特許 6863737 ウィンドファーム及びその運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6863737

(24)【登録日】2021年4月5日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】ウィンドファーム及びその運転方法

(51)【国際特許分類】

   F03D 7/04 20060101AFI20210412BHJP

【ＦＩ】

   F03D7/04 Z

【請求項の数】11

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2016-256365(P2016-256365)

(22)【出願日】2016年12月28日

(65)【公開番号】特開2018-109369(P2018-109369A)

(43)【公開日】2018年7月12日

【審査請求日】2019年8月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】井手 和成

(72)【発明者】

【氏名】井川 芳克

(72)【発明者】

【氏名】刈込 界

【審査官】 北村 一

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１０−５２６９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２０１３／０２１４８１（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 再公表特許第２０１２／０５６５６４（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−３０３３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１９３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０２６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１４２６１９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０３Ｄ １／００−８０／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の風車と、
前記複数の風車に対してそれぞれ設けられ、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うための複数のローカル制御装置と、
前記複数の風車の総出力を増加させるための最適化処理を行うとともに、前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角に関する制限値又は出力に関する制限値を各々の前記ローカル制御装置に与えるように構成されたウィンドファーム制御装置と、
を備えることを特徴とするウィンドファーム。

【請求項2】

少なくとも前記複数のローカル制御装置からの情報収集を行うための中央制御ユニットと、
前記中央制御ユニットと前記複数のローカル制御装置との間に設けられるネットワークハブと、
をさらに備え、
前記ウィンドファーム制御装置は、前記ネットワークハブを介して前記複数のローカル制御装置と通信可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のウィンドファーム。

【請求項3】

複数の風車と、
前記複数の風車に対してそれぞれ設けられ、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うための複数のローカル制御装置と、
前記複数の風車の総出力を増加させるための最適化処理を行うとともに、前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを各々の前記ローカル制御装置に与えるように構成されたウィンドファーム制御装置と、
を備え、
各々の前記ローカル制御装置は、前記最適化処理に先行して行われるデータ処理である一次処理を、各々の前記風車の運転データに対して行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るように構成されたことを特徴とするウィンドファーム。

【請求項4】

複数の風車と、
前記複数の風車に対してそれぞれ設けられ、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うための複数のローカル制御装置と、
前記複数の風車の最適化処理を行うとともに、前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを各々の前記ローカル制御装置に与えるように構成されたウィンドファーム制御装置と、
を備え、
前記ウィンドファーム制御装置は、
最適化対象の前記風車のうち少なくとも一つの設定変更風車の制御設定を変更するための設定変更部と、
最適化対象の前記風車のうち各々の前記設定変更風車よりも下流側に位置する１以上の風下側風車の各々について、前記設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記風下側風車に到達するまでの遅れ時間を算出するための遅れ時間算出部と、
前記最適化対象の前記風車の総出力を少なくとも含む評価値を求めるための評価値算出部と、
前記評価値に基づいて、前記最適化対象の前記風車のうち１以上の風車について制御設定を更新するための設定更新部と、
を含み、
前記評価値算出部は、前記設定変更風車の前記制御設定の変更時点から前記遅れ時間を経過した後の前記風下側風車の各々の出力を用いて前記最適化対象の前記風車の総出力を算出し、該総出力の算出結果から前記評価値を求める
ように構成されたことを特徴とするウィンドファーム。

【請求項5】

前記ウィンドファーム制御装置は、前記最適化処理に先行して行われるデータ処理である一次処理を、前記複数の風車の出力を含む運転データに対して実行開始するように前記複数のローカル制御装置にデータ処理開始指令を送るためのデータ処理開始指令部を含み、
各々の前記ローカル制御装置は、各々の前記風車の前記運転データの前記一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るように構成された
ことを特徴とする請求項４に記載のウィンドファーム。

【請求項6】

前記少なくとも一つの設定変更風車は、
第１設定変更風車と、
前記第１設定変更風車よりも下流側に位置する第２設定変更風車と、
を含み、
前記設定変更部は、
前記第１設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記第２設定変更風車に到達するまで、前記第２設定変更風車の前記制御設定の前回値を保持し、
前記第１設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記第２設定変更風車に到達したとき、前記第２設定変更風車の前記制御設定を変更する
ように構成されたことを特徴とする請求項４又は５に記載のウィンドファーム。

【請求項7】

前記制御設定は、各々の前記風車の発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載のウィンドファーム。

【請求項8】

複数の風車と、前記複数の風車に対してそれぞれ設けられる複数のローカル制御装置と、前記複数の風車の最適化処理を行うためのウィンドファーム制御装置と、を備えるウィンドファームの運転方法であって、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うステップと、
前記ウィンドファーム制御装置により前記複数の風車の総出力を増加させるための最適化処理を行うステップと、
前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角に関する制限値又は出力に関する制限値を前記ウィンドファーム制御装置から各々の前記ローカル制御装置に与えるステップと、
を備えることを特徴とするウィンドファームの運転方法。

【請求項9】

複数の風車と、前記複数の風車に対してそれぞれ設けられる複数のローカル制御装置と、前記複数の風車の最適化処理を行うためのウィンドファーム制御装置と、を備えるウィンドファームの運転方法であって、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うステップと、
前記ウィンドファーム制御装置により前記複数の風車の総出力を増加させるための最適化処理を行うステップと、
前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを前記ウィンドファーム制御装置から各々の前記ローカル制御装置に与えるステップと、
を備え、
各々の前記ローカル制御装置により、前記最適化処理に先行して行われるデータ処理である一次処理を、各々の前記風車の運転データに対して行うステップと、
前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るステップと、を備えることを特徴とするウィンドファームの運転方法。

【請求項10】

複数の風車と、前記複数の風車に対してそれぞれ設けられる複数のローカル制御装置と、前記複数の風車の最適化処理を行うためのウィンドファーム制御装置と、を備えるウィンドファームの運転方法であって、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うステップと、
前記ウィンドファーム制御装置により前記複数の風車の最適化処理を行うステップと、
前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを前記ウィンドファーム制御装置から各々の前記ローカル制御装置に与えるステップと、
を備え、
前記最適化処理を行うステップでは、
最適化対象の前記風車のうち少なくとも一つの設定変更風車の制御設定を変更し、
最適化対象の前記風車のうち各々の前記設定変更風車よりも下流側に位置する１以上の風下側風車の各々について、前記設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記風下側風車に到達するまでの遅れ時間を算出し、
前記最適化対象の前記風車の総出力を少なくとも含む評価値を求め、
前記評価値に基づいて、前記最適化対象の前記風車のうち１以上の風車について制御設定を更新するとともに、
前記評価値を求める際、前記設定変更風車の前記制御設定の変更時点から前記遅れ時間を経過した後の前記風下側風車の各々の出力を用いて前記最適化対象の前記風車の総出力を算出し、該総出力の算出結果から前記評価値を求める
ことを特徴とするウィンドファームの運転方法。

【請求項11】

前記ウィンドファーム制御装置により、前記最適化処理に先行して行われるデータ処理である一次処理を、前記複数の風車の出力を含む運転データに対して実行開始するように前記複数のローカル制御装置にデータ処理開始指令を送り、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車の前記運転データの前記一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送る
ことを特徴とする請求項１０に記載のウィンドファームの運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウィンドファーム及びその運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の風力発電装置（以下、風車とする）で発電を行うウィンドファームでは、風上側に配置される前方風車に対して、風下側に配置される後方風車は通常、前方風車の後流すなわちウェイクの影響により前方風車と比較して発電出力が小さくなる。このため、各々の風車において創出される発電出力の合計であるウィンドファーム全体の出力を最適化するべく、種々の運転方法や制御方法が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、ウィンドファームの出力最適化に関する発明が開示されている。具体的に、特許文献１の技術では、中央制御装置において風向別に各風車のウェイクモードを定義して修正ピッチ角を決定して各風車のローカル制御装置に与え、各風車では中央制御装置により決定されて与えられた修正ピッチ角に従って制御が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許公開第２０１６／０２３０７４１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１には、ローカル制御装置に対して修正ピッチ角を与えると記載されているが、中央制御装置からローカル制御装置に不適切な翼ピッチ角が指令された場合は風車に異常が発生することも考えられるため、翼ピッチ角に関する指令を中央制御装置（ウィンドファーム制御装置）からローカル制御装置に与えることは風車の安全面の観点から望ましくない。また、上記特許文献１は、既設のウィンドファームに対して該ウィンドファームの発電出力を最適化する制御装置を追加設置する技術について何ら開示されていない。

