[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR101337651B1 - System and method for output control of wind farm - Google Patents

System and method for output control of wind farm Download PDF

Info

Publication number
KR101337651B1
KR101337651B1 KR1020120047615A KR20120047615A KR101337651B1 KR 101337651 B1 KR101337651 B1 KR 101337651B1 KR 1020120047615 A KR1020120047615 A KR 1020120047615A KR 20120047615 A KR20120047615 A KR 20120047615A KR 101337651 B1 KR101337651 B1 KR 101337651B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
output
wind
power
wind farm
value
Prior art date
Application number
KR1020120047615A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130124028A (en
Inventor
김용규
백원덕
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020120047615A priority Critical patent/KR101337651B1/en
Publication of KR20130124028A publication Critical patent/KR20130124028A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101337651B1 publication Critical patent/KR101337651B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/028—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
    • F03D7/0284—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power in relation to the state of the electric grid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224—Adjusting blade pitch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/028—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/32—Wind speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/328—Blade pitch angle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

풍력발전단지의 출력 제어 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전단지의 출력을 제어하는 풍력발전단지 제어 시스템은, 각 풍력발전기로부터 출력되는 개별 전력 값을 수집하고 이를 합산하여 상기 풍력발전단지의 출력 전력 값을 체크하는 출력 전력량 체크부, 상기 각 풍력발전기의 개별 풍속을 수집하고 상기 각 풍력발전기의 운용을 위한 제어신호를 전송하는 통신부, 상기 각 풍력발전기의 개별 풍속과 파워 커브 테이블을 비교하여 상기 각 풍력발전기의 증가 출력 가능한 전력 값을 파악하는 출력 성능 비교부, 상기 풍력발전단지의 안정적인 출력 증가를 위한 출력 기준 값을 설정하고, 상기 출력 전력 값 및 상기 출력 기준 값 대비 출력 요구량을 산출하는 출력 요구량 산출부, 상기 각 풍력발전기의 증가 출력 가능한 전력 값을 바탕으로 상기 출력 요구량을 충족시킬 수 있는 복수의 풍력발전기를 선택하여 그룹핑(Grouping)하는 풍력발전기 선택부 및 상기 그룹핑된 풍력발전기들의 출력을 상기 출력 요구량에 맞게 조절하여 상기 풍력발전단지의 출력 전력 값이 상기 출력 기준 값을 유지하도록 제어하는 제어부를 포함한다.Disclosed are an output control system of a wind farm and a method thereof.
In the wind farm control system for controlling the output of the wind farm according to an embodiment of the present invention, the amount of output power to check the output power of the wind farm by collecting and summing the individual power value output from each wind generator A check unit, a communication unit for collecting the individual wind speed of each wind turbine and transmitting a control signal for the operation of each wind turbine, comparing the individual wind speed of each wind turbine and the power curve table capable of increasing the output of each wind turbine An output performance comparison unit for determining a power value, an output requirement calculation unit configured to set an output reference value for increasing a stable output of the wind farm, and calculate an output requirement value relative to the output power value and the output reference value, wherein each wind power Based on the generator's increased output power value, the output demand can be met. Selecting and grouping a plurality of wind power generators (Wind generator selection unit) and by adjusting the output of the grouped wind generators according to the output requirements to control the output power value of the wind farm to maintain the output reference value It includes a control unit.

Description

풍력발전단지의 출력 제어 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR OUTPUT CONTROL OF WIND FARM}Output control system of wind farm and its method {SYSTEM AND METHOD FOR OUTPUT CONTROL OF WIND FARM}

본 발명은 풍력발전단지의 출력 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an output control system and a method of a wind farm.

일반적으로 풍력발전단지는 육상이나 해상에서 바람으로 발전기를 돌려 에너지를 생산하는 풍력발전기가 복수로 설치된 장소를 의미한다. Generally, a wind power plant is a place where a wind turbine is installed in a wind turbine to produce energy by turning a generator by wind on land or on the sea.

이러한 풍력발전단지의 규모가 증가 함에 따라 풍력발전단지의 전력 출력량이 증가하여 기존의 전력망에 많은 영향을 끼치게 된다. As the size of the wind farm increases, the power output of the wind farm increases, which affects the existing power grid.

특히, 초기 풍력발전단지의 급격한 전력 투입은 전력계통의 전압 및 주파수의 불안정성을 초래 할 수 있으므로 풍력발전단지에서 출력되는 에너지를 서서히 증가 시켜야 한다. 그래서 각 국가의 기관 또는 전력회사에서는 대규모 풍력발전단지의 계통 투입 시 일정한 기울기로 출력량을 증가시키는 내용에 대해 규정으로 관리하고 있다.In particular, the rapid power input of the initial wind farm may lead to instability of the voltage and frequency of the power system, so the energy output from the wind farm should be gradually increased. Therefore, institutions or electric power companies in each country regulate the content of increasing the output by a certain slope when the system of a large-scale wind farm is introduced.

한편, 종래에는 풍력발전단지에서의 전력 투입시의 문제점을 방지하고자 풍력발전단지의 전력 출력량을 서서히 증가시키는 출력 증발율(Ramp Rate Limitation) 제어 방식을 풍력발전단지 운영 시스템을 통해 구현하고 있다. On the other hand, conventionally, in order to prevent the problem of power input in the wind farm has been implemented through the wind power generation plant output ramp control (Ramp Rate Limitation) control method to gradually increase the power output of the wind farm.

한편, 풍력발전단지내의 각 풍력발전기들은 서로 수십 내지 수 킬로미터로 이격 설치되고 풍력발전단지내의 지형 및 이웃한 풍력발전기의 영향 등의 주변환경에 따라 풍속 조건이 서로 다른 상태에 놓이게 된다.On the other hand, each of the wind turbines in the wind farm is installed at a distance of several tens to several kilometers from each other and the wind conditions are in different conditions depending on the surrounding environment, such as the terrain in the wind farm and the influence of neighboring wind turbines.

반면, 종래의 출력 증발율(Ramp Rate Limitation) 제어 방식은 풍력발전단지의 전력 출력량을 일정하게 유지하기 위하여 풍력발전단지내의 모든 풍력발전기의 피치각을 일괄 조절하여 전력 출력량을 조절한다. On the other hand, the conventional output rate (Ramp Rate Limit) control method to adjust the power output by collectively adjusting the pitch angles of all the wind turbines in the wind farm in order to maintain a constant power output of the wind farm.

즉, 종래의 전력 출력량 제어는 각 풍력발전기의 개별 풍속을 고려하지 않고, 각 풍력발전기가 출력량을 일정하게 증가 시키기 위해 피치각을 제어하여 출력량을 조절하게 된다. That is, the conventional power output control does not take into account the individual wind speed of each wind turbine, each wind turbine controls the pitch angle to adjust the output volume to increase the output constant.

그러나, 위와 같이 모든 풍력발전기들의 피치시스템을 이용하여 풍력발전단지의 전력 출력량을 제어할 경우, 전체 풍력발전기의 피치시스템 기동에 따른 전력 손실이 발생하게 되는 문제가 있다. However, when controlling the power output of the wind farm by using the pitch system of all the wind turbines as described above, there is a problem that the power loss caused by the start of the pitch system of the entire wind turbine.

