JP5383425B2

JP5383425B2 - 風力発電装置

Info

Publication number: JP5383425B2
Application number: JP2009243484A
Authority: JP
Inventors: 正明南; 啓一郎田中; 正人後藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-10-22
Also published as: JP2011089469A

Description

本発明は、風力発電装置に関する。

近年、地球環境に対する関心が高まってきており、クリーンエネルギーを利用して化石燃料に依存しない発電装置が注目されている。このような発電装置の１つとして、風力発電装置が知られている。風力発電装置は、風力を受けて回転する風車と、風車の回転を電気に変換する発電機等を備えている。

一般に、風速は季節や時間帯によって変動する。風力発電装置は、風速変動に応じて出力が変動する。風力発電装置の出力変動を低減する技術として、特許文献１に開示されている技術が挙げられる。特許文献１では、発電機から出力される電力を二次電池に蓄電し、発電機の出力変動を二次電池の充放電に吸収させている。

特開２００３−３３３７５２号公報

ところで、風力発電装置に併設される二次電池は、通常、風力発電装置の筺体とは別に独立した建屋に収容されることが多い。このような発電システムにあっては、建屋の建築コストが必要になり、結果的に発電コストが高くなる課題がある。また、鉛蓄電池やリチウムイオン二次電池等の二次電池は、充放電に伴って発熱するので、建屋内の冷却機構についても検討が必要である。
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、発電コストを低減可能な風力発電装置を提供することを目的の１つとする。

本発明では、前記目的を達成するために以下の手段を採用している。
本発明の風力発電装置は、中空の柱状構造物と、前記柱状構造物に取付けられた風車と、前記柱状構造物に取付けられて前記風車が受けた風力により発電する発電機と、前記柱状構造物の内部に収容された二次電池と、前記柱状構造物の内部に収容されており前記発電機により発電された電力を外部出力するとともに外部出力される電力の変動を抑制するように前記二次電池を充放電制御する制御装置と、を備え、前記二次電池よりも上方に、前記柱状構造物の内部のガスを外部に排気する排気口が設けられ、前記二次電池の長手方向が鉛直方向と略一致するように該二次電池が配置されていることを特徴とする。

このようにすれば、風車が受けた風力により発電機が発電し、得られた電力が制御装置により外部出力される。制御装置が二次電池を充放電制御することにより、外部出力される電力の変動が抑制される。二次電池が柱状構造物の内部に収容されているので、二次電池を収容するための建屋を柱状構造物とは別に独立して設ける必要がなくなり、風力発電装置を低コストにすることができる。発電機が柱状構造物に取付けられており、制御装置および二次電池が柱状構造物の内部に収容されているので、発電機と制御装置との間の配線長および制御装置と二次電池との間の配線長を短縮することが可能になり、配線での電力損失を低減することができる。
また、二次電池の熱による柱状構造物の内部の対流が柱状構造物の煙突効果により促進され、二次電池の熱を外部に効率よく逃がすことができる。したがって、柱状構造物の内部を冷却する装置を簡略化あるいは省略することができ、低コストの風力発電装置にすることが可能になる。
さらに、柱状構造物の内部の上昇流が、長手方向を含んだ二次電池の外面に沿って流れるので煙突効果が高められる。また、二次電池において上昇流に接触する部分を大面積化され、二次電池が効率よく放熱されるとともに上昇流の昇温が促進されて煙突効果が高められる。

また、前記風車は、前記柱状構造物の側方に張り出した部分に設けられたボスおよび前記ボスに取り付けられ風力を受ける翼部を含んで構成され、前記排気口は、前記ボスが張り出した方向と反対方向に開口しているとよい。
このようにすれば、柱状構造物の内部のガスが風下に向かって排気されるので、柱状構造物の内部のガスを効率よく排気することができる。

また、本発明の風力発電装置は、中空の柱状構造物と、前記柱状構造物の上部に取付けられたナセルと、前記ナセルに取付けられた風車と、前記ナセルに収容されて前記風車が受けた風力により発電する発電機と、前記柱状構造物の内部に収容された二次電池と、前記柱状構造物の内部に収容されており前記発電機により発電された電力を外部出力するとともに外部出力される電力の変動を抑制するように前記二次電池を充放電制御する制御装置と、を備え、前記二次電池よりも上方に、前記柱状構造物の内部のガスを外部に排気する排気口が設けられ、前記風車は、前記柱状構造物の側方に張り出した部分に設けられたボスおよび前記ボスに取り付けられ風力を受ける翼部を含んで構成され、前記排気口は、前記ナセルにおいて前記風車が取付けられている方向と反対方向に開口して、前記ナセルの上部と下部の中間に位置し、該ナセルの上部が前記排気口の上方から張り出していることを特徴とする。

