[发明专利]风力发电系统

说明书

本申请是申请日为2010年12月27日、申请号为201010623092.0、发明名称为“风力发电系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及风力发电系统，尤其涉及控制多个风力发电装置使得由风力发电产生的电力质量稳定的风力发电系统。

背景技术

所谓风力发电，是指通过风车或螺旋桨将风的动能转换为旋转这一动能，并利用增速机等使旋转增速之后使发电机运转，由此变换为电能的发电方式。

近年来，作为可再生能源在世界中推进导入风力发电系统，近几年，由于大量生产和技术进步带来的风力发电设备的成本降低以及用于设置的补助金等导入支援政策等，以年平均大约30％的成长率发展，在利用自然能量的发电系统中正在与太阳能发电一起急速成长。

除了设置风力发电设备，还需要风速能够确保一定等级、即风况良好，此外还需要存在用于运送叶片(blade)以及塔架(tower)这样的风力发电设备器材的道路，需要用于将来自风力发电设备的电力送出的输电线。

作为风力发电的一般方法，通过在风的强度满足一定条件的地方排列导入多个风车从而构成风电场(wind farm)。风力发电设备一般在作为电源时具有输出闪变显著等、特征与以往电源较大不同的特性。此外，在要考虑确保用地资金、风况良好的情况下，对于系统相互联系较弱，所以风力发电即使在分散型电源中也是特别担心对系统产生影响的电源。因此，虽然有可能通过风电场使各个风力发电机的输出闪变平衡化，但是现状存在很多技术问题〔非专利文献1〕。

具体而言，担心伴随风力发电机的大量导入而对电力系统产生影响，需要避免伴随风力发电机的异常而导致的电压降低等事故。另一方面，风力发电机大多导入在风况良好的山岳地带以及沿海地区，一般为遥远的地方。因此，需要检测处于遥远的地方的风力发电机的异常，并抑制对电力系统的波及。

因此，在〔专利文献1〕中公开了如下技术：在排列许多风力/太阳能发电装置等的分散型电源的电力系统中在发生系统事故时，分散型电源用传输切断系统从分散型电源取得异常数据后，通过远程操作切断供电并且通过分散型电源的传输切断，将分散性电源从电力系统分离开来，由此避免单独运转。

另一方面，在如风电场那样许多风力发电机相互关联那样的条件下，报告发生风车间的“同步现象”。根据该报告，由塔影效应产生的1Hz级别(order)的电压闪变在风车台数为N台时，存在电压闪变幅度最差增大到3N倍这样的报告〔非专利文献1〕〔非专利文献2〕。

因此，在今后加速越来越大型化、大量风力发电机相互关联的风电场中，具有如下问题：发生同步现象的风险提高，源自电力系统侧的电压降低时难以连续运转。

【专利文献1】日本特开2005-198446号公报

【非专利文献1】「ENERGY2004-8P74-77特集系統連系と配電技術ウィンドファ一ムとその系統影風力発電を「普通電源」にちかづけられるか」，ENERGY2004-8P74-77专集系统联系与配电技术风电场及其系统影响风力发电接近“普通电源”吗

【非专利文献2】「電気学会論文誌B Vol124，No.9、2004「ウィンドファ一ムにおける風力発電機の同期化现象の理論的検討」，电气协会论文集BVol.124，No.9，2004「风电场中的风力发电机的同步现象的理论研究」

发明内容

本发明中要解决的课题是提供一种配置许多风力发电机的抑制电压变动的风力发电系统。

为了实现上述课题，本发明在具备构成风电场的多个风力发电机的风力发电系统中，具备：能够改变俯仰角的叶片；与该叶片机械连接的转子；由该转子驱动的发电机；与该发电机电连接、并且控制从所述发电机向电力系统输出的电力的电力转换器；控制所述俯仰角的俯仰角控制单元；检测所述电力系统或者所述风力发电系统的异常状态的异常检测单元；该异常检测单元没有检测出异常时的第一俯仰角控制单元、和所述异常检测单元检测出异常时的第二俯仰角控制单元；所述第二俯仰角控制单元使所述转子的旋转速度保持所述风力发电系统的能够发电运转的旋转速度。

进而，本发明在风力发电系统中，其特征在于，具有预先决定的第一规定值和比该第一规定值小的第二规定值，所述第二俯仰角控制单元在所述转子的旋转速度比所述风力发电系统的能够发电运转的所述转子的旋转速度的上限值小、且比第一规定值大时，将俯仰角固定为规定的值；在所述转子的旋转速度比所述风力发电系统的能够发电运转的所述转子的旋转速度的下限值大、且比第二规定值小时，使俯仰角为最大角。