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アシスト機能を備えた風力発電装置およびその制御方法

国内特許コード P160013309
整理番号 S2015-0399-N0
掲載日 2016年9月23日
出願番号 特願2015-006276
公開番号 特開2016-133002
出願日 平成27年1月16日(2015.1.16)
公開日 平成28年7月25日(2016.7.25)
発明者
  • 石原田 秀一
  • 谷口 慶一郎
出願人
  • 国立大学法人 鹿児島大学
  • 株式会社S-style
発明の名称 アシスト機能を備えた風力発電装置およびその制御方法
発明の概要 【課題】商用電力系統への非連系時間帯に発電された電気を利用して、商用電力系統への連系時間帯に安定した発電出力が得られ、また、発電効率を高めることが可能な風力発電装置とその制御方法を提供する。
【解決手段】土台100上に支持された風車200と、風車の回転により発電を行う発電機300と、パワーコンディショナー400と、蓄電池500と、回転アシスト部600と、制御ユニット700を備える。制御ユニット700は、商用電力系統への非連系時間帯に蓄電池500に蓄電された電気に基づき、風速が風車200を回転起動させる風速未満であるとき回転アシスト部を作動させ、風車200を回転起動させる。また、供給電圧がパワーコンディショナー400の動作下限電圧未満であるとき、定格電圧未満であるとき、蓄電された電気をパワーコンディショナー400に補充的に供給する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


近年、再生可能エネルギー分野において、太陽光、地熱、水力、バイオマス等と並び、風力を利用した風力発電が注目を集めている。風力発電は風力という自然エネルギーがほぼ無尽蔵に得られ、二酸化炭素等の温暖化ガスが発生しない等の利点がある反面、風が常に変化して風向きや風速が絶えず変動するため、安定した発電出力が得にくいという課題もある。



このため、従来より、風力発電手段により発電した電力を貯蔵する貯蔵手段と、貯蔵した電力を利用して低風速時に風車が回転するように補助駆動する回転補助駆動手段を備えた風力発電装置(特許文献1~2)や、簡易なシステム構成で発電抵抗を減らすことにより風力発電の効率を従来よりも大きくした風力発電とその制御方式(特許文献3)、太陽光と風力を利用したハイブリッド型の発電装置(特許文献4~5)の各提案がなされている。

産業上の利用分野


本発明は、風力発電装置、特に風車の回転やパワーコンディショナーの動作に対するアシスト機能を備えた風力発電装置とその制御方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
土地または建物に設置される架台と、当該架台上に回転軸を介して回転可能に支持された風車と、当該風車の回転により発電を行う発電手段と、当該発電手段に接続されたパワーコンディショナーと、前記発電手段に接続された蓄電手段と、前記風車の回転をアシストする回転アシスト手段と、商用電力系統への連系時間帯の風速が前記風車を回転起動させる風速未満であるとき、商用電力系統への非連系時間帯に蓄電手段に蓄電された電気に基づき、前記風車を回転起動させるように前記回転アシスト手段を作動させる制御手段を備える、ことを特徴とする風力発電装置。

【請求項2】
前記制御手段が、前記回転アシスト手段に対する回転アシスト制御部と、前記蓄電手段に蓄電された電気に基づき、前記パワーコンディショナーに対する電力アシストを行う電力アシスト制御部を備えることを特徴とする請求項1記載の風力発電装置。

【請求項3】
土地または建物に設置される架台と、当該架台上に回転軸を介して回転可能に支持された風車と、当該風車の回転により発電を行う発電手段と、当該発電手段に接続されたパワーコンディショナーと、前記発電手段に接続された蓄電手段と、前記風車の回転をアシストする回転アシスト手段と、制御手段を備える風力発電装置の制御方法であって、
商用電力系統への非連系時間帯に発電された電気を前記蓄電手段に蓄電しておき、
商用電力系統への連系時間帯の風速が前記風車を回転起動させる風速未満であるとき、前記蓄電手段に蓄電された電気に基づき、前記制御手段により、前記風車を回転起動させるように前記回転アシスト手段を作動させることを特徴とする風力発電装置の制御方法。

【請求項4】
風車の回転起動後の、発電手段からパワーコンディショナーへの供給電圧が当該パワーコンディショナーの動作下限電圧未満であるとき、前記制御手段により、前記蓄電手段に蓄電された電気を、前記パワーコンディショナーへの供給電圧が前記動作下限電圧以上になるように、補助的に供給することを特徴とする請求項3記載の風力発電装置の制御方法。

【請求項5】
風車の回転起動後の、発電手段からパワーコンディショナーへの供給電圧が当該パワーコンディショナーの定格電圧未満であるとき、前記蓄電手段に蓄電された電気を、前記パワーコンディショナーへの供給電圧が前記定格電圧を維持するように補助的に供給することを特徴とする請求項3または請求項4記載の風力発電装置の制御方法。

【請求項6】
商用電力系統への連系時間帯であるときは、前記制御手段により、前記発電手段により発電された電気を前記パワーコンディショナー側へ、それ以外の時間帯であるときは前記蓄電手段側へ、それぞれ切り替えて供給することを特徴とする請求項3ないし請求項5のいずれか一項に記載の風力発電装置の制御方法。

【請求項7】
発電手段からパワーコンディショナーへの供給電圧が当該パワーコンディショナーの動作上限電圧または設定上限電圧を超えるとき、前記制御手段により、余剰電気を前記蓄電手段に分配して蓄電することを特徴とする請求項3ないし請求項6のいずれか一項に記載の風力発電装置の制御方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015006276thum.jpg
出願権利状態 公開
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