの値)の算出が適性化される。これにより、各風車Tの制御設定が最適化され、ウィンドファーム1の総発電出力を改善することができる。
In some embodiments, assuming that the wake wind speed of the wind turbine T1 after changing the control setting of the wind turbine T1 to the optimized control setting is V2, the start of calculation of the optimization target (evaluation function value) of the wind turbine T2 is It is desirable that the time t = t1 + D1 / V2. Similarly, it is desirable that the optimization target (evaluation function value) calculation start of the wind turbine T3 is at time t = t1 + D1 / V2 + D2 / V3, and the same applies to the wind turbines T4 to Tn after that. Further, since V2, V3 ... Change from moment to moment, it is more desirable to consider this change.
In some embodiments, as the optimization target (value of the evaluation function L), the average total output obtained by summing the time averages of the power generation outputs (P1, P2, P3, ...) Of each wind turbine may be used. Good.
With the above configuration, the optimization target (value of the evaluation function L) can be calculated by considering the transmission delay (delay time t) until the effect of the control setting change of the upstream wind turbine T is transmitted to the downstream wind turbine T. Be optimized. As a result, the control settings of each wind turbine T are optimized, and the total power generation output of the
幾つかの実施形態において、ローカル制御装置LCは、各々の風車Tのオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の風車Tのカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うように構成されていてもよい。
具体的には、幾つかの実施形態において、ローカル制御装置LCは、ROM53に格納された安全制御プログラム55を読み出してRAM52に展開し、これを実行することにより、例えば、図14に示すように、各々の風車Tのオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の風車Tのカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行ってもよい(ステップS201)。安全制御プログラム55は、ウィンドファーム・コントローラ10に上記の処理を実現させることで安全制御部として機能してもよい。
In some embodiments, the local controller LC controls to prevent at least one of the overspeed or overpower of each wind turbine T, or at least one control of the cutout control of each wind turbine T. It may be configured.
Specifically, in some embodiments, the local controller LC reads the
幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、複数の風車Tの最適化処理を行うとともに、最適化処理の結果に基づいて各々の風車Tのピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを各々のローカル制御装置LCに与えるように構成されていてもよい。
具体的には、幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、複数の風車Tの最適化処理を行ってもよい(ステップS202)。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、最適化処理の結果に基づいて各々の風車Tのピッチ角、出力、方位角又は風向偏差の少なくとも一つの制限値を各々のローカル制御装置LCに与えてもよい(ステップS203)。
幾つかの実施形態において、ローカル制御装置LCは、ステップS203でウィンドファーム・コントローラ10から与えられた制限値に基づき、各風車Tのピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一方を更新する処理を実行してもよい(ステップS204)。
In some embodiments, the
Specifically, in some embodiments, the
In some embodiments, the local controller LC relates to a limit value relating to the pitch angle or output of each wind turbine T, or an azimuth angle or wind direction deviation, based on the limit value given by the
上記のように構成すれば、複数の風車Tに対応付けてそれぞれ設けられた複数のローカル制御装置LCにより、各風車Tのオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各風車Tのカットアウト制御のうち少なくとも一方の制御が行われる。また、ウィンドファーム・コントローラ10により、複数の風車Tの最適化処理が行われるとともに、該最適化処理の結果に基づいて各風車Tのピッチ角又は出力に関する制限値、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも1つが各ローカル制御装置LCに与えられる。つまり、ウィンドファーム・コントローラ10から各ローカル制御装置LCに対して、各風車Tのピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち1以上が与えられる。これにより、既設のウィンドファームに対して各ローカル制御装置LCの機能を変更することなく発電出力を最適化するウィンドファーム・コントローラ10を追加設置することができる。したがって、既設のウィンドファームにおける各風車Tの安全性に影響を与えずに、各風車Tの最適化処理を通じてウィンドファーム1の総発電出力を改善することができる。