또한, 풍력발전기의 나셀에 설비되는 고가의 핵심 부품인 피치 시스템의 피로도 증가로 인한 유지보수비용의 증가 및 그 내구성이 감소되는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that the maintenance cost is increased and its durability is reduced due to the increased fatigue of the pitch system, which is an expensive key component installed in the nacelle of the wind turbine.

본 발명의 실시 예는 풍력발전단지에 설치된 개별 풍력발전기의 풍속정보와 파워 커브를 고려하여 풍력발전단지의 전력 출력량을 안정적으로 증가시키고, 동시에 각 풍력발전기의 피치 시스템 가동을 최소화하여 내구성을 향상시키는 풍력발전단지의 출력 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.Embodiment of the present invention to increase the power output of the wind farm stably in consideration of the wind speed information and power curve of the individual wind turbines installed in the wind farm, and at the same time to minimize the pitch system operation of each wind turbine to improve durability An object of the present invention is to provide an output control system and a method thereof.

본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력발전단지의 출력을 제어하는 풍력발전단지 제어 시스템은, 각 풍력발전기로부터 출력되는 개별 전력 값을 수집하고 이를 합산하여 상기 풍력발전단지의 출력 전력 값을 체크하는 출력 전력량 체크부; 상기 각 풍력발전기의 개별 풍속을 수집하고 상기 각 풍력발전기의 운용을 위한 제어신호를 전송하는 통신부; 상기 각 풍력발전기의 개별 풍속과 파워 커브 테이블을 비교하여 상기 각 풍력발전기의 증가 출력 가능한 전력 값을 파악하는 출력 성능 비교부; 상기 풍력발전단지의 안정적인 출력 증가를 위한 출력 기준 값을 설정하고, 상기 출력 전력 값 및 상기 출력 기준 값 대비 출력 요구량을 산출하는 출력 요구량 산출부; 상기 각 풍력발전기의 증가 출력 가능한 전력 값을 바탕으로 상기 출력 요구량을 충족시킬 수 있는 복수의 풍력발전기를 선택하여 그룹핑(Grouping)하는 풍력발전기 선택부; 및 상기 그룹핑된 풍력발전기들의 출력을 상기 출력 요구량에 맞게 조절하여 상기 풍력발전단지의 출력 전력 값이 상기 출력 기준 값을 유지하도록 제어하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, the wind farm control system for controlling the output of the wind farm, the output to collect the individual power value output from each wind generator and add the output to check the output power value of the wind farm Power amount checker; A communication unit for collecting the individual wind speeds of each of the wind turbines and transmitting a control signal for operating the wind turbines; An output performance comparison unit which compares individual wind speeds of each wind turbine and a power curve table to determine an increase in output power value of each wind turbine; An output demand calculation unit configured to set an output reference value for stably increasing the output of the wind farm, and to calculate an output demand value relative to the output power value and the output reference value; A wind generator selection unit for selecting and grouping a plurality of wind generators capable of satisfying the output requirement based on the increased output power value of each wind generator; And a controller for controlling the output power of the wind farm to maintain the output reference value by adjusting the output of the grouped wind turbines according to the output demand.

또한, 상기 통신부는, 내부 네트워크를 통해 상기 풍력발전기들로부터 상기 개별 풍속을 수집하고 각 풍력발전기의 운용을 위한 제어신호를 전송하는 통신부를 더 포함한다.The communication unit may further include a communication unit collecting the individual wind speeds from the wind turbines through an internal network and transmitting a control signal for operating each wind turbine.

또한, 상기 풍력발전기는, 내부 네트워크를 통해 상기 풍력발전단지 제어 시스템의 통신부와 연결되는 통신 모듈; 나셀의 상부에 설치되어 상기 풍력발전기로 불어오는 풍속을 측정하는 풍속 측정 모듈; 인가되는 상기 제어신호에 따라 블레이드의 피치 각도를 조절하여 로터(Rotor)의 회전속도에 따른 출력전력을 조절하는 피치 제어 모듈; 로터의 회전력으로 터빈을 구동하여 전력을 생산하는 발전 모듈; 상기 생산되는 전력을 계통망으로 전달하기 위한 전력으로 변환하여 출력하는 전력 변환 모듈; 및 상기 전력 변환 모듈에서 출력되는 전력 값을 체크하여 상기 통신 모듈을 통해 상기 통신부로 전달하는 제어 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The wind turbine may further include a communication module connected to a communication unit of the wind farm control system through an internal network; A wind speed measurement module installed on an upper portion of a nacelle to measure wind speeds blowing into the wind turbine; A pitch control module for controlling an output power according to a rotation speed of a rotor by adjusting a pitch angle of a blade according to the control signal applied; A power generation module for generating electric power by driving the turbine by the rotational force of the rotor; A power conversion module for converting and outputting the generated power into power for delivering to a grid; And a control module for checking a power value output from the power conversion module and transferring the power value to the communication unit through the communication module.

또한, 상기 출력 전력량 체크부는, 계통망에 연결되는 다기능 릴레이(Multi-Function Relay) 장비를 통해 상기 각 풍력발전기의 주파수 및 전압을 측정할 수 있다.In addition, the output power amount checker may measure the frequency and voltage of each of the wind turbines through a multi-function relay device connected to the grid.

또한, 상기 출력 성능 비교부는, 상기 풍력발전기의 출력 기준 값에서 상기 풍속에 따른 현재 출력 값을 뺀 값으로 상기 증가 출력 가능한 전력 값을 계산할 수 있다.The output performance comparison unit may calculate the increaseable output power value by subtracting the current output value according to the wind speed from the output reference value of the wind power generator.

또한, 상기 출력 요구량은, 운영자에 의해 설정된 상기 풍력발전단지의 출력 증발율(Ramp Rate Limitation) 제어 방식에 따른 상기 풍력발전단지의 유효전력 출력 기울기를 포함할 수 있다.The output demand amount may include a slope of an effective power output of the wind farm in accordance with a ramp rate limit control scheme of the wind farm set by an operator.

상기 풍력발전기 선택부는, 상기 풍력발전기를 선택적으로 그룹핑하기 위한 릴레이 스위치 장비를 포함할 수 있다.The wind turbine selector may include a relay switch device for selectively grouping the wind turbines.

또한, 상기 제어부는, 상기 풍력발전단지의 출력 증가 시 이미 한계 출력 상태에 있는 풍력발전기는 출력 증가를 위한 그룹핑 대상에서 제외시킬 수 있다.In addition, the control unit, when the output of the wind farm increases the wind power generator already in the limit output state can be excluded from the grouping target for the output increase.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 복수의 풍력발전기를 운용하는 풍력발전단지 제어 시스템이 풍력발전단지의 출력을 제어하는 방법은, a) 각 풍력발전기로부터 출력되는 개별 전력 값을 수집하고 이를 합산하여 풍력발전단지의 출력 전력 값을 산출하는 단계; b) 각 풍력발전기의 개별 풍속과 파워 커브 테이블을 비교하여 각 풍력발전기에서 증가출력 가능한 전력 값을 산출하는 단계; c) 상기 풍력발전단지의 출력 전력 값 및 안정적인 출력 증가를 위한 출력 기준 값 대비 출력 요구량을 산출하는 단계; d) 상기 각 풍력발전기의 증가 출력 가능한 전력 값을 바탕으로 상기 출력 요구량을 충족시킬 수 있는 복수의 풍력발전기를 선택하여 그룹핑(Grouping)하는 단계; 및 e) 상기 그룹핑된 풍력발전기들의 출력을 상기 출력 요구량에 맞게 조절하여 상기 풍력발전단지의 출력 전력 값이 상기 출력 기준 값을 유지하도록 제어하는 단계를 포함한다.On the other hand, according to an aspect of the present invention, a method for controlling the output of a wind farm by a wind farm control system operating a plurality of wind power generators, a) collecting individual power values output from each wind power generator and add them up; Calculating an output power value of the wind farm; b) comparing the individual wind speed and power curve table of each wind turbine to calculate a power value that can be increased and output from each wind turbine; c) calculating an output demand value relative to an output power value of the wind farm and an output reference value for stable output increase; d) selecting and grouping a plurality of wind turbines capable of satisfying the output demand based on the increased output power value of each wind turbine; And e) adjusting the output of the grouped wind turbines according to the output demand to control the output power of the wind farm to maintain the output reference value.

