突風による風力タービンのトリップを減らすにはどうすればよいですか？

突風や暴風による風力タービンのトリップを減らすにはどうすればよいですか？

突風が原因で風力タービンの動作限界を超えることは珍しくありません。このような状況で、一部の風力タービンの OEM ソリューションは、ユニットをトリップさせるだけです。このような状況に陥ると、タービンがリセットされるまで発電されなくなり、機械の摩損が進みます。しかし、精巧な風力タービン制御アルゴリズムを使用すると、突風や乱気流の影響を軽減し、トリップを減らすことができます。

単純な制御ロジックを備えた基本的な風力タービン発電機（WTG）コントローラは、主にテーブルに基づいて、ブレードピッチを即座に変更してギアボックス/発電機のトルクを減らすことで突風に対応しようと試みます。この際に、過剰作用してトリップを起こさないようにするには、反応が環境変数に比例している必要があります。回転ブレードの慣性と突風への応答時間の大きな遅れ、不正確な制御応答につながるその他の変数を考えると、これは特に困難です。

より良いアプローチでは、特定のロジックアルゴリズムで突風と乱流を処理する適応性の高いアドバンスト突風制御ロジックを使用して、さまざまな環境要因を補正します。過度の突風/速度への対応には 3 つの段階があります。 

• 最高レベルの対応は、過速度保護です。これは最も望ましくない対応ですが、高風速にさらされる風力タービンの保護には最適な選択肢であり得ます。過速度保護へのアプローチの 1 つでは、ロータ速度を数秒前に予測し、ピッチ動作の反応を早めることで回転部品の疲労を軽減します。 
• 次の段階は、突風に対するコントローラの応答を改善するためのアドバンスト制御メソッドと計算を組み込むことで、よりアクティブになります。このアプローチでは、風速のみに対応するのではなく、調整された風速をナセル加速度計と乱流推定器に入力し、他の入力とともにピッチ設定点を駆動するための推力制限を計算します。これは、乱流が発生するタービンに特に役立ちます。 
  最後の手段として、突風条件が過度である場合は、乱流ベースのディレート計算によってピッチシステムを駆動させます。これにより、過速度トリップ設定値に達するのを防ぎながら、低い設定点で電力生産を維持するより安全な操作が可能になります。
• 最終段階は、トリップに対する自動応答です。SCADA システム内に条件付きロジックを導入すると、トリップが発生したときに、ロジックが人間のオペレーターのように対応し、障害の状態、タイミング、およびユニット全体のステータスをチェックしてトリップをリセットし、ユニットを再起動します。これは、特に大規模な風力発電所で失われた発電をより迅速に回復するために、オペレーターが行う作業をほんの一瞬で模倣したものです。オープンロジックを利用するシステムでは、新しいアイデアや変化する状況に合わせてパラメータを変更できます。

Emerson は、風力制御設計で 30 年以上の経験があり、さまざまな環境条件のニーズを満たし、トリップを減らし、風力発電所の年間エネルギー生産量（AEP）を向上させる風力タービンの改造ソリューションを提供しています。