According to the above configuration, control for preventing at least one of overspeed or overpower of each wind turbine T by a plurality of local control devices LC provided in association with the plurality of wind turbines T, or each wind turbine T. At least one of the cutout controls of is performed. Further, the
幾つかの実施形態において、各々のローカル制御装置LCは、各々の風車Tの運転データの一次処理を行い、該一次処理の結果をウィンドファーム・コントローラ10に送るように構成されてもよい。具体的には、幾つかの実施形態において、各々のローカル制御装置LCは、例えば、図15に示すように、各々の風車Tの運転データの一次処理を行い(ステップS205)、該一次処理の結果をウィンドファーム・コントローラ10に送ってもよい(ステップS206)。このようにすれば、各風車Tの運転データの一次処理が各々のローカル制御装置LCで行われ、該一次処理の結果がウィンドファーム・コントローラ10に送られる。したがって、複数のローカル制御装置LCに接続されるウィンドファーム・コントローラ10において各風車Tの運転データの一次処理を行う必要がない。これにより、ウィンドファーム・コントローラ10における演算負荷を低減することができるため、最適化処理を円滑に行うことができる。
In some embodiments, each local controller LC may be configured to perform a primary process of operating data for each wind turbine T and send the result of the primary process to the
いくつかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、複数の風車Tの出力を含む運転データの一次処理を開始するように複数のローカル制御装置LCにデータ処理開始指令を送るためのデータ処理開始指令部(図示省略)を含んでもよく、各々のローカル制御装置LCは、データ処理開始指令部から送信されたデータ処理開始指令に基づき、各々の風車Tの運転データの一次処理を行い、一次処理の結果をウィンドファーム・コントローラ10に送るように構成されてもよい。
具体的には、幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、例えば、図15に示すように、複数の風車Tの出力を含む運転データの一次処理を開始するように複数のローカル制御装置LCにデータ処理開始指令を送ってもよい(ステップS211)。各々のローカル制御装置LCは、ウィンドファーム・コントローラ10から送信されたデータ処理開始指令に応じて、各々の風車Tの運転データの一次処理を行い(ステップS212)、該一次処理の結果をウィンドファーム・コントローラ10に送ってもよい(ステップS213)。このようにすれば、データ処理開始指令部としてのウィンドファーム・コントローラ10により送信されたデータ処理開始指令に応じて、各ローカル制御装置LCが、複数の風車Tの出力を含む運転データの一次処理を行い、該一次処理の結果が各ローカル制御装置LCからウィンドファーム・コントローラ10に送信される。これにより、ウィンドファーム・コントローラ10の操作者は、必要に応じて必要なタイミングで各風車Tの運転データを収集することができるとともに、収集した一次処理の結果に基づき、例えば、各風車Tのピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち少なくとも一方を各ローカル制御装置LCに送信することができる。
In some embodiments, the
Specifically, in some embodiments, the
いくつかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、最適化処理を行うステップ(ステップS202参照)において、例えば、上述した図12に示したように、最適化対象の風車Tのうち少なくとも一つの設定変更風車Tの制御設定を変更し(ステップS101参照)、最適化対象の風車Tのうち各々の設定変更風車Tよりも下流側に位置する1以上の風下側風車Tの各々について、設定変更風車Tの制御設定の変更の影響が風下側風車に到達するまでの遅れ時間tを算出し(ステップS102参照)、最適化対象の風車Tの総出力を少なくとも含む評価値Lを求め(ステップS103参照)、評価値Lに基づいて、最適化対象の風車Tのうち1以上の風車Tについて制御設定を更新してもよい(ステップS104参照)。
幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ10は、例えば、上述した図13に示したように、評価値Lを求める際(ステップS103参照)、設定変更風車Tの制御設定の変更時点から遅れ時間tを経過した後の風下側風車Tの各々の出力を用いて最適化対象の風車Tの総出力を算出し(ステップS111参照)、該総出力の算出結果から評価値Lを求めてもよい(ステップS112参照)。
In some embodiments, the
In some embodiments, the
以上説明した幾つかの実施形態によれば、ウィンドファーム・コントローラ10は、複数のローカル制御装置LCからの情報収集を行うSCADAサーバ4とは別の制御装置として、ネットワークハブ3を介して複数のローカル制御装置LCにそれぞれ接続される。つまり、SCADAサーバ4とは別にウィンドファーム・コントローラ10を設けることにより、既設のウィンドファームにおける複数の風車Tにそれぞれ対応する複数のローカル制御装置LC、SCADAサーバ4及びこれらの接続を集中的に中継するネットワークハブ3の機能を変更することなく、ネットワークハブ3にウィンドファーム・コントローラ10を追加設置するという簡易な構成で、既設のウィンドファームの運転を最適化することができる。
According to some of the embodiments described above, the
なお、上述した幾つかの実施形態に係るウィンドファーム・コントローラ10は、複数の情報処理装置を備えてもよい。これらの情報処理装置は、それらの各処理を分散して行ってもよい。
また、上述した幾つかの実施形態の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、上述した種々の処理を行ってもよい。
The
Further, by recording a program for executing each process of some of the above-described embodiments on a computer-readable recording medium, and causing the computer system to read and execute the program recorded on the recording medium, the program is executed. The various processes described above may be performed.