さらに、前記二次電池の長手方向が鉛直方向と略一致するように該二次電池が配置されているとよい。

本発明に係る風力発電装置は、代表的な態様として以下のような態様をとりえる。
前記二次電池が前記柱状構造物の底部よりも上方に配置されており、前記柱状構造物において前記二次電池よりも下方に、該柱状構造物の外部から内部にガスを取り込む吸気口が設けられているとよい。
このようにすれば、排気口から排気されたガスの分だけ、柱状構造物の外部から内部に吸気口を通ってガスが流入するので、柱状構造物の内部の上昇流が円滑に流れるようになる。また、排気口が二次電池の側方又は二次電池よりも下方に設けられているので、柱状構造物の外部から流入したガスが二次電池に接触する機会が増加し、二次電池を効率よく放熱することや煙突効果を高めることができる。

前記柱状構造物の内部に、前記二次電池を支持する格子状の中間床が設けられているとよい。
このようにすれば、中間床の格子間を上昇流が円滑に流れるようになり、煙突効果を高めることができる。

前記二次電池が、前記中間床の周縁部に沿って配置されているとよい。
このようにすれば、中間床の中央部が上昇流の流路となり、流路の曲がりが少なくなるので煙突効果を高めることができる。

前記吸気口に、前記二次電池を劣化させる劣化成分を分離するフィルターが設けられているとよい。
このようにすれば、二次電池の劣化が低減されるので、低コストかつ長寿命の風力発電装置にすることができる。

前記柱状構造物の内部のガスを前記排気口から排気するか、もしくは前記柱状構造物の内部に前記吸気口からガスを供給する換気装置を備え、前記換気装置は、前記フィルターの圧力損失を打ち消すように出力が設定されているとよい。
このようにすれば、柱状構造物の外部からのガス流量がフィルターの圧力損失によって減少すること回避され、二次電池の劣化防止と二次電池の放熱を両立することができる。

前記二次電池がリチウムイオン二次電池であるとよい。
このようにすれば、二次電池として鉛蓄電池やナトリウム硫黄電池を採用する場合と比較して二次電池を小型化することができ、二次電池を柱状構造物の内部に収容することが容易になる。

前記発電機が交流電力を出力するようになっており、前記制御装置は、前記二次電池を充放電制御して該二次電池と直流電力をやり取りする充放電器と、前記充放電器が充電制御する場合に前記発電機からの交流電力の少なくとも一部を直流電力に変換して前記充放電器に供給する変換器と、前記充放電器が放電制御する場合に前記二次電池からの直流電力を交流電力に変換する逆変換器と、前記発電機から出力されて前記変換器に供給される分を差し引いた交流電力に前記逆変換器から出力された交流電力を足し合わせて外部出力する出力部と、を含んでいるとよい。

このようにすれば、風力発電装置から交流電力が出力されるので、出力された電力を低損失で伝送することができる。直流電力は交流電力に比べて伝送損失が大きいが、前記のように制御装置が柱状構造物の内部に収容されており、変換器から二次電池までの配線長と二次電池から逆変換器までの配線長とを最小限度まで短縮することができるので、発電されてから外部出力されるまでの電力損失を最小限にすることができる。

本発明の風力発電装置によれば、二次電池が柱状構造物の内部に収容されているので装置コストを低減することができる。また、外部出力までの電力損失を低減することができるので、発電コストを下げることが可能になる。

参考例の風力発電装置１の概略構成を示す模式図である。風力発電装置１における発電系を示す説明図である。第１実施形態の風力発電装置３の概略構成を示す模式図である。二次電池の配置を示す平面図である。第２実施形態の風力発電装置４の概略構成を示す模式図である。第３実施形態の風力発電装置５の概略構成を示す模式図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。