또한, 상기 a) 단계 이전에, 상기 풍력발전단지의 목표 출력 값 및 출력 기울기 값을 포함하는 상기 출력 기준 값을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include setting the output reference value including the target output value and the output slope value of the wind farm before the step a).

또한, 상기 c) 단계는, 상기 풍력발전단지의 출력 전력 값과 상기 출력 기준 값을 비교하여 오차 값을 계산하는 단계; 및 상기 오차 값을 이용하여 풍력발전단지의 출력 요구량을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The step c) may include calculating an error value by comparing an output power value of the wind farm and the output reference value; And calculating an output required amount of the wind farm using the error value.

또한, 상기 d) 단계는, 상기 증가 출력 가능한 전력 값의 합이 상기 출력 요구량을 충족시키는 복수의 풍력발전기를 선택할 수 있다.In addition, step d) may select a plurality of wind turbines whose sum of the increaseable output power values satisfies the output demand.

또한, 상기 d) 단계는, 한계 출력 상태에 있는 풍력발전기는 출력 증가를 위한 상기 그룹핑 대상에서 제외시킬 수 있다.Also, in step d), the wind power generator in the limit output state may be excluded from the grouping object for increasing the power.

본 발명의 실시 예에 따르면, 풍력발전단지 내의 개별 풍력발전기들의 풍속정보와 파워 커브를 고려한 출력 증발율(Ramp Rate Limitation) 제어 방식에 따라 풍력발전기들을 선택적으로 제어함으로써 풍력발전단지의 전력 출력량을 안정적으로 증가시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the power output of the wind farm is stably controlled by selectively controlling the wind turbines according to an output evaporation rate control method in consideration of the wind speed information and power curve of the individual wind turbines in the wind farm. Can be increased.

그리고, 풍력발전기들을 선택적으로 그룹핑하고 그 출력량을 조절함으로써, 종래에 풍력단지내의 각 풍력발전기의 피치각을 일괄 조절하여 출력량을 조절함에 따라 발생되는 전력손실과 그로 인한 각 피치 시스템의 내구성 감소를 예방할 수 있다. In addition, by selectively grouping the wind turbines and adjusting their output, conventionally, the pitch angle of each wind turbine in the wind farm is adjusted collectively to prevent the power loss generated by adjusting the output and thereby reducing the durability of each pitch system. Can be.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전단지를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 커브 테이블(Power Curve Table)을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 커브와 시동풍속 및 정지풍속을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전단지의 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전단지의 출력 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.1 shows a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
2 illustrates a power curve table according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph illustrating a power curve, a starting wind speed, and a stopping wind speed according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block diagram schematically showing the configuration of a wind power generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a block diagram schematically showing the configuration of a control system of a wind farm according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of controlling the output of a wind farm according to an exemplary embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module," and " module ", etc. in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software have.

명세서 전체에서 풍력발전기의 출력은 각 풍력발전기의 개별 전력 값을 의미하고, 풍력발전단지의 출력은 풍력발전단지에 설치된 개별 풍력발전기들의 개별 전력 값을 모두 합산한 출력 전력 값을 의미한다.Throughout the specification, the output of the wind turbine refers to an individual power value of each wind generator, and the output of the wind farm refers to an output power value obtained by summing all the individual power values of the individual wind generators installed in the wind farm.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전단지의 출력 제어 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.Now, the output control system and method of the wind farm according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전단지를 나타낸다.1 shows a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전단지는 풍력발전단지 내에 복수로 설치되는 풍력발전기(10) 및 각 풍력발전기(10)들과 내부 네트워크로 연결되어 전력 출력량을 제어하는 풍력발전단지 제어 시스템(Wind Farm Control System)(100)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the wind farm according to an embodiment of the present invention is connected to an internal network with a plurality of wind turbines 10 and each wind turbine 10 installed in a wind farm to control power output. It includes a wind farm control system (Wind Farm Control System) (100).

도 1에서는 풍력발전단지에 모두 12기의 풍력발전기들(10-1~10-12)이 설치된 것으로 가정하였으나 그 수가 이에 한정되지 않는다. In FIG. 1, it is assumed that all 12 wind generators 10-1 to 10-12 are installed in the wind farm, but the number is not limited thereto.

풍력발전기들(10-1~10-12)은 풍력발전단지 내의 지형 및 이웃한 풍력발전기의 영향 등의 이유로 서로 다른 풍속(m/s) 크기를 갖는다. The wind turbines 10-1 to 10-12 have different wind speeds (m / s) due to the terrain in the wind farm and the influence of neighboring wind turbines.

또한, 각 풍력발전기들(10-1~10-12)의 풍속이 서로 다르기 때문에 그 로터 블레이드의 회전속도에 따라 생산되는 출력 전력(Power output) 또한 서로 다르다.In addition, since the wind speed of each wind turbine (10-1 ~ 10-12) is different from each other, the output power (Power output) produced according to the rotational speed of the rotor blade is also different.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 커브 테이블(Power Curve Table)을 나타낸다.2 illustrates a power curve table according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 커브와 시동풍속 및 정지풍속을 나타낸 그래프이다. 3 is a graph illustrating a power curve, a starting wind speed, and a stopping wind speed according to an exemplary embodiment of the present invention.

첨부된 도 2 및 도 3을 참조하면, 파워 커브 테이블 및 파워 커브 그래프는 풍속이 3.0 m/s 내지 20.0 m/s 일 때에 대응되는 풍력발전기(10)의 출력 전력이 0.04 MW 내지 2.5 MW로 변화되는 것을 보여준다. 여기서, 파워 커브(Power Curve)는 풍력발전기(10)의 출력성능을 나타내는 중요한 지표로서 출력곡선 또는 성능곡선이라고도 한다.2 and 3, the power curve table and the power curve graph are changed from 0.04 MW to 2.5 MW of the output power of the wind turbine 10 corresponding to when the wind speed is 3.0 m / s to 20.0 m / s. It shows what happens. Here, the power curve is an important index indicating the output performance of the wind turbine 10 and is also referred to as an output curve or a performance curve.

상기 도 3에서 시동 풍속(Cut-in speed)은 풍력발전기(10)가 실제 가동하기 시작하는 풍속(3.0 m/s)을 의미하고, 정지 풍속(Cut-out speed)은 풍력발전기(10)를 정지 시키는 풍속(20 m/s)을 의미한다.In FIG. 3, the start wind speed (Cut-in speed) refers to the wind speed (3.0 m / s) at which the wind turbine 10 actually starts to operate, and the stop wind speed (Cut-out speed) refers to the wind turbine 10. It means the wind speed to stop (20 m / s).