【0006】

上述した問題に鑑み、本発明の少なくとも一実施形態は、ローカル制御装置の機能を変更することなく、既設のウィンドファームの発電出力を最適化することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るウィンドファームは、
複数の風車と、
前記複数の風車に対してそれぞれ設けられ、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うための複数のローカル制御装置と、
前記複数の風車の最適化処理を行うとともに、前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを各々の前記ローカル制御装置に与えるように構成されたウィンドファーム制御装置と、
を備える。

【0008】

上記（１）の構成によれば、複数の風車に対応付けてそれぞれ設けられた複数のローカル制御装置により、各風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各風車のカットアウト制御のうち少なくとも一方の制御が行われる。また、ウィンドファーム制御装置により、複数の風車の最適化処理が行われるとともに、該最適化処理の結果に基づいて各風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも１つが各ローカル制御装置に与えられる。つまり、ウィンドファーム制御装置から各ローカル制御装置に対して、各風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち少なくとも一方が与えられる。これにより、既設のウィンドファームに対して各ローカル制御装置の機能を変更することなく発電出力を最適化するウィンドファーム制御装置を追加設置することができる。したがって、既設のウィンドファームにおける各風車の安全性に影響を与えずに、各風車の最適化処理を通じてウィンドファームの総発電出力を改善することができる。

【0009】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のウィンドファームにおいて、
少なくとも前記複数のローカル制御装置からの情報収集を行うための中央制御ユニットと、
前記中央制御ユニットと前記複数のローカル制御装置との間に設けられるネットワークハブと、
をさらに備え、
前記ウィンドファーム制御装置は、前記ネットワークハブを介して前記複数のローカル制御装置に接続される。

【0010】

上記（２）の構成によれば、ウィンドファーム制御装置は、複数のローカル制御装置からの情報収集を行う中央制御ユニットとは別の制御装置として、ネットワークハブを介して複数のローカル制御装置にそれぞれ接続される。つまり、既設のウィンドファームにおける複数の風車にそれぞれ対応する複数のローカル制御装置、中央制御ユニット及びこれらの接続を集中的に中継するネットワークハブの機能を変更することなく、ネットワークハブにウィンドファーム制御装置を追加設置するという簡易な構成で、既設のウィンドファームの運転を最適化することができる。

【0011】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のウィンドファームにおいて、
各々の前記ローカル制御装置は、各々の前記風車の運転データの一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るように構成される。

【0012】

上記（３）の構成によれば、各風車の運転データの一次処理が各々のローカル制御装置で行われ、該一次処理の結果がウィンドファーム制御装置に送られる。したがって、複数のローカル制御装置に接続されるウィンドファーム制御装置において各風車の運転データの一次処理を行う必要がない。これにより、ウィンドファーム制御装置における演算負荷を低減することができるため、最適化処理を円滑に行うことができる。

【0013】

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか１つに記載のウィンドファームにおいて、
前記ウィンドファーム制御装置は、
最適化対象の前記風車のうち少なくとも一つの設定変更風車の制御設定を変更するための設定変更部と、
最適化対象の前記風車のうち各々の前記設定変更風車よりも下流側に位置する１以上の風下側風車の各々について、前記設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記風下側風車に到達するまでの遅れ時間を算出するための遅れ時間算出部と、
前記最適化対象の前記風車の総出力を少なくとも含む評価値を求めるための評価値算出部と、
前記評価値に基づいて、前記最適化対象の前記風車のうち１以上の風車について制御設定を更新するための設定更新部と、
を含み、
前記評価値算出部は、前記設定変更風車の前記制御設定の変更時点から前記遅れ時間を経過した後の前記風下側風車の各々の出力を用いて前記最適化対象の前記風車の総出力を算出し、該総出力の算出結果から前記評価値を求める
ように構成される。

【0014】

ウィンドファームの運転を最適化する際の最適化目標（評価関数値）の算出においては、風車間の離隔距離と風速とから求められる時間遅れを考慮することが望ましい。
上記（４）の構成によれば、最適化対象の風車のうち設定変更風車の制御設定が設定変更部により変更されると、設定変更風車の下流側に位置する１以上の風下側風車の各々について、設定変更風車に加えられた設定変更の影響が各々の風下側風車に到達するまでの遅れ時間が遅れ時間算出部によって算出される。また、評価値算出部により、設定変更風車の制御設定の変更時点から遅れ時間を経過した後における風下側風車の各々の出力を用いて最適化対象の風車の総出力が算出され、該総出力の算出結果に基づいて評価値が求められる。そして、評価値算出部によって求められた評価値に基づき、設定更新部が、最適化対象の風車のうち１以上の風車について制御設定を更新する。したがって、上流側風車に加えられた設定変更の影響が、下流側風車に到達するタイミングにおける風下側風車の出力を考慮して求められた評価値に基づいて該下流側風車の制御設定が変更されるため、ウィンドファームの実情に則したより適切な評価値を得ることができる。これにより、上流側風車に加えた設定変更による下流側風車への影響の遅れ時間を適切に考慮しながら、ウィンドファーム全体の発電総出力の最適化目標を設定することが可能となる。さらに、既設のウィンドファームに対してこのような制御装置を追加適用することにより、小規模の改造で効果的にウィンドファームの出力最適化を実現することができる。

【0015】

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載のウィンドファームにおいて、
前記ウィンドファーム制御装置は、前記複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を開始するように前記複数のローカル制御装置にデータ処理開始指令を送るためのデータ処理開始指令部を含み、
各々の前記ローカル制御装置は、各々の前記風車の前記運転データの前記一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るように構成される。

【0016】

上記（５）の構成によれば、データ処理開始指令部により送信されたデータ処理開始指令に応じて、各ローカル制御装置が、複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を行い、該一次処理の結果が各ローカル制御装置からウィンドファーム制御装置に送信される。これにより、ウィンドファーム制御装置の操作者は、必要に応じて必要なタイミングで各風車の運転データを収集することができるとともに、収集した一次処理の結果に基づき、例えば、ピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち少なくとも１つを各ローカル制御装置に送信することができる。

【0017】

（６）幾つかの実施形態では、上記（４）又は（５）に記載のウィンドファームにおいて、
前記少なくとも一つの設定変更風車は、
第１設定変更風車と、
前記第１設定変更風車よりも下流側に位置する第２設定変更風車と、
を含み、
前記設定変更部は、
前記第１設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記第２設定変更風車に到達するまで、前記第２設定変更風車の前記制御設定の前回値を保持し、
前記第１設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記第２設定変更風車に到達したとき、前記第２設定変更風車の前記制御設定を変更する
ように構成される。

【0018】

上記（６）の構成によれば、第１設定変更風車における制御設定の変更の影響が、該第１設定変更風車よりも風向の下流側に位置する第２設定変更風車に到達するまで、第２設定変更風車では前回の制御設定値が保持される。つまり、第１設定変更風車における制御設定の変更の影響が第２設定変更風車に到達するまでの遅れ時間が経過する前には第２設定変更風車の制御設定が変更されることがなく、上記遅れ時間が経過した後に第２設定変更風車の制御設定が変更される。したがって、第１設定変更風車に対する制御設定の変更の影響に対して、第２設定変更風車の設定変更による改善効果が表れ得る適切なタイミングで第２設定変更風車の制御設定を変更することができる。また、遅れ時間の経過前に第２設定変更風車の制御設定を変更することによる出力減少の可能性を低減することができる。これにより、ウィンドファーム全体の発電総出力の最適化を図ることができる。

【0019】

（７）幾つかの実施形態では、上記（４）乃至（６）の何れか１つに記載のウィンドファームにおいて、
前記制御設定は、各々の前記風車の発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも一つを含む。