［参考例］
図１は、参考例の風力発電装置１の概略構成を示す模式図、図２は風力発電装置１における発電システムを示すブロック図である。
風力発電装置１は、陸地Ｅの表面又は表層に設けられたベース１０の上に立設されている。図１、２に示すように風力発電装置１は、柱状構造物としてのタワー１１、ナセル１２、風車１３、発電機１４、制御装置１５および二次電池１６を備える。

タワー１１は、ベース１０の上に立設されており、例えば地表からの高さが数十メートル程度の略円柱状のものである。タワー１１は、中空構造のものであり、タワー１１の内部に制御装置１５と二次電池１６とが収容されている。二次電池１６は、例えばリチウムイオン二次電池により構成されている。

タワー１１の上部に、ナセル１２が取付けられている。風車１３は、ナセル１２に取付けられており、発電機１４はナセル１２の内部に収容されている。ここで、例えばナセル１２に取り付けられた風向計により検出された方向や、風力発電装置１が設置される環境における風向や風力の統計値に基づいて、風車１３が効率よく風力を受ける方向を向くように、ナセル１２がタワー１１に固定されている。風向に応じて風車１３が風に対面するように、ナセル１２がタワー１１の周方向に回転可能な状態で取付けられていてもよい。発電機１４は、ケーブル１７０により制御装置１５と電気的に接続されている。制御装置１５は、ケーブル１７１により二次電池１６と電気的に接続されている。

風車１３は、風力を受ける翼部１３０と、翼部１３０を支持するボス１３１と、ボス１３１に接続された連結部１３２を備える。ボス１３１は、タワー１１の上部からタワー１１の側方（ここでは水平方向）に向かって張り出して設けられている。連結部１３２は、ナセル１２の内部に収容された発電機１４と接続されている。翼部１３０が風Ｗを受けるとボス１３１が回転し、ボス１３１のトルクＱが連結部１３２を介して発電機１４に伝達される。

発電機１４は、トルクＱを電力に変換するものである。発電機１４は、例えば連結部１３２と連結された回転子と、回転子を包囲して設けられた固定子とを備える。回転子がトルクＱにより回転することにより、発電電力Ｐ_０として交流電力が生じる。発電電力Ｐ_０は、ケーブル１７０を介して制御装置１５に伝達される。

制御装置１５は、風力発電装置１の外部の電力伝送系２に出力電力Ｐ_１として交流電力を出力する。制御装置１５は、ケーブル１７１を介して二次電池１６と接続されている。制御装置１５は、出力電力Ｐ_１の変動を抑制するように二次電池１６を充放電制御する。

図２に示すように、本参考例の制御装置１５は、出力部１５０、変換器１５１、充放電器１５２および逆変換器１５３を備える。出力部１５０は、発電電力Ｐ_０を監視しており、発電電力Ｐ_０が基準値を超える場合に、基準値と同程度の電力を電力伝送系２に出力するとともに、基準値を超えた交流電力を変換器１５１に出力する。基準値は、例えば、風力発電装置１が設けられる環境における風向や風力の統計値等から算出される設計上の出力電力の時間平均値等である。出力部１５０は、発電電力Ｐ_０が基準値未満である場合に、逆変換器１５３から出力される交流電力を発電電力Ｐ_０と合わせて、電力伝送系２に出力する。

変換器１５１は、出力部１５０から出力された交流電力を直流電力に変換し、充放電器１５２に出力する。充放電器１５２は、変換器１５１から出力された直流電力を用いて二次電池１６へ充電するように制御する。また、充放電器１５２は、発電電力Ｐ_０が基準値以下である場合に二次電池１６から放電するように制御し、二次電池１６からの直流電力を逆変換器１５３に出力する。逆変換器１５３は、充放電器１５２から出力された直流電力を交流電力に変換して、出力部１５０に出力する。

以上のような構成の風力発電装置１にあっては、発電電力Ｐ_０の余剰電力を利用して二次電池１６を充電することや、二次電池１６の放電により発電電力Ｐ_０の不足電力を補うことができる。これにより、風向や風力の変動による出力電力Ｐ_１の変動を抑制することができる。

二次電池１６がタワー１１の内部に収容されているので、二次電池１６の耐候性が確保されるとともに、二次電池１６を収容する建屋をタワー１１と独立して設ける必要がなくなる。したがって、建屋の建築コスト等が不要になり、風力発電装置１を低コストにすることができる。