상기 시동풍속(Cut-in speed)은 풍력발전기(10)를 실제 가동하여 전력을 생산하기 시작하는 풍속이기 때문에 가급적 낮을수록 좋지만, 너무 낮은 풍속에서 가동되는 경우 터빈이 자체적으로 소모하는 전력보다 생산된 전력이 적을 수 있으므로 약 3.0m/s 정도로 설정된다.Since the cut-in speed is the wind speed at which the wind turbine 10 actually starts to produce power, the lower it is, the better it is. However, when the wind-drive speed is operated at a low wind speed, the turbine is produced more than the power consumed by itself. Since the power may be low, it is set at about 3.0m / s.

반면, 상기 정지풍속(Cut-out speed)은 태풍 또는 돌풍 등으로 풍속이 너무 커졌을 때 풍력발전기(10)를 보호하기 위해 정지시키는 한계 풍속으로써 발전기마다 설정이 다를 수 있지만 안정성 확보를 위해 20m/s 정도의 풍속에서 가동을 중지한다.On the other hand, the cut-out speed is a limit wind speed that stops to protect the wind turbine 10 when the wind speed is too large due to typhoons or gusts, the setting may be different for each generator, but 20m / s to ensure stability Shut down at the wind speed.

또한, 도 2 및 도 3의 파워 커브 테이블 및 그래프를 참조하면, 풍속이 15 m/s 내지 20 m/s 에서는 한계 출력(Rated output power)을 유지하기 때문에 실질적인 한계 출력을 위한 풍속은 15 m/s이므로, 풍력발전기(10)를 운용함에 있어서 적절한 풍속은 약 12 내지 15 m/s인 것으로 볼 수 있다.In addition, referring to the power curve tables and graphs of FIGS. 2 and 3, the wind speed for the actual limit output is 15 m / s since the wind speed maintains the rated output power at 15 m / s to 20 m / s. Since s, the proper wind speed in operating the wind turbine 10 can be seen to be about 12 to 15 m / s.

여기에서, 상기한 도 2의 파워 커브는 2.5 MW급 풍력발전기를 가정한 것임으로 이에 한정되지 않으며 그 시동풍속 및 정지풍속 또한 운용자의 설정에 따라 조정될 수 있다.Here, the power curve of FIG. 2 assumes a 2.5 MW wind turbine, and is not limited thereto. The starting wind speed and the stopping wind speed may also be adjusted according to the operator's setting.

풍력발전단지 제어 시스템(100)은 각 풍력발전기(10-1~10-12)와 통신을 통해 개별 제어가 가능하다.The wind farm control system 100 may be individually controlled through communication with each wind generator 10-1 to 10-12.

풍력발전단지 제어 시스템(100)은 풍력발전단지의 전력 출력량이 개별 풍력발전기(10-1~10-12)들의 개별 출력량의 합으로 계산되는 점과 풍력발전단지내의 지형, 이웃한 풍력발전기의 영향 등의 이유로 각 풍력발전기로 불어오는 풍속의 크기는 다르다는 점을 이용하여 출력 증발율 제어(Ramp Rate Limitation Control)를 구현한다.In the wind farm control system 100, the power output of the wind farm is calculated as the sum of the individual outputs of the individual wind turbines 10-1 to 10-12, the terrain in the wind farm, and the influence of the neighboring wind turbines. For example, the output ramp rate limit control is implemented by taking advantage of the fact that the wind speeds blown into each wind generator are different.

한편, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.On the other hand, Figure 4 is a block diagram schematically showing the configuration of a wind power generator according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기(10)는 통신 모듈(11), 풍속 측정 모듈(12), 피치 제어 모듈(13), 발전 모듈(14), 전력 변환 모듈(15) 및 제어 모듈(16)을 포함한다.Referring to FIG. 4, the wind power generator 10 according to the embodiment of the present invention may include a communication module 11, a wind speed measuring module 12, a pitch control module 13, a power generation module 14, and a power conversion module. 15 and the control module 16.

통신 모듈(11)은 풍력발전단지의 내부 네트워크를 통해 풍력발전단지 제어 시스템(100)과 연결되고, 풍력발전기의 출력 제어를 위한 정보를 주고 받는다.The communication module 11 is connected to the wind farm control system 100 through an internal network of the wind farm and transmits and receives information for output control of the wind turbine.

풍속 측정 모듈(12)은 나셀의 상부에 설치되는 나셀 풍속계(Nacelle anemometer)로 당해 풍력발전기(10)로 불어오는 풍속을 측정한다.Wind speed measurement module 12 is a Nacelle anemometer (Nacelle anemometer) installed on the top of the nacelle to measure the wind speed blowing into the wind turbine (10).

피치 제어 모듈(13)은 인가되는 제어신호에 따라 블레이드의 피치 각도를 조절하여 로터(Rotor)의 회전속도에 따른 출력전력을 능동적으로 조절한다.The pitch control module 13 actively adjusts the output power according to the rotational speed of the rotor by adjusting the pitch angle of the blade according to the control signal applied.

발전 모듈(14)은 로터의 회전력으로 터빈을 구동하여 전력을 생산한다.The power generation module 14 drives the turbine with the rotational force of the rotor to produce power.

전력 변환 모듈(15)은 발전 모듈(14)에서 생산되는 전력을 전송 선로를 통해전력 계통(Grid)으로 전달하기에 적절한 전력으로 변환하여 출력한다.The power conversion module 15 converts and outputs the power produced by the power generation module 14 into power suitable for delivery to the power grid through a transmission line.

제어 모듈(16)은 전력 변환 모듈(15)에서 출력되는 전력 값을 체크하여 상위 풍력발전단지 제어 시스템(100)으로 전달한다.The control module 16 checks the power value output from the power conversion module 15 and transmits it to the upper wind farm control system 100.

한편, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전단지 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.On the other hand, Figure 5 is a block diagram schematically showing the configuration of a wind farm control system according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전단지 제어 시스템(100)은 출력 전력량 체크부(110), 통신부(120), 출력 성능 비교부(130), 출력 요구량 산출부(140), 풍력발전기 선택부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the wind farm control system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an output power check unit 110, a communication unit 120, an output performance comparison unit 130, and an output required amount calculation unit ( 140, a wind generator selection unit 150, and a controller 160.

출력 전력량 체크부(110)는 각 풍력발전기(10)로부터 출력되는 개별 전력 값을 수집하고 이를 합산하여 풍력발전단지의 현재 출력 전력 값을 체크한다. The output power check unit 110 collects individual power values output from each wind turbine 10 and sums them to check the current output power of the wind farm.

이 때, 출력 전력량 체크부(110)는 계통망에 연결되는 다기능 릴레이(Multi-Function Relay) 장비를 통해 각 풍력발전기(10)의 주파수 및 전압을 측정할 수 있다.At this time, the output power check unit 110 may measure the frequency and voltage of each wind power generator 10 through a multi-function relay equipment connected to the grid.

통신부(120)는 풍력발전단지의 내부 네트워크를 통해 각 풍력발전기(10)의 풍속정보를 수집하고 각 풍력발전기(10)의 운용을 위한 제어신호를 전송한다.The communication unit 120 collects wind speed information of each wind turbine 10 through an internal network of the wind farm and transmits a control signal for operating each wind turbine 10.