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)や周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、WWW(World Wide Web)システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read−only Memory)、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD(Compact Disc)−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。 The "computer system" referred to here may include hardware such as an OS (Operating System) and peripheral devices. Further, the "computer system" includes a homepage providing environment (or display environment) when using a WWW (World Wide Web) system. The "computer-readable recording medium" is a flexible disk, a photomagnetic disk, a ROM (Read-only Memory), a writable non-volatile memory such as a flash memory, and a portable CD (Compact Disc) -ROM or the like. A storage device such as a medium or a hard disk built in a computer system.
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。 Furthermore, the "computer-readable recording medium" is a volatile memory inside a computer system that serves as a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line (for example, DRAM (Dynamic)). It also includes those that hold the program for a certain period of time, such as Random Access Memory)). Further, the program may be transmitted from a computer system in which this program is stored in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the "transmission medium" for transmitting a program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. Further, the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions. Further, it may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-mentioned function in combination with a program already recorded in the computer system.
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a combination of these embodiments.
1 ウィンドファーム
2 信号線
3 ネットワークハブ
4 SCADAサーバ(中央制御ユニット)
10 ウィンドファーム・コントローラ(ウィンドファームの制御装置)
11 CPU
12 RAM
13 ROM
14 バス
15 出力算出プログラム
16 第1出力最適化プログラム(運転制御プログラム/摂動付与部/評価値算出部/更新部)
17 第2出力最適化プログラム(運転制御プログラム/設定変更部/遅れ時間算出部/評価値算出部/設定更新部)
18 データベース
21 ヨーモータ
22 ヨーブレーキ駆動アクチュエータ
23 ピッチ駆動アクチュエータ
24 ピッチブレーキ駆動アクチュエータ
31 風向センサ
32 風速センサ
33 荷重センサ
40 コントローラ
41 プラント(制御対象)
42 コントロール目標
43 最適化ツール
51 CPU
52 RAM
53 ROM
54 バス
55 安全制御プログラム(安全制御部)
102 ブレード
104 ハブ
105 ロータ(回転翼)
106 主軸
107 主軸軸受
108 ドライブトレイン
109 出力軸
110 発電機
112 ナセル
114 ナセル台板
116 タワー
118 ヨー旋回軸受
119 ヨー旋回機構
T,T1〜Tn 風車
LC1〜LCn ローカル制御装置
1
10 Wind farm controller (wind farm controller)
11 CPU
12 RAM
13 ROM
14 Bus 15
17 Second output optimization program (operation control program / setting change unit / delay time calculation unit / evaluation value calculation unit / setting update unit)
18
42
52 RAM
53 ROM
54
102
106
Claims (11)
前記複数の風車に対してそれぞれ設けられ、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うための複数のローカル制御装置と、
前記複数の風車の総出力を増加させるための最適化処理を行うとともに、前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角に関する制限値又は出力に関する制限値を各々の前記ローカル制御装置に与えるように構成されたウィンドファーム制御装置と、
を備えることを特徴とするウィンドファーム。 With multiple windmills
A plurality of controls provided for each of the plurality of wind turbines to prevent at least one of overspeed or overpower of each of the wind turbines, or at least one control of cutout control of each of the wind turbines. With a local controller,
The optimization process for increasing the total output of the plurality of wind turbines is performed, and the limit value for the pitch angle of each of the wind turbines or the limit value for the output is set for each local control device based on the result of the optimization process. With a wind farm controller configured to give
A wind farm characterized by being equipped with.