タワー１１内に二次電池１６を収容する構成は、タワーと独立した建屋に二次電池を収容する構成と比較して、二次電池１６と直流電力をやり取りする配線長を最小限まで短縮することができる。一般に、直流電力は交流電力よりも伝送損失が大きいが、風力発電装置１にあっては直流電力の配線長を最小限度まで短縮することができるので、伝送損失を最小限度にすることができる。

二次電池１６としてリチウムイオン二次電池を採用しているので、二次電池としてリチウムイオン二次電池と同一の容量の鉛蓄電池を採用するよりも、二次電池１６を例えば数分の一程度まで小型化、軽量化することができる。また、二次電池としてＮＡＳ電池（ナトリウム硫黄二次電池）を採用するよりも、ＮＡＳ電池の温度管理手段を省くことができ、結果的に二次電池１６を例えば数分の一程度まで小型化、軽量化することができる。

このように、二次電池１６を収容するスペースを確保することや二次電池１６を載置する部分の強度を確保することが容易になり、タワー１１の大型化を招くことなく所望の容量の二次電池１６をタワー１１内に収容することが容易になる。

［第１実施形態］
次に、第１実施形態の風力発電装置について説明する。第１実施形態の風力発電装置が参考例と異なる点は、タワーに吸気口および排気口が設けられている点と、排気口に換気装置が設けられている点である。

図３は、第１実施形態の風力発電装置の概略構成を示す模式図、図４（ａ）は二次電池の配置を示す平面図、図４（ｂ）は制御装置１５の配置を示す平面図である。図４（ａ）は、図３におけるＡ−Ａ’線矢視断面図に相当し、図４（ｂ）は、図３におけるＢ−Ｂ’線矢視断面図に相当する。

図３、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、風力発電装置３のタワー１１の内部における、タワー１１の底部よりも上方に中間床３４が設けられている。中間床３４は、内部ガスＧ_２を通す開口３４ｂを備える。本実施形態の中間床３４は、互いに直交して延在する格子３４ａと、格子３４ａに囲まれる開口３４ｂを備えた格子状のものである。

中間床３４の上に、複数の二次電池１６が載置されている。二次電池１６は、例えば外形が略角柱あるいは略円柱状のものである。本実施形態の二次電池１６は、長手方向を鉛直方向と略一致させて縦置されている。複数の二次電池１６は、中間床３４の周縁部に沿って、環状に配列されている。

二次電池１６よりも下方であって陸地Ｅの表面よりも上方における、タワー１１の外周に吸気口３１が設けられている。吸気口３１は、タワー１１の外部から内部に外部ガスＧ_１を取り込む通気口である。

本実施形態では、タワー１１の内部における中間床３４よりも上方に中間床３５が設けられている。中間床３５は、内部ガスＧ_２を通す開口３４ｂを備える。本実施形態の中間床３５は、互いに直交して延在する格子３５ａと、格子３５ａに囲まれる開口３５ｂを含んだ格子状のものである。中間床３５の上に制御装置１５が載置されている。

本実施形態の制御装置１５は、複数の制御部品１５ａ、１５ｂからなっている。制御部品１５ａ、１５ｂは、例えば図２に示した出力部１５０や変換器１５１、充放電器１５２、逆変換器１５３等である。複数の制御部品１５ａ、１５ｂは、中間床３５の周縁部に配置されており、ここでは二次電池１６と平面的に重なるように配置されている。

タワー１１の内部は、ナセル１２の内部と連通している。ナセル１２において風車１３が取付けられている方向と反対方向に開口した排気口３２が設けられている。排気口３２は、タワー１１の内部から外部に内部ガスＧ_２を排気する通気口である。本実施形態のナセル１２は、上部が下部よりも水平方向に張り出した形状になっており、排気口３２はナセル１２の上部と下部の中間に位置するため、ナセル１２の上部が排気口３２の上方から張り出している。

排気口３２の近傍に、換気装置としての換気ファン３３が設けられている。換気ファン３３は、ナセル１２の内部の内部ガスＧ_２を排気口３２に向かわせるものである。換気ファン３３は、例えば電動モーターと羽根車とを備える。制御装置１５から供給される電力により電動モーターが駆動され、電動モーターが羽根車を回転させることにより、内部ガスＧ_２の排気を促進する。なお、換気ファン３３の羽根車が連結部１３２と同軸になっており、風車１３の回転により羽根車が回転する構成であってもよい。