출력 성능 비교부(130)는 수집되는 각 풍력발전기(10)의 개별 풍속과 저장된 파워 커브 테이블(도2 참조)을 비교하여 각 풍력발전기(10)의 증가 출력 가능한 전력 값을 파악한다.The output performance comparison unit 130 compares the individual wind speeds of the respective wind turbines 10 collected and the stored power curve table (see FIG. 2) to determine an increase output power value of each wind turbine 10.

여기서, 상기 증가 출력 가능한 전력 값은 출력 기준 값에서 현재 출력 값을 뺀 값으로 각 풍력발전기(10)의 현재 전력 출력량에서 추가적인 출력 증가가 가능한 성능정보를 의미한다.Here, the increase output power value is a value obtained by subtracting the current output value from the output reference value, and means performance information capable of additional output increase from the current power output amount of each wind turbine 10.

출력 요구량 산출부(140)는 풍력발전단지의 안정적인 출력 증가를 위한 출력 기준 값을 설정하고, 상기 현재 출력 값 및 출력 기준 값 대비 출력 요구량을 산출한다.The output request amount calculating unit 140 sets an output reference value for increasing the output of the wind farm stably, and calculates an output requirement amount relative to the current output value and the output reference value.

여기서, 상기 출력 기준 값은 풍력발전 단지의 규모 및 계통망과의 연계를 고려한 규정에 따라 설정되는 것으로 풍력발전단지의 목표 출력 값 및 출력 기울기 값(안정적인 출력 증가 속도)을 포함한다.Here, the output reference value is set according to the regulation considering the scale of the wind farm and the grid and includes a target output value and an output slope value (stable output increase rate) of the wind farm.

즉, 출력 요구량 산출부(140)는 풍력발전단지의 현재 출력 값과 상기 출력 기준 값을 비교하여 오차 값을 산출하고, 산출되는 상기 오차 값을 이용하여 풍력발전단지의 출력 전력 값을 현재 출력 값에서 출력 기준 값 까지 안정된 속도로 일정하게 증가시키기 위한 출력 요구량을 계산한다.That is, the output demand calculation unit 140 compares the current output value of the wind farm with the output reference value, calculates an error value, and uses the calculated error value to calculate the output power value of the wind farm. Calculate the output demand to increase the output reference value at a constant rate at a steady rate.

이 때, 상기 출력 요구량은 풍력발전단지 운영자 또는 계통망 운영자에 의해 설정된 풍력발전단지의 출력 증발율(Ramp Rate Limitation) 제어 방식에 따른 안정적인 유효전력 출력 기울기를 포함한다.At this time, the output required amount includes a stable effective power output slope according to the output rate control (Ramp Rate Limitation) control method of the wind farm set by the wind farm operator or grid operator.

풍력발전기 선택부(150)는 출력 성능 비교부(130) 및 출력 요구량 산출부(140)로부터 개별 풍력발전기(10)들의 증가 출력 가능한 전력 값 및 출력 요구량을 수신하면, 수신된 각 풍력발전기(10)의 증가 출력 가능한 전력 값을 바탕으로 상기 출력 요구량을 충족시킬 수 있는 복수의 풍력발전기(10)를 선택하여 그룹핑(Grouping)한다.When the wind power generator selection unit 150 receives the increaseable output power value and the output demand of the individual wind power generators 10 from the output performance comparison unit 130 and the output demand calculation unit 140, each of the received wind power generators 10 is received. A plurality of wind turbines 10 capable of meeting the output requirements are selected and grouped based on an increase in output power value of a).

또한, 풍력발전기 선택부(150)는 서로 다른 증가율로 제어하기 위한 복수의 그룹을 생성할 수 있으며, 각 풍력발전기(10)들의 풍속조건이 변화됨에 따라 필요시 그룹을 해제하거나 변경할 수 있다.In addition, the wind power generator selection unit 150 may generate a plurality of groups for controlling at different growth rates, and may release or change the groups as necessary as the wind speed conditions of the respective wind power generators 10 change.

또한, 풍력발전기 선택부(150)는 풍력발전기(10)를 선택적으로 그룹핑하기 위한 릴레이 스위치 장비를 포함할 수도 있다.In addition, the wind turbine selector 150 may include relay switch equipment for selectively grouping the wind turbine 10.

제어부(160)는 풍력발전단지의 출력 제어를 위한 상기 각 부의 동작을 제어한다. The controller 160 controls the operation of each unit for output control of the wind farm.

특히, 제어부(160)는 풍력발전기 선택부(150)에 의해 선택되거나 그룹핑된 풍력발전기들의 출력을 출력 요구량에 맞게 조절하여 안정적인 출력 증가와 함께 풍력발전단지의 전체 출력 전력 값이 상기 출력 기준 값을 유지하도록 제어한다.In particular, the controller 160 adjusts the outputs of the wind turbines selected or grouped by the wind turbine selector 150 according to the output requirements to increase the stable output and the total output power value of the wind farm to the output reference value. Control to maintain.

예컨대, 규정에 의해 정해진 출력 기준 값이 2.1MW/min일 경우를 가정할 때 풍력발전기 선택부(150)는 각 풍력발전기(10)들의 개별 풍속 데이터와 여기에 해당하는 풍력발전기들(10)의 파워 커브(Power Curve)를 참조하여 증가 출력 가능한 전력 값이 출력 요구량을 맞출 수 있는 풍력발전기들(10)을 선택하여 그룹핑 하게 된다.For example, assuming that the output reference value determined by the regulation is 2.1 MW / min, the wind power generator selection unit 150 may determine the individual wind speed data of each wind power generator 10 and the corresponding wind power generators 10. The power generators select and group the wind turbines 10 whose increasing output power values can meet the output requirements with reference to the power curve.

가령, 상기 도 2의 파워 커브 테이블(Power Curve Table)과 같은 특성을 각 풍력발전기들(10-1~10-12)이 가질 경우, 제어부(160)는 증가 출력이 가능한 제3 풍력발전기(10-3, 풍속:11m/s, 출력:1.8MW) 및 제6 풍력발전기(10-6, 풍속:6m/s, 출력:0.3MW)가 하나로 그룹핑된 상태에서 운전을 시작하도록 제어할 수 있다.For example, when each of the wind turbines 10-1 to 10-12 has the same characteristics as the power curve table of FIG. 2, the controller 160 may increase the output of the third wind turbine 10. -3, wind speed: 11m / s, output: 1.8MW) and the sixth wind turbine (10-6, wind speed: 6m / s, output: 0.3MW) can be controlled to start the operation in a grouped state.

또한, 제어부(160)는 증가 출력이 가능한 제4 풍력발전기(10-4, 풍속:10m/s, 출력:1.3MW)와 제7 풍력발전기(10-7(풍속:9m/s, 출력:0.8MW))가 하나로 그룹핑된 상태로 출력을 제어할 수 있다.In addition, the control unit 160 is the fourth wind generator (10-4, wind speed: 10m / s, output: 1.3MW) and the seventh wind generator (10-7 (wind speed: 9m / s, output: 0.8) that can increase the output The output can be controlled with MW)) grouped together.