【0020】

上記（７）の構成によれば、設定変更部により変更される設定変更風車の制御設定には各々の風車の発電出力指令、ピッチ角又は方位指令のうち１以上が含まれる。つまり、各々の風車の発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも１つを含む制御設定の変更による影響が下流側風車に到達するまでの遅れ時間を適切に考慮しながら、ウィンドファーム全体の発電総出力の最適化を図ることができる。

【0021】

（８）本発明の少なくとも一実施形態に係るウィンドファームの運転方法は、
複数の風車と、前記複数の風車に対してそれぞれ設けられる複数のローカル制御装置と、前記複数の風車の最適化処理を行うためのウィンドファーム制御装置と、を備えるウィンドファームの運転方法であって、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の前記風車のカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うステップと、
前記ウィンドファーム制御装置により前記複数の風車の最適化処理を行うステップと、
前記最適化処理の結果に基づいて各々の前記風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを前記ウィンドファーム制御装置から各々の前記ローカル制御装置に与えるステップと、
を備える。

【0022】

上記（８）の構成によれば、複数の風車に対応付けてそれぞれ設けられた複数のローカル制御装置により、各風車のオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各風車のカットアウト制御のうち少なくとも一方の制御が行われる。また、ウィンドファーム制御装置により、複数の風車の最適化処理が行われるとともに、該最適化処理の結果に基づいて各風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも１つが各ローカル制御装置に与えられる。つまり、ウィンドファーム制御装置から各ローカル制御装置に対して、各風車のピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち１以上が与えられる。これにより、既設のウィンドファームに対して各ローカル制御装置の機能を変更することなく発電出力を最適化するウィンドファーム制御装置を追加設置することができる。したがって、既設のウィンドファームにおける各風車の安全性に影響を与えずに、各風車の最適化処理を通じてウィンドファームの総発電出力を改善することができる。

【0023】

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載のウィンドファームの運転方法において、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車の運転データの一次処理を行うステップと、
前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送るステップと、を備える。

【0024】

上記（９）の構成によれば、各風車の運転データの一次処理が各々のローカル制御装置で行われ、該一次処理の結果がウィンドファーム制御装置に送られる。したがって、複数のローカル制御装置に接続されるウィンドファーム制御装置において各風車の運転データの一次処理を行う必要がない。これにより、ウィンドファーム制御装置における演算負荷を低減することができるため、最適化処理を円滑に行うことができる。

【0025】

（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）又は（９）に記載のウィンドファームの運転方法において、
前記最適化処理を行うステップでは、
最適化対象の前記風車のうち少なくとも一つの設定変更風車の制御設定を変更し、
最適化対象の前記風車のうち各々の前記設定変更風車よりも下流側に位置する１以上の風下側風車の各々について、前記設定変更風車の前記制御設定の変更の影響が前記風下側風車に到達するまでの遅れ時間を算出し、
前記最適化対象の前記風車の総出力を少なくとも含む評価値を求め、
前記評価値に基づいて、前記最適化対象の前記風車のうち１以上の風車について制御設定を更新するとともに、
前記評価値を求める際、前記設定変更風車の前記制御設定の変更時点から前記遅れ時間を経過した後の前記風下側風車の各々の出力を用いて前記最適化対象の前記風車の総出力を算出し、該総出力の算出結果から前記評価値を求める。

【0026】

上記（１０）の構成によれば、最適化対象の風車のうち設定変更風車の制御設定が変更されると、設定変更風車の下流側に位置する１以上の風下側風車の各々について、設定変更風車に加えられた設定変更の影響が各々の風下側風車に到達するまでの遅れ時間が算出される。また、設定変更風車の制御設定の変更時点から遅れ時間を経過した後における風下側風車の各々の出力を用いて最適化対象の風車の総出力が算出され、該総出力の算出結果に基づいて評価値が求められる。そして、求められた評価値に基づいて、最適化対象の風車のうち１以上の風車について制御設定が更新される。したがって、上流側風車に加えられた設定変更の影響が、下流側風車に到達するタイミングにおける風下側風車の出力を考慮して求められた評価値に基づいて該下流側風車の制御設定が変更されるため、ウィンドファームの実情に則したより適切な評価値を得ることができる。これにより、上流側風車に加えた設定変更による下流側風車への影響を適切に考慮しながら、ウィンドファーム全体の発電総出力の最適化目標を設定することが可能となる。

【0027】

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）に記載のウィンドファームの運転方法において、
前記ウィンドファーム制御装置は、前記複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を開始するように前記複数のローカル制御装置にデータ処理開始指令を送り、
各々の前記ローカル制御装置により、各々の前記風車の前記運転データの前記一次処理を行い、前記一次処理の結果を前記ウィンドファーム制御装置に送る、ように構成されてもよい。

【0028】

上記（１１）の構成によれば、ウィンドファーム制御装置により送信されたデータ処理開始指令に応じて、各ローカル制御装置が、複数の風車の出力を含む運転データの一次処理を行い、該一次処理の結果が各ローカル制御装置からウィンドファーム制御装置に送信される。これにより、ウィンドファーム制御装置の操作者は、必要に応じて必要なタイミングで各風車の運転データを収集することができるとともに、収集した一次処理の結果に基づき、例えば、ピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち少なくとも１つを各ローカル制御装置に送信することができる。

【発明の効果】

【0029】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、ナセル重量を低減とともに組み立て性を向上させた再生可能エネルギー型発電装置を提供することできる。また、本発明の少なくとも一実施形態によれば、組み立て性を向上させた再生可能エネルギー型発電装置の組み立て方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】一実施形態に係るウィンドファームの構成例を示す概略図である。

【図2】一実施形態における風車の構成例を示す概略図である。

【図3】一実施形態におけるローカル制御装置の構成を示すブロック図である。

【図4】一実施形態に係るウィンドファームの制御装置における制御系の構成を示すブロック図である。

【図5】一実施形態におけるウィンドファームの制御方法による合計発電出力の向上を説明するための概略図である。

【図6】一実施形態における基本的な制御法である同時摂動確率近似法（ＳＰＳＡ）の処理概念を示す模式図である。

【図7】一実施形態における基本的な制御法である多解像度同時摂動確率近似法（ＭＲ−ＳＰＳＡ）の処理概念を示す模式図であり、（ａ）は低解像度モードの一例を示し、（ｂ）は高解像度モードの一例を示す。

【図8】一実施形態における制御設定、評価値及び更新アルゴリズムを示す図である。

【図9】一実施形態に係るウィンドファームの制御装置による出力最適化処理を示すフローチャートである。

【図10】一実施形態に係るウィンドファームの制御装置による出力最適化処理を示すフローチャートである。

【図11】一実施形態に係るウィンドファームにおける風の伝達遅れを説明するための模式図である。

【図12】一実施形態に係るウィンドファームの制御装置による出力最適化処理を示すフローチャートである。

【図13】一実施形態に係るウィンドファームの制御装置による出力最適化処理を示すフローチャートである。

【図14】一実施形態に係るウィンドファームの制御装置による出力最適化処理を示すフローチャートである。

【図15】一実施形態に係るウィンドファームの制御装置による出力最適化処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【0032】

図１はウィンドファームの構成例を示す図である。図２はウィンドファームを構成する風車の一例を示す図である。

【0033】

図１に示すように、幾つかの実施形態に係るウィンドファーム１は、複数の風車Ｔ（Ｔ１〜Ｔｎ）と、各風車Ｔとそれぞれ信号線２を介して電気的に接続されたウィンドファーム・コントローラ１０（ウィンドファームの制御装置）と、を備える。ウィンドファーム・コントローラ１０は、複数の風車Ｔ１〜Ｔｎを備えたウィンドファーム１の運転制御を司る。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム１は、複数の風車Ｔに対してそれぞれ設けられた複数のローカル制御装置ＬＣ（ＬＣ１〜ＬＣｎ）を備えていてもよい。いくつかの実施形態において、ウィンドファーム１は、少なくとも複数のローカル制御装置ＬＣからの情報収集を行うためのＳＣＡＤＡサーバ４（中央制御ユニット）と、該ＳＣＡＤＡサーバ４と複数のローカル制御装置ＬＣとの間に設けられたネットワークハブ３と、をさらに備えてもよい。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、ネットワークハブ３を介して複数のローカル制御装置ＬＣに接続されてもよい。
以下、ウィンドファーム１を構成する風車Ｔ１〜Ｔ３の例を挙げた後、ローカル制御装置ＬＣ及びウィンドファーム・コントローラ１０の詳細について説明する。なお、図１では複数の風車として３台の風車Ｔ１〜Ｔ３を例示しているが、ウィンドファーム１を構成する風車の数はこれに限定されず、任意の数（例えば、ｎ又はＮ）であってよい。