以上のような構成の風力発電装置３において、二次電池１６は充放電制御されることにより発熱する。この熱により内部ガスＧ_２が昇温して上昇流になる。内部ガスＧ_２は、タワー１１の煙突効果によりタワー１１の内部を上昇する。

複数の二次電池１６が縦置されているので、横置されているよりも上昇流の二次電池１６への接触機会が増加する。これにより、二次電池１６が効率的に冷却され、また上昇流の昇温が促進されるので煙突効果が高められる。二次電池１６が中間床３４の周縁部に配置されているので、二次電池１６が上昇流の流れを妨げにくくなり、煙突効果が高められる。制御装置１５が中間床３５の周縁部に配置されており、しかも二次電池１６と平面的に重なるように配置されているので、二次電池１６が上昇流の流れを妨げにくくなり、煙突効果が高められる。中間床３４、３５が格子状になっているので上昇流の流れを妨げることなく、二次電池１６や制御装置１５を支持するのに必要な強度を中間床３４、３５に持たせることができる。

内部ガスＧ_２は、タワー１１の上部まで煙突効果により効率よく運ばれて、ナセル１２の内部に流入する。ナセル１２の内部に流入した内部ガスＧ_２は、排気口３２から排気される。風車１３は風力を効果的に受けるように配置されており、排気口３２は風車１３が張り出している側方と反対方向に開口しているので、内部ガスＧ_２が風下に向かって排気される確率が高くなる。したがって、内部ガスＧ_２が風上に向かって排気されることによるよどみが低減され、内部ガスＧ_２を効率よく排気することができる。また、ナセル１２の上部が、排気口３２の上方から張り出しているので、排気口３２からナセル１２の内部に雨等が入り込むことが低減される。

内部ガスＧ_２が排気されると、タワー１１の内圧が低下してタワー１１の外部から内部に外部ガスＧ_１が吸気口３１を通って流入する。換気ファン３３により、内部ガスＧ_２の排気が促進されるので、タワー１１の内部に外部ガスＧ_１が円滑に供給され、二次電池１６が効率よく冷却される。

以上のように第１実施形態の風力発電装置３にあっては、タワー１１の煙突効果を利用して二次電池１６を冷却することができ、併せて制御装置１５等を冷却することもできる。したがって、タワー１１の内部の冷却機構を簡略化あるいは省略することができ、風力発電装置３を低コストにすることができる。

なお、複数の中間床３４が設けられているとともに、複数の中間床３４の各々に二次電池１６が載置されていてもよい。この場合には、鉛直方向から平面視した状態で、上層と下層の二次電池１６が重なり合うように、二次電池１６を配置してもよい。これにより、上昇流が複数の中間床を通過する際に二次電池１６が流れを妨げにくくなり、煙突効果の低下が回避される。また、中間床３４に、二次電池１６の配列を２重以上の環状にしてもよいし、環状以外の配列にしてもよい。

中間床３５が中間床３４よりも下方に設けられて制御装置１５が二次電池１６よりも下方に配置されている構成であってもよい。中間床３５を設けず制御装置１５が中間床３４に載置されている構成であってもよい。
排気口３２は、二次電池１６よりも上方に設けられていればよく、例えばタワー１１の側壁に設けられていてもよい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の風力発電装置について説明する。第２実施形態の風力発電装置が第１実施形態と異なる点は、吸気口にフィルターが設けられている点と、換気装置の出力がフィルターの圧力損失を考慮して設定されている点である。

図５は、第２実施形態の風力発電装置４の概略構成を示す模式図である。
第２実施形態の二次電池１６は、電池容器の内部に電解液が貯留されるとともに、電池容器の外部に電極端子が設けられたものである。電池容器は、二次電池１６の放熱性を高めるとともに二次電池１６を軽量化する観点で、アルミニウム等からなっている。電池容器は、外面に塗装やコーティング等の処理がなされているが、塗装やコーティングが経時劣化すると、電池容器が劣化することがありえる。また、電極端子についてもさび等により、電気特性が低下することがありえる。二次電池１６の劣化の原因となる劣化成分は、例えば水分や塩分等が挙げられる。