반면, 제어부(160)는 풍력발전단지의 출력 증가 시 이미 한계 출력(15 m/s, 2.5MW) 상태에 있는 풍력발전기(10)를 출력 증가를 위한 그룹핑 대상에서 제외(해제)시킬 수 있다.On the other hand, when the output of the wind farm increases, the controller 160 may exclude (release) the wind generator 10 that is already in the limit output (15 m / s, 2.5 MW) state from the grouping for increasing the output.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전단지 제어 시스템(100)은 지정된 출력량의 범위에 있는 개별 풍력발전기(10)를 선택적으로 그룹핑하여 가동을 시킴으로써 풍력발전단지의 출력 증가량을 일정하게 유지할 수 있으며, 피치 제어를 사용하지 않아 피치 시스템의 내구성을 증가할 수 있게 된다.As described above, the wind farm control system 100 according to the embodiment of the present invention can selectively maintain the increase in the output of the wind farm by selectively grouping and operating the individual wind turbines 10 in the range of the specified output. As a result, the pitch control may not be used to increase the durability of the pitch system.

한편, 도 6을 통하여 상기한 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전단지 제어 시스템(100)의 구성을 바탕으로 하는 풍력발전단지의 출력 제어 방법을 설명한다.On the other hand, with reference to Figure 6 will be described the output control method of the wind farm based on the configuration of the wind farm control system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전단지의 출력 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of controlling the output of a wind farm according to an exemplary embodiment of the present invention.

첨부된 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전단지 제어 시스템(100)은 계통망 규정 또는 풍력발전단지의 운영자에 의해 출력 증발율(Ramp Rate Limitation) 제어를 위한 풍력발전단지의 목표 출력 값 및 출력 기울기 값을 입력 받는다. 그리고, 이를 풍력발전단지의 안정적인 출력 증가를 위한 출력 기준 값으로 설정한다(S110).Referring to FIG. 6, the wind farm control system 100 according to the embodiment of the present invention is a target of a wind farm for controlling output rate (Ramp Rate Limitation) by a grid operator or an operator of a wind farm. Input the output value and output slope value. Then, this is set as the output reference value for increasing the stable output of the wind farm (S110).

풍력발전단지 제어 시스템(100)은 각 풍력발전기(10)로부터 출력되는 개별 전력 값을 수집하고, 이를 합산하여 풍력발전단지의 현재 출력 전력 값을 산출한다(S120).The wind farm control system 100 collects individual power values output from each wind generator 10 and sums them to calculate a current output power value of the wind farm (S120).

풍력발전단지 제어 시스템(100)은 각 풍력발전기(10)의 풍속정보를 수집하고, 수집된 각 풍력발전기(10)의 개별 풍속과 파워 커브 테이블을 비교하여 각 풍력발전기(10)에서 증가출력 가능한 전력 값을 산출한다(S130).The wind farm control system 100 collects wind speed information of each wind power generator 10 and compares the individual wind speeds of each wind power generator 10 and a power curve table to increase and output the wind power. The power value is calculated (S130).

풍력발전단지 제어 시스템(100)은 풍력발전단지의 현재 출력 전력 값과 상기 출력 기준 값을 비교하여 오차 값을 산출하고, 산출되는 오차 값을 이용하여 풍력발전단지의 현재 출력 전력 값을 출력 기준 값까지 일정하게 증가시키기 위한 출력 요구량을 계산한다(S140).The wind farm control system 100 calculates an error value by comparing the current output power value of the wind farm with the output reference value, and outputs the current output power value of the wind farm by using the calculated error value. Calculate the output required to increase constantly until (S140).

풍력발전단지 제어 시스템(100)은 각 풍력발전기(10)의 출력 가능한 전력 값을 참조하여 상기 증가 출력 가능한 전력 값의 합이 상기 출력 요구량을 충족시키는 복수의 풍력발전기(10)를 선택하여 그룹핑한다(S150).The wind farm control system 100 selects and groups a plurality of wind turbines 10 whose sum of the increaseable output power values satisfies the output requirement by referring to the output power values of each wind turbine 10. (S150).

풍력발전단지 제어 시스템(100)은 상기 그룹핑된 풍력발전기(10)들의 출력을 상기 출력 요구량에 맞게 가동하여 풍력발전단지의 출력 전력 값이 상기 출력 기준 값을 유지하도록 제어한다(S160).The wind farm control system 100 controls the output power of the wind farm to maintain the output reference value by operating the output of the grouped wind turbines 10 in accordance with the output demand (S160).

즉, 풍력발전단지 제어 시스템(100)은 출력 증발율(Ramp Rate Limitation) 제어를 통해 안정적인 출력 기울기 값을 갖도록 출력 전력 값을 증가시켜 목표 출력 값에 도달할 수 있도록 그룹핑된 풍력발전기(10)들을 제어한다.That is, the wind farm control system 100 controls the wind generators 10 grouped to reach the target output value by increasing the output power value to have a stable output slope value through output ramp rate control. do.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 풍력발전단지내의 개별 풍력발전기(10)의 풍속정보와 파워 커브를 고려한 출력 증발율 제어 방식에 따라 풍력발전기들을 선택적으로 제어함으로써 풍력발전단지의 전력 출력량을 안정적으로 증가시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, the power output of the wind farm is stabilized by selectively controlling the wind turbines according to the output evaporation rate control method in consideration of the wind speed information and the power curve of the individual wind turbine 10 in the wind farm. There is an effect that can be increased.

그리고, 풍력발전기들을 선택적으로 그룹핑하여 그 출력량을 조절함으로써 종래에 풍력단지내의 각 풍력발전기의 피치각을 일괄 조절하여 출력량을 조절함에 따라 발생되는 전력손실과 그로 인한 각 피치 시스템의 내구성 감소를 예방할 수 있는 효과가 있다. In addition, by selectively grouping the wind turbines and adjusting their output, conventionally, the pitch angles of the wind turbines in the wind farm can be adjusted collectively to prevent the power loss generated by adjusting the output and thereby reducing the durability of each pitch system. It has an effect.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention are not limited to the above-described apparatuses and / or methods, but may be implemented through a program for realizing functions corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention, a recording medium on which the program is recorded And such an embodiment can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

10: 풍력발전기 11: 통신 모듈
12: 풍속 측정 모듈 13: 피치 제어 모듈
14: 발전 모듈 15: 전력 변환 모듈
16: 제어 모듈 100: 풍력발전단지 제어 시스템
110: 출력 전력량 체크부 120: 통신부
130: 출력 성능 비교부 140: 출력 요구량 산출부
150: 풍력발전기 선택부 160: 제어부10: Wind Power Generator 11: Communication Module
12: wind speed measurement module 13: pitch control module
14: power generation module 15: power conversion module
16: control module 100: wind farm control system
110: output power amount check unit 120: communication unit
130: output performance comparison unit 140: output demand amount calculation unit
150: wind power generator selection unit 160: control unit

Claims (13)