【0034】

幾つかの実施形態において、ウィンドファーム１の各風車Ｔ１〜Ｔ３は、図２に示すように、複数のブレード１０２及びそれらが取り付けられるハブ１０４で構成されるロータ１０５と、ハブ１０４に連結された主軸１０６と、主軸１０６の回転力を受けて駆動される発電機１１０とを備えていてもよい。幾つかの実施形態において、主軸１０６と発電機１１０とはドライブトレイン１０８及びその出力軸１０９を介して連結されていてもよい。幾つかの実施形態において、ドライブトレイン１０８は、主軸１０６の回転を増速するギア式の増速機を備えていてもよい。幾つかの実施形態において、ドライブトレイン１０８は、ギア式の増速機に替えて、油圧トランスミッションを備えていてもよい。他の実施形態では、ドライブトレイン１０８に代えて、主軸１０６と発電機１１０とが直接接続されたダイレクトドライブ方式であってもよい。

【0035】

ドライブトレイン１０８及び発電機１１０は、主軸軸受１０７を介して主軸１０６を回転自在に支持するナセル１１２に収納されていてもよい。ナセル１１２の底面を構成するナセル台板１１４は、ヨー旋回軸受１１８を介してタワー１１６によって支持されていてもよい。なお、ナセル台板１１４には、ヨーモータ２１（図３参照）及びピニオンギアを有するヨー旋回機構１１９が固定されていてもよく、タワー１１６側に設けられたリングギアにヨー旋回機構１１９のピニオンギアを噛み合わせた状態でヨーモータ２１を駆動することでナセル１１２をタワー１１６に対して旋回可能になっていてもよい。さらに、各ブレード１０２は、翼旋回軸受（不図示）を介してハブ１０４に支持されており、ハブ１０４内に設けられたピッチ駆動アクチュエータ２３（図３参照）によってピッチ角が調節可能になっていてもよい。

【0036】

なお、図２に示した構成例の風車Ｔにおいて、各種部品の損傷状態又は劣化状態を示す状態値が状態値検出センサ（例えば、図３に示す荷重センサ３３等を含む）によって取得され、ウィンドファーム・コントローラ１０に報告されるようになっている。
各風車Ｔ１〜Ｔ３の各種部品の状態値の具体例として、ブレード１０２の損傷状態又は劣化状態を示すものとしてブレード１０２の重量、各ブレード１０２間の重量アンバランス、ブレード１０２の振動等を挙げることができ、タワー１１６の損傷状態又は劣化状態を示すものとしてタワー１１６基部又はタワー１１６上部の疲労荷重やタワー１１６の振動等を挙げることができ、増速機や油圧トランスミッション等のドライブトレイン１０８の損傷状態又は劣化状態を示すものとして主軸軸受１０７や油圧ポンプの軸受の振動、主軸１０６の振動や振れ回り、油圧ポンプのピストン振動や振幅、油圧トランスミッションの効率等を挙げることができ、ナセル台板１１４やハブ１０４等の鋳物からなる部材の損傷状態又は劣化状態を示すものとして応力集中による疲労を挙げることができる。

【0037】

次に、ローカル制御装置ＬＣの詳細について説明する。図３は、幾つかの実施形態にローカル制御装置ＬＣにおける制御系の構成を示すブロック図である。
図３に示すように、幾つかの実施形態において、ローカル制御装置ＬＣは、例えば、コンピュータであり、ＣＰＵ５１、該ＣＰＵ５１が実行する各種プログラムやテーブル等のデータを記憶するための記憶部としてのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５３、各プログラムを実行する際の展開領域や演算領域等のワーク領域として機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５２の他、図示しない大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、通信ネットワークに接続するための通信インターフェース、及び外部記憶装置が装着されるアクセス部などを備えていてもよい。これらは全て、バス５４を介して接続されており、バス５４は信号線２（図１参照）及びネットワークハブ３を介してウィンドファーム・コントローラ１０及びＳＣＡＤＡサーバ４と電気的に接続されている。更に、ウィンドファーム・コントローラ１０は、例えば、キーボードやマウス等からなる入力部（図示省略）及びデータを表示する液晶表示装置等からなる表示部（図示省略）等と接続されていてもよい。

【0038】

幾つかの実施形態において、ローカル制御装置ＬＣには、各風車Ｔ１〜Ｔ３に設けられた風向センサ３１、風速センサ３２及び荷重センサ３３の各々から、それぞれ風向、風速及び荷重に関する検知信号が送信されてもよい。上記の荷重センサ３３は、例えば、主軸軸受１０７やタワー１１６等、装置荷重や風による負荷が作用する場所に１つ以上設置されていてもよい。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、バス１４及び信号線２を介してヨーモータ２１、ヨーブレーキ駆動アクチュエータ２２、ピッチ駆動アクチュエータ２３及びピッチブレーキ駆動アクチュエータ２４と電気的に接続されていてもよい。

【0039】

幾つかの実施形態において、ＲＯＭ１３には、後述する安全制御プログラム５５が格納されていてもよい。

【0040】

続いて、ウィンドファーム・コントローラ１０の詳細について説明する。
図４は、幾つかの実施形態に係るウィンドファーム・コントローラ１０（ウィンドファームの制御装置）における制御系の構成を示すブロック図である。
図４に示すように、幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、例えば、コンピュータであり、ＣＰＵ１１、該ＣＰＵ１１が実行する各種プログラムやテーブル等のデータを記憶するための記憶部としてのＲＯＭ１３、各プログラムを実行する際の展開領域や演算領域等のワーク領域として機能するＲＡＭ１２の他、図示しない大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、通信ネットワークに接続するための通信インターフェース、及び外部記憶装置が装着されるアクセス部などを備えていてもよい。幾つかの実施形態では、ウィンドファーム・コントローラ１０は、後述する制御設定を更新する工程で得られた最適な制御設定を風況パラメータと関連付けて保存するデータベース１９を含んでもよく、データベース１９には発電出力分配テーブル（図示省略）等が格納されていてもよい。これらは全て、バス１４を介して接続されており、バス１４は信号線２（図１参照）を介してウィンドファーム１の各風車Ｔ１〜Ｔ３と電気的に接続されている。更に、ウィンドファーム・コントローラ１０は、例えば、キーボードやマウス等からなる入力部（図示省略）及びデータを表示する液晶表示装置等からなる表示部（図示省略）等と接続されていてもよい。

【0041】

幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０には、各風車Ｔ１〜Ｔ３に設けられた風向センサ３１、風速センサ３２及び荷重センサ３３の各々から、それぞれ風向、風速及び荷重に関する検知信号が送信されてもよい。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、バス１４及び信号線２を介してヨーモータ２１、ヨーブレーキ駆動アクチュエータ２２、ピッチ駆動アクチュエータ２３及びピッチブレーキ駆動アクチュエータ２４と電気的に接続されていてもよい。

【0042】

幾つかの実施形態において、ＲＯＭ１３には、各風車Ｔ１〜Ｔ３の発電量からウィンドファーム１の全体出力を算出する出力算出プログラム１５や、ウィンドファーム１の全体出力を最適化するための第１出力最適化プログラム１６（運転制御プログラム）、第２出力最適化プログラム１７（運転制御プログラム）及び第３出力最適化プログラム１８（運転制御プログラム）が格納されていてもよい。これらのプログラムについては後述する。