図５に示すように、風力発電装置４の排気口３２には、フィルター４１が設けられている。フィルター４１は、外部ガスＧ_１に含まれる劣化成分を分離して除去するものである。本実施形態の換気ファン４２は、少なくともフィルター４１の圧力損失を相殺する出力に設定されている。

風力発電装置は、設置面積の確保や風向の安定性、風力の確保等の観点で、洋上等の水上や海岸等の水辺に設置されることがある。本実施形態の風力発電装置４にあっては、外部ガスＧ_１に含まれる劣化成分がフィルター４１に除去されるので、劣化成分により二次電池１６や制御装置１５が劣化することが防止される。

フィルター４１の圧力損失を相殺するように換気ファン４２の出力が設定されているので、タワー１１の内部に外部ガスＧ_１が滞りなく供給される。したがって、タワー１１の煙突効果が低下することが回避され、タワー１１の内部に内部ガスＧ_２を円滑に流通させることができる。

なお、換気ファン４２は、吸気口３１に設けられて外部ガスＧ_１の供給を促進するものであってもよいし、吸気口３１、排気口３２にそれぞれ設けられていてもよい。
また、排気口３２に、ナセル１２内への雨等の侵入を防止する防水フィルター等が設けられていてもよく、この場合にはフィルター４１と同様に防水フィルターの圧力損失を考慮して換気ファン４２の出力を設定するとよい。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態の風力発電装置について説明する。第３実施形態の風力発電装置が第２実施形態と異なる点は、水上に設置される浮体型の風力発電装置になっている点である。

図６は、第３実施形態の風力発電装置５の概略構成を示す模式図である。
風力発電装置５は、海等の水域Ｓに設置可能になっている。図６に示すように風力発電装置５は、浮体５０を備える。タワー１１は、第１、第２実施形態と異なり、浮体５０上に立設されている。

このような構成の風力発電装置５にあっては、水上に設置可能になっているので陸地に設置する場合と比較して、設置面積を確保することが容易になっている。また、水上に設置することにより、風車１３に流入する風が遮蔽物により遮られることが少なくなるので、風向の変動を低減可能であるとともに風力を確保することが容易になる。

なお、本発明の技術範囲は第１〜第３実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば、発電機１４がタワー１１の内部に収容されていてもよい。風車１３がナセル１２により間接的にタワー１１に取付けられている構成の他に、風車１３が直接的にタワー１１に取付けられている構成にしてもよい。トルクＱを発電機１４に伝達する伝達系としては、風車１３および発電機１４の配置に応じて適宜変更可能である。

また、二次電池１６がベース１０あるいは浮体５０に当接して載置されていてもよく、この場合には吸気口３１を二次電池１６の側方に設けるとよい。これにより、風力発電装置の重心を下げることができ、例えば第３実施形態のように風力発電装置を水上に設置する場合に、風力発電装置の安定性を高めることができる。

第１〜第３実施形態の風力発電装置を単独で運転するのではなく、複数の風力発電装置を組み合わせて発電プラントとして運転することも可能である。本発明に係る風力発電装置は、風力発電装置ごとに出力変動を低減可能になっているので、発電プラント全体としての出力変動を低減することが容易になる。発電プラントを構成する場合には、例えば次に例示するような管理装置を設けて、複数の風力発電装置間で複数の制御装置１５を管理するとよい。

管理装置は、例えば制御装置１５から二次電池１６の充電率等のデータを受け取り、制御装置１５ごとに基準値を設定する。例えば、管理装置は、複数の二次電池１６で相対的に充電率が高い二次電池１６が優先的に放電制御され、相対的に充電率が低い二次電池１６が優先的に充電制御されるように、複数の風力発電装置で異なる基準値を設定する。風力発電装置ごとに出力変動が低減されるので、風力発電装置ごとの出力を高精度に制御することができ、発電プラント全体としての出力変動を低減することが容易になる。