풍력발전단지의 출력을 제어하는 풍력발전단지 제어 시스템에 있어서,
각 풍력발전기로부터 출력되는 개별 전력 값을 수집하고 이를 합산하여 상기 풍력발전단지의 출력 전력 값을 체크하는 출력 전력량 체크부;
상기 각 풍력발전기의 개별 풍속을 수집하고 상기 각 풍력발전기의 운용을 위한 제어신호를 전송하는 통신부;
상기 각 풍력발전기의 개별 풍속과 파워 커브 테이블을 비교하여 상기 각 풍력발전기의 증가 출력 가능한 전력 값을 파악하는 출력 성능 비교부;
상기 풍력발전단지의 안정적인 출력 증가를 위한 출력 기준 값을 설정하고, 상기 출력 전력 값 및 상기 출력 기준 값 대비 출력 요구량을 산출하는 출력 요구량 산출부;
상기 각 풍력발전기의 증가 출력 가능한 전력 값을 바탕으로 상기 출력 요구량을 충족시킬 수 있는 복수의 풍력발전기를 선택하여 그룹핑(Grouping)하는 풍력발전기 선택부; 및
상기 그룹핑된 풍력발전기들의 출력을 상기 출력 요구량에 맞게 조절하여 상기 풍력발전단지의 출력 전력 값이 상기 출력 기준 값을 유지하도록 제어하는 제어부
를 포함하는 풍력발전단지 제어 시스템.
In the wind farm control system for controlling the output of the wind farm,
An output power amount checker which collects individual power values output from each wind power generator and sums them and checks the output power value of the wind farm;
A communication unit for collecting the individual wind speeds of each of the wind turbines and transmitting a control signal for operating the wind turbines;
An output performance comparison unit which compares individual wind speeds of each wind turbine and a power curve table to determine an increase in output power value of each wind turbine;
An output demand calculation unit configured to set an output reference value for stably increasing the output of the wind farm, and to calculate an output demand value relative to the output power value and the output reference value;
A wind generator selection unit for selecting and grouping a plurality of wind generators capable of satisfying the output requirement based on the increased output power value of each wind generator; And
A control unit for controlling the output power of the wind farm to maintain the output reference value by adjusting the output of the grouped wind turbines according to the output demand
Wind farm control system comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 통신부는,
내부 네트워크를 통해 상기 풍력발전기들로부터 상기 개별 풍속을 수집하고 각 풍력발전기의 운용을 위한 제어신호를 전송하는 풍력발전단지 제어 시스템.
The method of claim 1,
Wherein,
A wind farm control system that collects the individual wind speeds from the wind turbines through an internal network and transmits control signals for operating each wind turbine.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 풍력발전기는,
내부 네트워크를 통해 상기 풍력발전단지 제어 시스템의 통신부와 연결되는 통신 모듈;
나셀의 상부에 설치되어 상기 풍력발전기로 불어오는 풍속을 측정하는 풍속 측정 모듈;
인가되는 상기 제어신호에 따라 블레이드의 피치 각도를 조절하여 로터(Rotor)의 회전속도에 따른 출력전력을 조절하는 피치 제어 모듈;
로터의 회전력으로 터빈을 구동하여 전력을 생산하는 발전 모듈;
상기 생산되는 전력을 계통망으로 전달하기 위한 전력으로 변환하여 출력하는 전력 변환 모듈; 및
상기 전력 변환 모듈에서 출력되는 전력 값을 체크하여 상기 통신 모듈을 통해 상기 통신부로 전달하는 제어 모듈
중 적어도 하나를 포함하는 풍력발전단지 제어 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
The wind power generator includes:
A communication module connected to a communication unit of the wind farm control system through an internal network;
A wind speed measurement module installed on an upper portion of a nacelle to measure wind speeds blowing into the wind turbine;
A pitch control module for controlling an output power according to a rotation speed of a rotor by adjusting a pitch angle of a blade according to the control signal applied;
A power generation module for generating electric power by driving the turbine by the rotational force of the rotor;
A power conversion module for converting and outputting the generated power into power for delivering to a grid; And
The control module checks the power value output from the power conversion module and transfers it to the communication unit through the communication module.
Wind farm control system comprising at least one of.
제 1 항에 있어서,
상기 출력 전력량 체크부는,
계통망에 연결되는 다기능 릴레이(Multi-Function Relay) 장비를 통해 상기 각 풍력발전기의 주파수 및 전압을 측정하는 풍력발전단지 제어 시스템.
The method of claim 1,
The output power amount check unit,
Wind power plant control system for measuring the frequency and voltage of each of the wind turbines through a multi-function relay equipment connected to the grid.
제 1 항에 있어서,
상기 출력 성능 비교부는,
상기 풍력발전기의 출력 기준 값에서 상기 풍속에 따른 현재 출력 값을 뺀 값으로 상기 증가 출력 가능한 전력 값을 계산하는 풍력발전단지 제어 시스템.
The method of claim 1,
The output performance comparison unit,
The wind farm control system for calculating the power output value that can be increased by subtracting the current output value according to the wind speed from the output reference value of the wind power generator.
제 1 항에 있어서,
상기 출력 요구량은,
운영자에 의해 설정된 상기 풍력발전단지의 출력 증발율(Ramp Rate Limitation) 제어 방식에 따른 상기 풍력발전단지의 유효전력 출력 기울기를 포함하는 풍력발전단지 제어 시스템.
The method of claim 1,
The output demand is
A wind farm control system including an effective power output slope of the wind farm according to the output rate control (Ramp Rate Limitation) control method of the wind farm set by the operator.
제 1 항에 있어서,
상기 풍력발전기 선택부는,
상기 풍력발전기를 선택적으로 그룹핑하기 위한 릴레이 스위치 장비를 포함하는 풍력발전단지 제어 시스템.
The method of claim 1,
The wind generator selection unit,
Wind farm control system including a relay switch equipment for selectively grouping the wind turbine.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 풍력발전단지의 출력 증가 시 이미 한계 출력 상태에 있는 풍력발전기는 출력 증가를 위한 그룹핑 대상에서 제외시키는 풍력발전단지 제어 시스템.
The method of claim 1,
The control unit,
The wind farm control system to exclude the wind power generator that is already in the limit output state when the output of the wind farm is increased from the grouping target for output increase.
복수의 풍력발전기를 운용하는 풍력발전단지 제어 시스템이 풍력발전단지의 출력을 제어하는 방법에 있어서,
a) 각 풍력발전기로부터 출력되는 개별 전력 값을 수집하고 이를 합산하여 풍력발전단지의 출력 전력 값을 산출하는 단계;
b) 각 풍력발전기의 개별 풍속과 파워 커브 테이블을 비교하여 각 풍력발전기에서 증가출력 가능한 전력 값을 산출하는 단계;
c) 상기 풍력발전단지의 출력 전력 값 및 안정적인 출력 증가를 위한 출력 기준 값 대비 출력 요구량을 산출하는 단계;
d) 상기 각 풍력발전기의 증가 출력 가능한 전력 값을 바탕으로 상기 출력 요구량을 충족시킬 수 있는 복수의 풍력발전기를 선택하여 그룹핑(Grouping)하는 단계; 및
e) 상기 그룹핑된 풍력발전기들의 출력을 상기 출력 요구량에 맞게 조절하여 상기 풍력발전단지의 출력 전력 값이 상기 출력 기준 값을 유지하도록 제어하는 단계
를 포함하는 풍력발전단지의 출력 제어 방법.
In the wind farm control system for operating a plurality of wind power generator in the method of controlling the output of the wind farm,
a) collecting the individual power values output from each wind turbine and adding them to calculate output power values of the wind farm;
b) comparing the individual wind speed and power curve table of each wind turbine to calculate a power value that can be increased and output from each wind turbine;
c) calculating an output demand value relative to an output power value of the wind farm and an output reference value for stable output increase;
d) selecting and grouping a plurality of wind turbines capable of satisfying the output demand based on the increased output power value of each wind turbine; And
e) controlling the output power of the wind farm to maintain the output reference value by adjusting the output of the grouped wind turbines according to the output demand.
Output control method of a wind farm including a.
제 9 항에 있어서,
상기 a) 단계 이전에,
상기 풍력발전단지의 목표 출력 값 및 출력 기울기 값을 포함하는 상기 출력 기준 값을 설정하는 단계를 더 포함하는 풍력발전단지의 출력 제어 방법.
The method of claim 9,
Prior to step a)
And setting the output reference value including a target output value and an output slope value of the wind farm.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 c) 단계는,
상기 풍력발전단지의 출력 전력 값과 상기 출력 기준 값을 비교하여 오차 값을 계산하는 단계; 및
상기 오차 값을 이용하여 풍력발전단지의 출력 요구량을 산출하는 단계
를 포함하는 풍력발전단지의 출력 제어 방법.
11. The method according to claim 9 or 10,
The step c)
Calculating an error value by comparing an output power value of the wind farm and the output reference value; And
Calculating the output demand of the wind farm using the error value
Output control method of a wind farm including a.
제 9 항에 있어서,
상기 d) 단계는,
상기 증가 출력 가능한 전력 값의 합이 상기 출력 요구량을 충족시키는 복수의 풍력발전기를 선택하는 풍력발전단지의 출력 제어 방법.
The method of claim 9,
The step d)
And selecting a plurality of wind turbines whose sum of the increaseable output power values satisfies the output demand.
제 12 항에 있어서,
상기 d) 단계는,
한계 출력 상태에 있는 풍력발전기는 출력 증가를 위한 상기 그룹핑 대상에서 제외시키는 풍력발전단지의 출력 제어 방법.13. The method of claim 12,
The step d)
The wind turbine in the limit output state output control method of the wind farm is excluded from the grouping object for the output increase.
KR1020120047615A 2012-05-04 2012-05-04 System and method for output control of wind farm KR101337651B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120047615A KR101337651B1 (en) 2012-05-04 2012-05-04 System and method for output control of wind farm