【0043】

ここで、幾つかの実施形態におけるウィンドファーム１の出力最適化処理について詳しく説明する。本明細書で説明する幾つかの実施形態におけるウィンドファームの最適化処理は、特定のパラメータに着目した最適化処理に限られず、種々の最適化処理に適用できる。具体的には、例えば、発電出力に着目した最適化処理であってもよい。他の実施形態では、例えば、各風車Ｔの機械的疲労を低減するための最適化処理等であってもよい。また、その際の最適化処理に用いる手法として、従来の最適化手法の１つである同時摂動確率近似法（ＳＰＳＡ）を用いてもよいし、これを発展させた多解像度同時摂動確率近似法（ＭＲ−ＳＰＳＡ）を用いてもよい。幾つかの実施形態では、ＭＲ−ＳＰＳＡをベースに、さらに発展させた最適化処理を適用することにより、ウェイクの影響を考慮してウィンドファーム１全体の出力最適化が図られる。

【0044】

まず、最適化手法の例として、同時摂動確率近似法（ＳＰＳＡ）及び多解像度同時摂動確率近似法（ＭＲ−ＳＰＳＡ）について説明する。

【0045】

ＳＰＳＡでは、ウィンドファーム１内に属する個々の風車Ｔの全てを夫々独立の制御対象とし、それぞれに独立のパラメータ設定値を用いて制御するいわゆる高解像度モードで制御が行われる（図５参照）。具体的には、各パラメータに対してランダム変数である正又は負の摂動を与えた後の評価値（評価関数）に基づき次の摂動を決定して与え、改善代がなくなるまで繰り返すという計算アルゴリズムに従って各風車Ｔの制御が行われる。

【0046】

図６は、幾つかの実施形態における基本的な制御法である同時摂動確率近似法（ＳＰＳＡ）の処理概念を示す模式図である。幾つかの実施形態において、図６に示すプラント４１は、例えば、複数の風車Ｔ１〜Ｔｎを含むウィンドファーム１であってもよい。

【0047】

一般に、ウィンドファーム１等の風力発電プラントは、再生可能エネルギーを利用した発電プラントであり、例えば、風向、風速、温度、湿度、空気密度…、等の風況が刻々と変化するため、制御対象を明確に特定することが困難とされる。

【0048】

このため、幾つかの実施形態では、例えば、図６に示すように、プラント４１（Ｐｌａｎｔ）を伝達関数が不明な制御対象として、該プラント４１に対するコントローラ４０からの入力値（Ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎｐｕｔ）と、該入力値を入力した際におけるプラント４１からの出力値（Ｍｅａｓｕｒｅｄ ｏｕｔｐｕｔ）とを測定し、出力値がコントロール目標４２（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）に近づいたか否かに応じて次の入力値を決定するフィードバック制御が行われる。プラント４１からの出力値はまた、コントローラ４０への参照入力値と比較され、その差（Ｍｅａｓｕｒｅｄ ｅｒｒｏｒ）がコントローラ４０及びコントロール目標４２に入力される。

【0049】

そして、繰り返し行われるループ制御の各ループ（以下、イタレーションとする）における制御結果（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）がコントロール目標４２から最適化ツール（Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｏｏｌ）４３に入力される。最適化ツール４３は、第１イタレーションにおける制御結果の入力を受けて、次の第２イタレーションでのプラント４１に対する入力値に関し、複数の制御パラメータに対して摂動を印加する。摂動は、最初の制御設定（例えば、θ_ｋ）に対して、例えば、ランダム変数である＋Δ_ｋ又は−Δ_ｋが与えられる。幾つかの実施形態では、摂動を与える際に、全ての最適化対象の風車Ｔに対して同時に摂動を与えてもよい。このようにすれば、ウィンドファーム１全体として最適な制御設定に、より短時間で迅速に到達することができ、ウィンドファーム１全体の総発電出力を短時間に改善することができる。

【0050】

続いて、上記の摂動と、該摂動が与えられた第２イタレーションの制御結果とから、最適化ツール４３において評価値（評価関数Ｌ）の勾配が求められ、次の制御パラメータが決定され、次のイタレーションにおけるコントローラ４０へのチューニングコマンドとしてコントローラ４０に送られる。これを繰り返すことにより、最適解すなわち最適化された制御設定が探索される。

【0051】

一方、ＭＲ−ＳＰＳＡでは、制御対象とすべき、ウィンドファーム１内に属する全風車Ｔ（例えば、Ｎ個）を、その総数未満（例えば、Ｍ個。但し、Ｎ＞Ｍ）となる幾つかのグループに分け、同一グループ内の風車Ｔに対して同一のパラメータ設定値を用いて制御を行う低解像度モードと、個々の風車Ｔの全てを夫々独立の制御対象とし、それぞれに独立のパラメータ設定値を用いて制御する高解像度モードとを状況に応じて切り替え、各パラメータに対してランダム変数である正又は負の摂動を与えた後の評価値（評価関数）に基づき、次の摂動を決定して与え、改善代がなくなるまで繰り返すという計算アルゴリズムに従って各風車Ｔの制御が行われる。

【0052】

また、ＭＲ−ＳＰＳＡでは、最適設定解を求める反復計算の各イタレーションにおいて、低解像度モードでは摂動成分として第１摂動成分Δ_ｋ１が用いられ、高解像度モードでは摂動成分として第２摂動成分Δ_ｋ２が用いられる。つまり、ＭＲ−ＳＰＳＡでは第１摂動成分Δ_ｋ１と第２摂動成分Δ_ｋ２との何れか一方が摂動として与えられる。

【0053】

上記ＭＲ−ＳＰＳＡでは、最適設定解を求める反復計算の初期段階では制御モードを低解像度モードに設定し、例えば、ヨー旋回やピッチ角についてグループ毎に大まかな修正（制御設定値の更新）が行われる。そして、評価値の変化がある値以下となった際に制御モードが高解像度モードに切り替えられ、個々の風車について細部の微調整が行われる。これにより、最適設定に到達するまでの時間が短縮されてウィンドファーム全体の発電効率を上げることができる（図５参照）。

【0054】

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、幾つかの実施形態におけるウィンドファーム１の制御方法であって、基本的な制御法である多解像度同時摂動確率近似法（ＭＲ−ＳＰＳＡ）の処理概念を示す模式図であり、図７（ａ）は低解像度モードの一例を示し、図７（ｂ）は高解像度モードの例を示す。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ウィンドファーム１は、例えば、図中の縦方向（Ｙ方向とする）に４行、Ｙ方向と直交する紙面横方向（Ｘ方向とする）に４列で配置された計１６台の風車Ｔ１〜Ｔ１６を含んでいてもよい。これらの風車Ｔ１〜Ｔ１６は、Ｘ方向及びＹ方向において等間隔に配置されていてもよい。各風車Ｔ間の距離は、例えば、ロータ１０５の直系をＤとしてＤの倍数で表されてもよい。なお、説明の便宜上、図７（ａ）及び図７（ｂ）中の各１６台の風車には、それぞれ左上から右方向に順にＴ１〜Ｔ１６の番号を付している。

【0055】

いま、図の左下から右上方向（例えば、風向ベクトル（ｘ，ｙ）＝（１，１））に向けて風が吹いているとする。
この場合、風上側すなわち風向の上流側に配置される前方の風車Ｔ（例えば、図７（ａ）中に破線で示す左下から３行３列の風車Ｔ５〜Ｔ７，Ｔ９〜Ｔ１１及びＴ１３〜Ｔ１５をグループＧ１とする）に対して、風下側すなわち風向の下流側に配置される後方の風車Ｔ（例えば、図７（ａ）中に破線で示す最上段及び最右列の風車Ｔ１〜Ｔ４，Ｔ８，Ｔ１２及びＴ１６をグループＧ２とする）は通常、前方風車Ｔの後流すなわちウェイクの影響により、グループＧ１に含まれる風車Ｔと比較して各々の発電出力が小さくなる。そこで、図７（ａ）に示す低解像度モードでは、風上側に位置するグループＧ１内の各風車Ｔについては同グループＧ１内で同一の制御パラメータ（例えば、θ_ｋ１）を用いて制御し、風下側に位置するグループＧ２内の各風車ＴについてもそれぞれグループＧ２内で同一の制御パラメータ（例えば、θ_ｋ２）を用いて制御するように構成されてもよい。
なお、グループ化は上述したグループＧ１、Ｇ２に限られず、種々のパターンが有り得る。例えば、図７（ａ）中、左から吹く風に対しては、最左列の風車Ｔ１，Ｔ５，Ｔ９及びＴ１３を少なくとも含むグループを上流側グループＧ１とし、最右列の風車Ｔ４，Ｔ８，Ｔ１２及びＴ１６を少なくとも含むグループを下流側グループＧ２としてもよい。さらに、その他のパターンでグループ化されていてもよい。

