[發(fā)明專利]風力發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310019778.2
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN103104416A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設計）人: 友部修;渡邊雅浩;黑田英佑;古川俊行;安部圭子
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D7/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王亞愛

本申請是申請日為2010年12月27日、申請?zhí)枮?01010623092.0、發(fā)明名稱為“風力發(fā)電系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及風力發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及控制多個風力發(fā)電裝置使得由風力發(fā)電產(chǎn)生的電力質(zhì)量穩(wěn)定的風力發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術

所謂風力發(fā)電，是指通過風車或螺旋槳將風的動能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)這一動能，并利用增速機等使旋轉(zhuǎn)增速之后使發(fā)電機運轉(zhuǎn)，由此變換為電能的發(fā)電方式。

近年來，作為可再生能源在世界中推進導入風力發(fā)電系統(tǒng)，近幾年，由于大量生產(chǎn)和技術進步帶來的風力發(fā)電設備的成本降低以及用于設置的補助金等導入支援政策等，以年平均大約30％的成長率發(fā)展，在利用自然能量的發(fā)電系統(tǒng)中正在與太陽能發(fā)電一起急速成長。

除了設置風力發(fā)電設備，還需要風速能夠確保一定等級、即風況良好，此外還需要存在用于運送葉片(blade)以及塔架(tower)這樣的風力發(fā)電設備器材的道路，需要用于將來自風力發(fā)電設備的電力送出的輸電線。

作為風力發(fā)電的一般方法，通過在風的強度滿足一定條件的地方排列導入多個風車從而構成風電場(wind?farm)。風力發(fā)電設備一般在作為電源時具有輸出閃變顯著等、特征與以往電源較大不同的特性。此外，在要考慮確保用地資金、風況良好的情況下，對于系統(tǒng)相互聯(lián)系較弱，所以風力發(fā)電即使在分散型電源中也是特別擔心對系統(tǒng)產(chǎn)生影響的電源。因此，雖然有可能通過風電場使各個風力發(fā)電機的輸出閃變平衡化，但是現(xiàn)狀存在很多技術問題〔非專利文獻1〕。

具體而言，擔心伴隨風力發(fā)電機的大量導入而對電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響，需要避免伴隨風力發(fā)電機的異常而導致的電壓降低等事故。另一方面，風力發(fā)電機大多導入在風況良好的山岳地帶以及沿海地區(qū)，一般為遙遠的地方。因此，需要檢測處于遙遠的地方的風力發(fā)電機的異常，并抑制對電力系統(tǒng)的波及。

因此，在〔專利文獻1〕中公開了如下技術：在排列許多風力/太陽能發(fā)電裝置等的分散型電源的電力系統(tǒng)中在發(fā)生系統(tǒng)事故時，分散型電源用傳輸切斷系統(tǒng)從分散型電源取得異常數(shù)據(jù)后，通過遠程操作切斷供電并且通過分散型電源的傳輸切斷，將分散性電源從電力系統(tǒng)分離開來，由此避免單獨運轉(zhuǎn)。

另一方面，在如風電場那樣許多風力發(fā)電機相互關聯(lián)那樣的條件下，報告發(fā)生風車間的“同步現(xiàn)象”。根據(jù)該報告，由塔影效應產(chǎn)生的1Hz級別(order)的電壓閃變在風車臺數(shù)為N臺時，存在電壓閃變幅度最差增大到3N倍這樣的報告〔非專利文獻1〕〔非專利文獻2〕。

因此，在今后加速越來越大型化、大量風力發(fā)電機相互關聯(lián)的風電場中，具有如下問題：發(fā)生同步現(xiàn)象的風險提高，源自電力系統(tǒng)側(cè)的電壓降低時難以連續(xù)運轉(zhuǎn)。

【專利文獻1】日本特開2005-198446號公報

【非專利文獻1】「ENERGY2004-8P74-77特集系統(tǒng)連系と配電技術ウィンドファ一ムとその系統(tǒng)影風力発電を「普通電源」にちかづけられるか」，ENERGY2004-8P74-77專集系統(tǒng)聯(lián)系與配電技術風電場及其系統(tǒng)影響風力發(fā)電接近“普通電源”嗎

【非專利文獻2】「電気學會論文誌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現(xiàn)象の理論的検討」，電氣協(xié)會論文集BVol.124，No.9，2004「風電場中的風力發(fā)電機的同步現(xiàn)象的理論研究」

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明中要解決的課題是提供一種配置許多風力發(fā)電機的抑制電壓變動的風力發(fā)電系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述課題，本發(fā)明在具備構成風電場的多個風力發(fā)電機的風力發(fā)電系統(tǒng)中，具備：能夠改變俯仰角的葉片；與該葉片機械連接的轉(zhuǎn)子；由該轉(zhuǎn)子驅(qū)動的發(fā)電機；與該發(fā)電機電連接、并且控制從所述發(fā)電機向電力系統(tǒng)輸出的電力的電力轉(zhuǎn)換器；控制所述俯仰角的俯仰角控制單元；檢測所述電力系統(tǒng)或者所述風力發(fā)電系統(tǒng)的異常狀態(tài)的異常檢測單元；該異常檢測單元沒有檢測出異常時的第一俯仰角控制單元、和所述異常檢測單元檢測出異常時的第二俯仰角控制單元；所述第二俯仰角控制單元使所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度保持所述風力發(fā)電系統(tǒng)的能夠發(fā)電運轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)速度。

進而，本發(fā)明在風力發(fā)電系統(tǒng)中，其特征在于，具有預先決定的第一規(guī)定值和比該第一規(guī)定值小的第二規(guī)定值，所述第二俯仰角控制單元在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度比所述風力發(fā)電系統(tǒng)的能夠發(fā)電運轉(zhuǎn)的所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度的上限值小、且比第一規(guī)定值大時，將俯仰角固定為規(guī)定的值；在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度比所述風力發(fā)電系統(tǒng)的能夠發(fā)電運轉(zhuǎn)的所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度的下限值大、且比第二規(guī)定值小時，使俯仰角為最大角。