前記中央制御ユニットと前記複数のローカル制御装置との間に設けられるネットワークハブと、
をさらに備え、
前記ウィンドファーム制御装置は、前記ネットワークハブを介して前記複数のローカル制御装置と通信可能に構成されたことを特徴とする請求項1に記載のウィンドファーム。 A central control unit for collecting information from at least the plurality of local control devices, and
A network hub provided between the central control unit and the plurality of local control devices,
With more
The wind farm according to claim 1, wherein the wind farm control device is configured to be able to communicate with the plurality of local control devices via the network hub.
前記複数の風車に対してそれぞれ設けられ、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うための複数のローカル制御装置と、
前記複数の風車の総出力を増加させるための最適化処理を行うとともに、前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを各々の前記ローカル制御装置に与えるように構成されたウィンドファーム制御装置と、
を備え、
各々の前記ローカル制御装置は、前記最適化処理に先行して行われるデータ処理である一次処理を、各々の前記風車の運転データに対して行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るように構成されたことを特徴とするウィンドファーム。 With multiple windmills
A plurality of controls provided for each of the plurality of wind turbines to prevent at least one of overspeed or overpower of each of the wind turbines, or at least one control of cutout control of each of the wind turbines. With a local controller,
An optimization process for increasing the total output of the plurality of wind turbines is performed, and a limit value regarding the pitch angle or output of each of the wind turbines, or a command regarding an azimuth angle or a wind direction deviation is performed based on the result of the optimization process. A wind farm controller configured to give at least one of the values to each said local controller.
With
Each of the local control devices performs a primary process, which is data processing performed prior to the optimization process, on the operation data of each of the wind turbines, and transfers the result of the primary process to the wind farm control device. characterized by being configured to send and to Lu Indofamu.
前記複数の風車に対してそれぞれ設けられ、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うための複数のローカル制御装置と、
前記複数の風車の最適化処理を行うとともに、前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを各々の前記ローカル制御装置に与えるように構成されたウィンドファーム制御装置と、
を備え、
前記ウィンドファーム制御装置は、
最適化対象の前記風車のうち少なくとも一つの設定変更風車の制御設定を変更するための設定変更部と、
最適化対象の前記風車のうち各々の前記設定変更風車よりも下流側に位置する1以上の風下側風車の各々について、前記設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記風下側風車に到達するまでの遅れ時間を算出するための遅れ時間算出部と、
前記最適化対象の前記風車の総出力を少なくとも含む評価値を求めるための評価値算出部と、
前記評価値に基づいて、前記最適化対象の前記風車のうち1以上の風車について制御設定を更新するための設定更新部と、
を含み、
前記評価値算出部は、前記設定変更風車の前記制御設定の変更時点から前記遅れ時間を経過した後の前記風下側風車の各々の出力を用いて前記最適化対象の前記風車の総出力を算出し、該総出力の算出結果から前記評価値を求める
ように構成されたことを特徴とするウィンドファーム。 With multiple windmills
A plurality of controls provided for each of the plurality of wind turbines to prevent at least one of overspeed or overpower of each of the wind turbines, or at least one control of cutout control of each of the wind turbines. With a local controller,
The optimization processing of the plurality of wind turbines is performed, and at least one of the limit value regarding the pitch angle or output of each of the wind turbines or the command value regarding the azimuth angle or wind direction deviation is set based on the result of the optimization processing. Wind farm controller configured to provide to said local controller of
With
The wind farm control device is
Setting change of at least one of the wind turbines to be optimized A setting change unit for changing the control setting of the wind turbine,
For each of the one or more leeward wind turbines located downstream of each of the setting change wind turbines among the optimization target wind turbines, the influence of the change of the control setting of the setting change wind turbine reaches the leeward side wind turbine. A delay time calculation unit for calculating the delay time until
An evaluation value calculation unit for obtaining an evaluation value including at least the total output of the wind turbine to be optimized, and an evaluation value calculation unit.