【0056】

一方、図７（ｂ）に示す高解像度モードでは、全風車Ｔ（Ｔ１〜Ｔ１６）のそれぞれが制御対象であり、各々の風車Ｔ１〜Ｔ１６について、個別に独立した制御パラメータを用いて制御するように構成されてもよい。

【0057】

以上を踏まえ、例えば、上述した風車Ｔ１〜Ｔ１６を制御対象として、風上側のグループＧ１と風下側のグループＧ２とにグループ分けして行われる低解像度モードでの処理について説明する。
幾つかの実施形態において、低解像度モードにおけるランダム変動をΔ_ｋ１とし、高解像度モードにおけるランダム変動をΔ_ｋ２とする。幾つかの実施形態において、Δ_ｋ２は各要素が独立したランダム変数である。一方、低解像度モードにおけるΔ_ｋ１の要素は、例えば、Δ_ｋ１１とΔ_ｋ１２の２つのみとなる。これは、各グループ（図７（ａ）に破線で示す）内の風車Ｔでは同一の制御設定を用いて制御されるからである。図７（ａ）の各風車Ｔ１〜Ｔ１６における摂動Δ_ｋ１は順に以下の式（１）のようになる。

【0058】

［数１］
Δ_ｋ１ ＝［Δ_{ｋ１１ ，} Δ_{ｋ１１ ，}Δ_{ｋ１１ ，}Δ_{ｋ１１ ，}Δ_{ｋ１２ ，}Δ_{ｋ１２ ，}Δ_{ｋ１２ ，}Δ_{ｋ１１ ，}Δ_{ｋ１２ ，}Δ_{ｋ１２ ，}Δ_{ｋ１２ ，}Δ_{ｋ１１ ，}Δ_{ｋ１２ ，}Δ_ｋ１２， Δ_{ｋ１２ ，}Δ_ｋ１１］^Ｔ ・・・（１）

【0059】

このとき、図８に示すように、例えば、制御設定は式（２）で表され、評価値Ｌは式（３）で表され、制御設定の更新アルゴリズムはそれぞれ式（４）〜（６）で表されるように設定されてもよい。
ここで、ａ_ｋ１、ａ_ｋ２、ｃ_ｋ１、ｃ_ｋ２はそれぞれゲインであり、Δ_ｋ１、Δ_ｋ２はそれぞれ無次元のランダム変数からなる摂動である。
つまり、幾つかの実施形態では、ＳＰＳＡにおけるΔ_ｋに代えてΔ_ｋ１又はΔ_ｋ２を用いる従来のＭＲ−ＳＰＳＡと異なり、ＳＰＳＡにおけるΔ_ｋに代えてΔ_ｋ１及びΔ_ｋ２を同時に用いて最適化制御が行われる。

【0060】

幾つかの実施形態では、上記の最適化制御により、例えば、図５に太線で示すように、ウィンドファーム１の全体出力について、最適化されるまでの時間が従来のＳＰＳＡやＭＲ−ＳＰＳＡと比較してより一層短縮される。これは、上述した幾つかの実施形態では、低解像度モードと高解像度モードとを常に併用して運転されるため、低解像度モードと高解像度モードとの切換タイミングを考慮する必要がなく、風の変化に対して常に最適な摂動が与えられる制御が行われることによるものである。
なお、風の変化が少なく定常状態が長時間確保される場合の高解像度モードでは、ある一定の風況条件において制御ループを繰り返し実行して最適な制御設定となるまで収束させることが望ましいが、実際のウィンドファーム１では、風が時々刻々と変化するため、必ずしも高解像度モードで最適な制御設定まで収束させる必要がない。むしろ、刻々と変化する風に常に追従しながら、可能な限り最適な制御設定に近い設定状態において常に運用することで、ウィンドファーム１全体として発電の総出力を最適化することができる。

【0061】

続いて、上述した構成により、幾つかの実施形態において実現されるウィンドファーム１の運転方法すなわち、ウィンドファーム・コントローラ１０が第１出力最適化プログラム１６を実行することで実現される出力最適化制御（出力最適化処理）について説明する。なお、以下の説明では、ウィンドファーム・コントローラ１０が第１出力最適化プログラム１６を実行することで行われる処理内容がすなわちウィンドファーム１の運転方法となる。

【0062】

幾つかの実施形態において、複数の風車Ｔを含むウィンドファーム１のウィンドファーム・コントローラ１０は、ＲＯＭ１３に格納された第１出力最適化プログラム１６を読み出してＲＡＭ１２に展開し、これを実行することにより、例えば、図９に示すように、最適化対象の風車Ｔの各々の制御設定θ_ｋに摂動Δ_ｋを与える処理を実行する（ステップＳ１）。第１出力最適化プログラム１６は、ウィンドファーム・コントローラ１０に上記の処理を実現させることで、最適化対象の風車Ｔの各々の制御設定に摂動を与えるための摂動付与部として機能する。次に、ウィンドファーム・コントローラ１０は、上記摂動Δ_ｋを与えた後で、最適化対象とされた風車Ｔの総出力を少なくとも含む評価値Ｌを求める処理を実行する（ステップＳ２）。出力最適化プログラム１６は、ウィンドファーム・コントローラ１０に上記の処理を実現させることにより、摂動を与えた後、最適化対象の風車Ｔの総出力を少なくとも含む評価値Ｌを求めるための評価値算出部として機能する。そして、ウィンドファーム・コントローラ１０は、評価値Ｌの勾配に基づいて、最適化対象の風車Ｔの各々について制御設定θ_ｋを更新（ステップＳ３）する処理を実行してもよい。これにより、制御設定θ_ｋが更新されてθ_ｋ＋１となる。出力最適化プログラム１６は、ウィンドファーム・コントローラ１０に上記の処理を実現させることにより、評価値Ｌの勾配に基づいて、最適化対象の風車Ｔの各々について制御設定θ_ｋを更新するための更新部として機能する。

【0063】

幾つかの実施形態において、上記の摂動Δ_ｋを与える工程（ステップＳ１）では、例えば、図１０に示すように、低解像度モードに対応するＭ個のグループのそれぞれについて各グループに属する風車Ｔの制御設定θ_ｋに対して与えるべき第１摂動成分Δ_ｋ１を設定してもよい（ステップＳ１１）。また、高解像度モードに対応するＮ個（但し、Ｎ＞Ｍ）のグループのそれぞれについて各グループに属する風車Ｔの制御設定θ_ｋに対して与えるべき第２摂動成分Δ_ｋ２を設定してもよい（ステップＳ１２）。そして、少なくとも第１摂動成分Δ_ｋ１および第２摂動成分Δ_ｋ２を含む摂動を各々の風車Ｔに与えてもよい（ステップＳ１３）。上述した幾つかの実施形態では、例えば、Ｍ＝２（グループＧ１，Ｇ２）であり、Ｎ＝１６（ウィンドファーム１内の風車Ｔの総数）としてもよい。

【0064】

上記の構成では、低解像度モードに対応する第１摂動成分Δ_ｋ１と、高解像度モードに対応する第２摂動成分Δ_ｋ２との両方を含む摂動が常時、ウィンドファーム１に含まれる風車Ｔの各々に与えられる。そして、その後に求められた評価値Ｌの勾配に基づき、最適化対象の風車Ｔの各々について制御設定θ_ｋが更新される。これにより、個々の風車Ｔが、例えば、風向や風速の変化に対してウィンドファーム１全体として即効性のある低解像度モードでの大まかな対応と、個々の風車Ｔの位置における最適な制御設定θ_ｋに微修正する高解像度モードでの詳細な対応とを切り替えることなく並列的に行うことができるため、ウィンドファーム１全体として常時最適な応答を行うように運転することができる。したがって、第１摂動成分Δ_ｋ１及び第２摂動成分Δ_ｋ２の何れか一方の摂動を各々の風車Ｔに与えていた従来のウィンドファーム（例えば、図５に示すＳＰＳＡやＭＲ−ＳＰＳＡを用いたウィンドファーム）に比べて、風の変動により各風車Ｔの最適な制御設定θ_ｋが変化した場合でも、新しい最適な制御設定θ_ｋ＋ｎに短時間で到達することができる。また、低解像度モードにおけるグループ分けの対象や高解像度モードでの最適化対象には全ての風車Ｔが含まれるため、一台ずつ制御設定を行っていた従来のウィンドファームに比べて、ウィンドファーム１全体の総発電出力を短時間に改善することができる。さらに、既設のウィンドファームに対してこのウィンドファームの制御装置１０を追加適用することにより、小規模の改造又はアップデートで効果的にウィンドファーム１の出力最適化を実現することができる。