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120047615A KR101337651B1 (en) 2012-05-04 2012-05-04 System and method for output control of wind farm

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130124028A KR20130124028A (en) 2013-11-13
KR101337651B1 true KR101337651B1 (en) 2013-12-05

Family

ID=49853132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120047615A KR101337651B1 (en) 2012-05-04 2012-05-04 System and method for output control of wind farm

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101337651B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101499790B1 (en) * 2013-12-24 2015-03-10 한국전기연구원 System for simulating scada and cotroller of wind power plant and method thereof
KR101589418B1 (en) 2015-11-20 2016-01-28 서창전기통신 주식회사 Device for stabilizing of wind power generation system
WO2024177207A1 (en) * 2023-02-24 2024-08-29 한국에너지기술연구원 Wind farm output adjustment system and output adjustment method therefor

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101475486B1 (en) * 2013-11-22 2014-12-22 삼성중공업 주식회사 Control system for wind farm
US9551322B2 (en) 2014-04-29 2017-01-24 General Electric Company Systems and methods for optimizing operation of a wind farm
KR101696267B1 (en) * 2014-07-28 2017-01-16 전자부품연구원 Method and System for Run-time Wind Farm Control
KR101645690B1 (en) * 2014-08-25 2016-08-04 삼성중공업 주식회사 Apparatus and method for managing electric power
KR20160025060A (en) * 2014-08-25 2016-03-08 전자부품연구원 Wind farm control system and control method thereof
KR101598051B1 (en) * 2014-09-25 2016-02-26 한국전력공사 System and method for controlling the ramp rate of wind farm output
US10385829B2 (en) 2016-05-11 2019-08-20 General Electric Company System and method for validating optimization of a wind farm
CN106532780B (en) * 2016-12-30 2018-12-25 北京金风科创风电设备有限公司 Power control method and device for wind power plant
KR102002142B1 (en) * 2017-12-22 2019-07-19 포스코에너지 주식회사 Wind farm control system and method
KR102088520B1 (en) * 2018-10-01 2020-03-13 한국해양과학기술원 Offshore power generation plant for reducing fatigue load of wind turbine
KR20240123085A (en) * 2023-02-06 2024-08-13 한국에너지기술연구원 Synthetic inertia control system and method for wind farms

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030087712A (en) * 2002-05-09 2003-11-15 주식회사 준마엔지니어링 A Remote Monitoring System of A Wind Power Generator
JP2006170208A (en) * 2004-12-17 2006-06-29 General Electric Co <Ge> Window farm and its control method
JP2007285214A (en) * 2006-04-18 2007-11-01 Nabtesco Corp Control device for windmill
KR101156328B1 (en) * 2010-02-16 2012-06-14 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Handy terminal for wind turbine generator and wind turbine generator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030087712A (en) * 2002-05-09 2003-11-15 주식회사 준마엔지니어링 A Remote Monitoring System of A Wind Power Generator
JP2006170208A (en) * 2004-12-17 2006-06-29 General Electric Co <Ge> Window farm and its control method
JP2007285214A (en) * 2006-04-18 2007-11-01 Nabtesco Corp Control device for windmill
KR101156328B1 (en) * 2010-02-16 2012-06-14 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Handy terminal for wind turbine generator and wind turbine generator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101499790B1 (en) * 2013-12-24 2015-03-10 한국전기연구원 System for simulating scada and cotroller of wind power plant and method thereof
KR101589418B1 (en) 2015-11-20 2016-01-28 서창전기통신 주식회사 Device for stabilizing of wind power generation system
WO2024177207A1 (en) * 2023-02-24 2024-08-29 한국에너지기술연구원 Wind farm output adjustment system and output adjustment method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130124028A (en) 2013-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101337651B1 (en) System and method for output control of wind farm
US11448187B2 (en) Power system and method for operating a wind power system with a dispatching algorithm
US7908036B2 (en) Power production control system and method
Aho et al. A tutorial of wind turbine control for supporting grid frequency through active power control
US9328718B2 (en) Method of calculating an electrical output of a wind power plant
RU2629565C2 (en) Method of electric power supply to electrical power supply network
CN102536657B (en) System and method for controlling wind turbine power output
CN102454544B (en) The system and method for adjustment wind turbine power parameter
US20090212563A1 (en) System and method for improving performance of power constrained wind power plant
US20130187383A1 (en) System and method for operating a wind turbine using adaptive reference variables
TWI543492B (en) Method for feeding electrical energy into an electrical supply grid by means of a wind power installation or wind farm, and wind power installation and wind farm for feeding electrical energy into an electrical supply grid
US8823193B1 (en) Method and system for limitation of power output variation in variable generation renewable facilities
CN107154648B (en) A kind of wind power plant bilayer has distribution of work control method
CN103001249A (en) Method for predicting short-term power of wind farm on the basis of BP (back propagation) neural network
US10934996B2 (en) Boost and regulation groups for wind power plant
Godin et al. Wind power plant level testing of inertial response with optimised recovery behaviour
US20210388815A1 (en) Method of controlling a wind turbine
KR20130106287A (en) Windmill control device and method and wind power generation system
Nzimande et al. Study on Integration of Large-Scale Photovoltaic and Wind Power Generation into a Grid
CN104993526A (en) Multi-type power supply joint operation system assembly ratio calculation method
Oudah et al. Modern Control Techniques in Wind Turbine
US11372384B2 (en) System and method for adjusting a multi-dimensional operating space of a wind turbine
Salmones Operational Strategies for Wind Farms under Extreme Wind Conditions
Melhem et al. Model predictive estimation of wind power for coordinated generation
Achitaev et al. Organization of Virtual Inertia Control of a Wind Power Plant Operating in the Network with a Predominant Content of Renewable Energy Sources

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171031

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181031

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191031

Year of fee payment: 7