１・・・風力発電装置、２・・・電力伝送系、３、４、５・・・風力発電装置、
１０・・・ベース、１１・・・タワー（柱状構造物）、１２・・・ナセル、
１３・・・風車、１４・・・発電機、１５・・・制御装置、１５ａ・・・制御部品、
１６・・・二次電池、３１・・・吸気口、３２・・・排気口、３３・・・換気ファン、
３４・・・中間床、３４ａ・・・格子、３４ｂ・・・開口、
３５・・・中間床、３５ａ・・・格子、３５ｂ・・・開口、４１・・・フィルター、
４２・・・換気ファン（換気装置）、５０・・・浮体、１３０・・・翼部、
１３１・・・ボス、１３２・・・軸部、１５０・・・出力部、１５１・・・変換器、
１５２・・・充放電器、１５３・・・逆変換器、１７０、１７１・・・ケーブル、
Ｅ・・・陸地、Ｇ_１・・・外部ガス、Ｇ_２・・・内部ガス、Ｐ_０・・・発電電力、
Ｐ_１・・・出力電力、Ｑ・・・トルク、Ｓ・・・水域、Ｗ・・・風

Claims

中空の柱状構造物と、
前記柱状構造物に取付けられた風車と、
前記柱状構造物に取付けられて前記風車が受けた風力により発電する発電機と、
前記柱状構造物の内部に収容された二次電池と、
前記柱状構造物の内部に収容されており前記発電機により発電された電力を外部出力するとともに外部出力される電力の変動を抑制するように前記二次電池を充放電制御する制御装置と、
を備え、
前記二次電池よりも上方に、前記柱状構造物の内部のガスを外部に排気する排気口が設けられ、
前記二次電池の長手方向が鉛直方向と略一致するように該二次電池が配置されていることを特徴とする風力発電装置。
前記風車は、前記柱状構造物の側方に張り出した部分に設けられたボスおよび前記ボスに取り付けられ風力を受ける翼部を含んで構成され、
前記排気口は、前記ボスが張り出した方向と反対方向に開口していることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
中空の柱状構造物と、
前記柱状構造物の上部に取付けられたナセルと、
前記ナセルに取付けられた風車と、
前記柱状構造物に取付けられて前記風車が受けた風力により発電する発電機と、
前記柱状構造物の内部に収容された二次電池と、
前記柱状構造物の内部に収容されており前記発電機により発電された電力を外部出力するとともに外部出力される電力の変動を抑制するように前記二次電池を充放電制御する制御装置と、
を備え、
前記二次電池よりも上方に、前記柱状構造物の内部のガスを外部に排気する排気口が設けられ、
前記風車は、前記柱状構造物の側方に張り出した部分に設けられたボスおよび前記ボスに取り付けられ風力を受ける翼部を含んで構成され、
前記排気口は、前記ナセルにおいて前記風車が取付けられている方向と反対方向に開口して、前記ナセルの上部と下部の中間に位置し、該ナセルの上部が前記排気口の上方から張り出していることを特徴とする風力発電装置。
前記二次電池の長手方向が鉛直方向と略一致するように該二次電池が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置。
前記二次電池が前記柱状構造物の底部よりも上方に配置されており、
前記柱状構造物において前記二次電池よりも下方に、該柱状構造物の外部から内部にガスを取り込む吸気口が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の風力発電装置。
前記柱状構造物の内部に、前記二次電池を支持する格子状の中間床が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の風力発電装置。
前記二次電池が、前記中間床の周縁部に沿って配置されていることを特徴とする請求項６に記載の風力発電装置。
前記吸気口に、前記二次電池を劣化させる劣化成分を分離するフィルターが設けられていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の風力発電装置。
前記柱状構造物の内部のガスを前記排気口から排気するか、もしくは前記柱状構造物の内部に前記吸気口からガスを供給する換気装置を備え、
前記換気装置は、前記フィルターの圧力損失を打ち消すように出力が設定されていることを特徴とする請求項８に記載の風力発電装置。
前記二次電池がリチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の風力発電装置。
前記発電機が交流電力を出力するようになっており、
前記制御装置は、
前記二次電池を充放電制御して該二次電池と直流電力をやり取りする充放電器と、
前記充放電器が充電制御する場合に前記発電機からの交流電力の少なくとも一部を直流電力に変換して前記充放電器に供給する変換器と、
前記充放電器が放電制御する場合に前記二次電池からの直流電力を交流電力に変換する逆変換器と、
前記発電機から出力されて前記変換器に供給される分を差し引いた交流電力に前記逆変換器から出力された交流電力を足し合わせて外部出力する出力部と、を含んでいることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の風力発電装置。