【0065】

幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、上述した種々の最適化処理を行うに際して、さらに、各風車Ｔ間の離隔距離Ｄと風速Ｖとに基づき、風上側風車Ｔの後流が風下側風車Ｔに到達するまでの遅れ時間ｔを考慮し、この遅れ時間ｔを風下側風車Ｔの制御設定に反映させる処理を実行する。

【0066】

各風車Ｔ間の離隔距離Ｄと風速Ｖとを考慮する際には、風車Ｔの設置位置に関する設置情報、各風車Ｔで計測された風速情報及び風向情報等を用いる。幾つかの実施形態では、各風車Ｔに固有の特性を表す風車特性係数を含んでもよい。
ここで使われる風速情報は、風車Ｔに対する流入風速ではなく、後流風速であることが望ましい。
後流風速は、例えば、風上側風車Ｔのナセル１１２に設けられた風向・風速計（風向センサ３１及び風速センサ３２）により計測された風速を用いてもよいし、風下側風車Ｔの前方に設けられたライダー（ＬＩＤＡＲ）により計測された風速を用いてもよい。幾つかの実施形態では、風上側風車Ｔへの流入風速、該風上側風車Ｔのピッチ角、および、該風上側風車Ｔに固有の風車特性係数を用いた演算処理により得られた風速を用いてもよい。

【0067】

図１１を参照し、時刻ｔ＝ｔ１において風車Ｔ１に流入する風速をＶ１とする。この情報に基づいて最適化された制御設定は、時刻ｔ＝ｔ１において風車Ｔ１にとって最適であるが、風車Ｔ１の制御設定を変更した影響が風車Ｔ２以降に伝わるには時間遅れがあるため、風車Ｔ２以降の風車Ｔにとっては必ずしも最適でない可能性がある。したがって、風車Ｔ２、Ｔ３・・・の制御設定を、時刻ｔ＝ｔ１において変更することは望ましくない。

【0068】

幾つかの実施形態において、風車Ｔ１の制御設定を最適化された制御設定に変更した後の風車Ｔ１の後流風速をＶ２とすると、風車Ｔ１の制御設定の変更の影響が風車Ｔ２に到達するまでの遅れ時間はｔ＝Ｄ２／Ｖ２である。したがって、風車Ｔ２の制御設定変更は、時刻ｔ＝ｔ１＋Ｄ１／Ｖ２であることが望ましい。同様に、風車Ｔ３の制御設定変更は、時刻ｔ＝ｔ１＋Ｄ１／Ｖ２＋Ｄ２／Ｖ３であることが望ましく、それ以降の風車Ｔ４〜Ｔｎについても同様である。また、Ｖ２、Ｖ３・・・は時々刻々変化することから、この変化を考慮することが更に望ましい。

【0069】

幾つかの実施形態では、最適化して得られた制御設定（例えば、各風車Ｔ間の風速比）を各風車Ｔへ指令する際に、風車Ｔ間の離隔距離Ｄと風速Ｖとを考慮し、前方風車Ｔの制御設定の変化による影響が到達するまで、後方風車Ｔは、前回の指令値を保持し、前方風車Ｔの制御設定変更の影響が到達した後に、制御設定の変更を行ってもよい。

【0070】

続いて、上述した構成により、幾つかの実施形態において実現されるウィンドファーム１の運転方法すなわち、ウィンドファーム・コントローラ１０が第２出力最適化プログラム１７を実行することで実現される上記の時間遅れを考慮した出力最適化制御（出力最適化処理）について説明する。なお、以下の説明では、ウィンドファーム・コントローラ１０が第２出力最適化プログラム１７を実行することで行われる処理内容がすなわちウィンドファーム１の運転方法となる。

【0071】

幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、ＲＯＭ１３に格納された第２出力最適化プログラム１７を読み出してＲＡＭ１２に展開し、これを実行することにより、例えば、図１２に示すように、最適化対象の風車Ｔのうち少なくとも一つの設定変更風車Ｔの制御設定を変更してもよい（ステップＳ１０１）。第２出力最適化プログラム１７は、ウィンドファーム・コントローラ１０に上記の処理を実現させることで、最適化対象の風車Ｔのうち少なくとも一つの設定変更風車Ｔの制御設定を変更するための設定変更部として機能する。次に、ウィンドファーム・コントローラ１０は、最適化対象の風車Ｔのうち各々の設定変更風車Ｔよりも下流側に位置する１以上の風下側風車Ｔの各々について、設定変更風車Ｔの制御設定の変更の影響が風下側風車Ｔに到達するまでの遅れ時間を算出してもよい（ステップＳ１０２）。第２出力最適化プログラム１７は、ウィンドファーム・コントローラ１０に上記の処理を実現させることで、最適化対象の風車Ｔのうち各々の設定変更風車Ｔよりも下流側に位置する１以上の風下側風車Ｔの各々について、設定変更風車Ｔの制御設定の変更の影響が風下側風車Ｔに到達するまでの遅れ時間を算出するための遅れ時間算出部として機能する。次に、ウィンドファーム・コントローラ１０は、最適化対象の風車Ｔの総出力を少なくとも含む評価値を求めてもよい（ステップＳ１０３）。第２出力最適化プログラム１７は、ウィンドファーム・コントローラ１０に上記の処理を実現させることで、最適化対象の風車Ｔの総出力を少なくとも含む評価値Ｌを求めるための評価値算出部として機能する。次に、ウィンドファーム・コントローラ１０は、評価値Ｌに基づいて、最適化対象の風車Ｔのうち１以上の風車Ｔについて制御設定を更新してもよい（ステップＳ１０４）。第２出力最適化プログラム１７は、ウィンドファーム・コントローラ１０に上記の処理を実現させることで、評価値Ｌに基づいて、最適化対象の風車Ｔのうち１以上の風車Ｔについて制御設定を更新する設定更新部として機能する。
幾つかの実施形態では、ウィンドファーム・コントローラ１０は、評価値Ｌを求めるステップにおいて、設定変更風車Ｔの制御設定の変更時点から遅れ時間ｔを経過した後の風下側風車Ｔの各々の出力を用いて最適化対象の風車Ｔの総出力を算出し、該総出力の算出結果から評価値Ｌを求めてもよい。

【0072】

上記の構成によれば、最適化対象の風車Ｔのうち設定変更風車Ｔの制御設定が変更されると、設定変更風車Ｔの下流側に位置する１以上の風下側風車Ｔの各々について、設定変更風車Ｔに加えられた設定変更の影響が各々の風下側風車Ｔに到達するまでの遅れ時間ｔが算出される。また、設定変更風車Ｔの制御設定の変更時点から遅れ時間ｔを経過した後における風下側風車Ｔの各々の出力を用いて最適化対象の風車Ｔの総出力が算出され、該総出力の算出結果に基づいて評価値Ｌが求められる。そして、求められた評価値Ｌに基づいて、最適化対象の風車Ｔのうち１以上の風車Ｔについて制御設定が更新される。したがって、上流側風車Ｔに加えられた設定変更の影響が、下流側風車Ｔに到達するタイミングにおける風下側風車Ｔの出力を考慮して求められた評価値Ｌに基づいて該下流側風車Ｔの制御設定が変更されるため、ウィンドファーム１の実情に則したより適切な評価値Ｌを得ることができる。これにより、上流側風車Ｔに加えた設定変更による下流側風車Ｔへの影響を適切に考慮しながら、ウィンドファーム１全体の発電総出力の最適化目標を設定することが可能となる。さらに、既設のウィンドファームに対してこのようなウィンドファーム・コントローラ１０を追加適用することにより、小規模の改造で効果的にウィンドファーム１の出力最適化を実現することができる。