Based on the evaluation value, a setting update unit for updating control settings for one or more of the wind turbines to be optimized, and a setting update unit.
Including
The evaluation value calculation unit calculates the total output of the wind turbine to be optimized by using the output of each of the leeward wind turbines after the delay time has elapsed from the time when the control setting of the setting change wind turbine is changed. A wind farm characterized in that the evaluation value is obtained from the calculation result of the total output.
各々の前記ローカル制御装置は、各々の前記風車の前記運転データの前記一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るように構成された
ことを特徴とする請求項4に記載のウィンドファーム。 The wind farm control device causes the plurality of local control devices to start executing primary processing, which is data processing performed prior to the optimization processing, for operation data including outputs of the plurality of wind turbines. Includes a data processing start command unit for sending data processing start commands
According to claim 4, each of the local control devices is configured to perform the primary processing of the operation data of each of the wind turbines and send the result of the primary processing to the wind farm control device. The listed wind farm.
第1設定変更風車と、
前記第1設定変更風車よりも下流側に位置する第2設定変更風車と、
を含み、
前記設定変更部は、
前記第1設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記第2設定変更風車に到達するまで、前記第2設定変更風車の前記制御設定の前回値を保持し、
前記第1設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記第2設定変更風車に到達したとき、前記第2設定変更風車の前記制御設定を変更する
ように構成されたことを特徴とする請求項4又は5に記載のウィンドファーム。 The at least one setting change wind turbine is
The first setting change windmill and
The second setting change wind turbine located downstream of the first setting change wind turbine and
Including
The setting change part
Until the influence of the change of the control setting of the first setting change wind turbine reaches the second setting change wind turbine, the previous value of the control setting of the second setting change wind turbine is retained.
A claim characterized in that the control setting of the second setting change wind turbine is changed when the influence of the change of the control setting of the first setting change wind turbine reaches the second setting change wind turbine. Item 4. Wind farm according to item 4 or 5.
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うステップと、
前記ウィンドファーム制御装置により前記複数の風車の総出力を増加させるための最適化処理を行うステップと、
前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角に関する制限値又は出力に関する制限値を前記ウィンドファーム制御装置から各々の前記ローカル制御装置に与えるステップと、
を備えることを特徴とするウィンドファームの運転方法。 A method of operating a wind farm including a plurality of wind turbines, a plurality of local control devices provided for each of the plurality of wind turbines, and a wind farm control device for performing optimization processing of the plurality of wind turbines. ,
A step of controlling at least one of overspeed or overpower of each of the wind turbines or at least one control of cutout control of each of the wind turbines by each of the local control devices.
A step of performing optimization processing for increasing the total output of the plurality of wind turbines by the wind farm control device, and
A step of giving a limit value regarding the pitch angle or a limit value regarding the output of each of the wind turbines from the wind farm controller to each of the local controllers based on the result of the optimization process.
A method of operating a wind farm characterized by being equipped with.
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うステップと、
前記ウィンドファーム制御装置により前記複数の風車の総出力を増加させるための最適化処理を行うステップと、
前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを前記ウィンドファーム制御装置から各々の前記ローカル制御装置に与えるステップと、
を備え、
各々の前記ローカル制御装置により、前記最適化処理に先行して行われるデータ処理である一次処理を、各々の前記風車の運転データに対して行うステップと、
前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るステップと、を備えることを特徴とするウィンドファームの運転方法。 A method of operating a wind farm including a plurality of wind turbines, a plurality of local control devices provided for each of the plurality of wind turbines, and a wind farm control device for performing optimization processing of the plurality of wind turbines. ,
A step of controlling at least one of overspeed or overpower of each of the wind turbines or at least one control of cutout control of each of the wind turbines by each of the local control devices.
A step of performing optimization processing for increasing the total output of the plurality of wind turbines by the wind farm control device, and
Based on the result of the optimization process, at least one of the limit value regarding the pitch angle or output of each of the wind turbines or the command value regarding the azimuth angle or wind direction deviation is transferred from the wind farm controller to each local controller. Steps to give and
With
A step of performing primary processing, which is data processing prior to the optimization processing, on the operation data of each of the wind turbines by each of the local control devices.
Features and to roux Indofamu method of operating further comprising the steps of: sending a result of said primary treatment to the wind farm control system.
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うステップと、
前記ウィンドファーム制御装置により前記複数の風車の最適化処理を行うステップと、
前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを前記ウィンドファーム制御装置から各々の前記ローカル制御装置に与えるステップと、
を備え、
前記最適化処理を行うステップでは、
最適化対象の前記風車のうち少なくとも一つの設定変更風車の制御設定を変更し、
最適化対象の前記風車のうち各々の前記設定変更風車よりも下流側に位置する1以上の風下側風車の各々について、前記設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記風下側風車に到達するまでの遅れ時間を算出し、
前記最適化対象の前記風車の総出力を少なくとも含む評価値を求め、
前記評価値に基づいて、前記最適化対象の前記風車のうち1以上の風車について制御設定を更新するとともに、
前記評価値を求める際、前記設定変更風車の前記制御設定の変更時点から前記遅れ時間を経過した後の前記風下側風車の各々の出力を用いて前記最適化対象の前記風車の総出力を算出し、該総出力の算出結果から前記評価値を求める
ことを特徴とするウィンドファームの運転方法。 A method of operating a wind farm including a plurality of wind turbines, a plurality of local control devices provided for each of the plurality of wind turbines, and a wind farm control device for performing optimization processing of the plurality of wind turbines. ,
A step of controlling at least one of overspeed or overpower of each of the wind turbines or at least one control of cutout control of each of the wind turbines by each of the local control devices.
A step of optimizing the plurality of wind turbines by the wind farm control device, and
Based on the result of the optimization process, at least one of the limit value regarding the pitch angle or output of each of the wind turbines or the command value regarding the azimuth angle or wind direction deviation is transferred from the wind farm controller to each local controller. Steps to give and
With
In the step of performing the optimization process,
Change the settings of at least one of the wind turbines to be optimized. Change the control settings of the wind turbine.
For each of the one or more leeward wind turbines located downstream of each of the setting change wind turbines among the optimization target wind turbines, the influence of the change of the control setting of the setting change wind turbine reaches the leeward side wind turbine. Calculate the delay time until
Obtaining an evaluation value including at least the total output of the wind turbine to be optimized,
Based on the evaluation value, the control settings are updated for one or more of the wind turbines to be optimized, and the control settings are updated.
When obtaining the evaluation value, the total output of the wind turbine to be optimized is calculated by using the output of each of the leeward wind turbines after the delay time has elapsed from the time when the control setting of the setting change wind turbine is changed. and, it features and to roux Indofamu method of operating that obtains the evaluation value from the calculation result of said total output.
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車の前記運転データの前記一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送る
ことを特徴とする請求項10に記載のウィンドファームの運転方法。 The wind farm control device causes the plurality of local control devices to start executing primary processing, which is data processing performed prior to the optimization processing, for operation data including the outputs of the plurality of wind turbines. Send a data processing start command,
The wind farm according to claim 10, wherein each of the local control devices performs the primary processing of the operation data of each of the wind turbines, and sends the result of the primary processing to the wind farm control device. how to drive.
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