【0073】

図１３に示すように、いくつかの実施形態において、少なくとも一つの設定変更風車Ｔは、第１設定変更風車Ｔ（例えば、風車Ｔ１）と、第１設定変更風車Ｔよりも下流側に位置する第２設定変更風車Ｔ（例えば、風車Ｔ２）とを含んでもよい。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、制御設定を変更するステップ（ステップＳ１０１）では、第１設定変更風車Ｔの制御設定の変更の影響が第２設定変更風車Ｔに到達するまで、第２設定変更風車Ｔの制御設定の前回値を保持し（ステップＳ１１１）、第１設定変更風車Ｔの制御設定の変更の影響が第２設定変更風車Ｔに到達したとき（例えば、時刻ｔ＝ｔ１＋Ｄ１／Ｖ２）、第２設定変更風車Ｔの制御設定を変更してもよい（ステップＳ１１２）。

【0074】

上記の構成によれば、第１設定変更風車Ｔにおける制御設定の変更の影響が、該第１設定変更風車Ｔよりも風向の下流側に位置する第２設定変更風車Ｔに到達するまで、第２設定変更風車Ｔでは前回の制御設定値が保持される。つまり、第１設定変更風車Ｔにおける制御設定の変更の影響が第２設定変更風車Ｔに到達するまでの遅れ時間ｔが経過する前には第２設定変更風車Ｔの制御設定が変更されることがなく、上記遅れ時間ｔが経過した後に第２設定変更風車Ｔの制御設定が変更される。したがって、第１設定変更風車Ｔに対する制御設定の変更の影響に対して、第２設定変更風車Ｔでは適切なタイミングで制御設定を変更することができる。これにより、ウィンドファーム１全体の発電総出力の最適化を図ることができる。

【0075】

いくつかの実施形態において、遅れ時間ｔは、設定変更風車Ｔと下流側風車Ｔとの間の距離Ｄと、設定変更風車Ｔの下流側の風速Ｖ（後流風速）と、に基づいて算出されてもよい。このようにすれば、設定変更風車Ｔの制御設定が変更されたことによる影響が下流側風車Ｔに到達するまでの遅れ時間ｔを算出する際の精度をより適切なものとすることができる。これにより、ウィンドファーム１全体の発電総出力の最適化を図ることができる。

【0076】

いくつかの実施形態において、制御設定は、各々の風車Ｔの発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも１つを含んでもよい。このようにすれば、各々の風車Ｔの発電出力指令、ピッチ角指令又は方位指令の少なくとも１つを含む制御設定の変更による影響が下流側風車Ｔに到達するまでの遅れ時間ｔを適切に考慮しながら、ウィンドファーム１全体の発電総出力の最適化を図ることができる。

【0077】

上述した幾つかの実施形態によれば、複数の風車Ｔと、これら複数の風車Ｔを制御するウィンドファーム・コントローラ１０と、を備えたウィンドファーム１が実現される。すなわち、上流側風車Ｔに加えた設定変更による下流側風車Ｔへの影響の遅れ時間ｔを適切に考慮しながら、ウィンドファーム１全体の発電総出力の最適化目標を設定することが可能となる。

【0078】

幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、風力発電機を最適化目標に従って最適化する際に、風車Ｔ間の離隔距離Ｄと風速Ｖとを考慮し、前方風車Ｔの制御設定の変化による影響が到達した後に、最適化目標（評価関数値Ｌ）の評価を開始してもよい。
具体的には、時刻ｔ＝ｔ１において風車Ｔ１に流入する風速をＶ１とし、時刻ｔ＝ｔ１において風車Ｔ１に対して最適な制御設定を行ったとする。風車Ｔ１が制御設定を変更した影響が風車Ｔ２以降に伝わるには時間遅れがあるため、一定の時間は風車Ｔ２の制御設定は新たに求めた最適な制御設定へ変更することは望ましくない。このため更に、最適化目標（評価関数Ｌの値）の算出も、一定の時間を置いた後に開始することが望ましい。

【0079】

幾つかの実施形態において、風車Ｔ１の制御設定を最適化された制御設定へ変更した後の風車Ｔ１の後流風速をＶ２とすると、風車Ｔ２の最適化目標（評価関数値）算出開始は、時刻ｔ＝ｔ１＋Ｄ１／Ｖ２であることが望ましい。同様に、風車Ｔ３の最適化目標（評価関数値）算出開始は、時刻ｔ＝ｔ１＋Ｄ１／Ｖ２＋Ｄ２／Ｖ３であることが望ましく、それ以降の風車Ｔ４〜Ｔｎについても同様である。また、Ｖ２、Ｖ３・・・は時々刻々変化することから、この変化を考慮することが更に望ましい。
幾つかの実施形態において、最適化目標（評価関数Ｌの値）としては、各風車の発電出力（Ｐ１， Ｐ２， Ｐ３， ・・・）の時間平均を合計した平均総出力などを用いてもよい。
上記の構成とすれば、上流風車Ｔの制御設定変更の影響が下流風車Ｔへ伝わるまでの伝達遅れ（遅れ時間ｔ）を考慮することで、最適化目標（評価関数Ｌの値）の算出が適性化される。これにより、各風車Ｔの制御設定が最適化され、ウィンドファーム１の総発電出力を改善することができる。

【0080】

幾つかの実施形態において、ローカル制御装置ＬＣは、各々の風車Ｔのオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の風車Ｔのカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行うように構成されていてもよい。
具体的には、幾つかの実施形態において、ローカル制御装置ＬＣは、ＲＯＭ５３に格納された安全制御プログラム５５を読み出してＲＡＭ５２に展開し、これを実行することにより、例えば、図１４に示すように、各々の風車Ｔのオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各々の風車Ｔのカットアウト制御の少なくとも一つの制御を行ってもよい（ステップＳ２０１）。安全制御プログラム５５は、ウィンドファーム・コントローラ１０に上記の処理を実現させることで安全制御部として機能してもよい。

【0081】

幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、複数の風車Ｔの最適化処理を行うとともに、最適化処理の結果に基づいて各々の風車Ｔのピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一つを各々のローカル制御装置ＬＣに与えるように構成されていてもよい。
具体的には、幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、複数の風車Ｔの最適化処理を行ってもよい（ステップＳ２０２）。幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、最適化処理の結果に基づいて各々の風車Ｔのピッチ角、出力、方位角又は風向偏差の少なくとも一つの制限値を各々のローカル制御装置ＬＣに与えてもよい（ステップＳ２０３）。
幾つかの実施形態において、ローカル制御装置ＬＣは、ステップＳ２０３でウィンドファーム・コントローラ１０から与えられた制限値に基づき、各風車Ｔのピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも一方を更新する処理を実行してもよい（ステップＳ２０４）。

【0082】

上記のように構成すれば、複数の風車Ｔに対応付けてそれぞれ設けられた複数のローカル制御装置ＬＣにより、各風車Ｔのオーバースピード又はオーバーパワーの少なくとも一方を防止する制御、または、各風車Ｔのカットアウト制御のうち少なくとも一方の制御が行われる。また、ウィンドファーム・コントローラ１０により、複数の風車Ｔの最適化処理が行われるとともに、該最適化処理の結果に基づいて各風車Ｔのピッチ角又は出力に関する制限値、方位角又は風向偏差に関する指令値の少なくとも１つが各ローカル制御装置ＬＣに与えられる。つまり、ウィンドファーム・コントローラ１０から各ローカル制御装置ＬＣに対して、各風車Ｔのピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち１以上が与えられる。これにより、既設のウィンドファームに対して各ローカル制御装置ＬＣの機能を変更することなく発電出力を最適化するウィンドファーム・コントローラ１０を追加設置することができる。したがって、既設のウィンドファームにおける各風車Ｔの安全性に影響を与えずに、各風車Ｔの最適化処理を通じてウィンドファーム１の総発電出力を改善することができる。

【0083】

幾つかの実施形態において、各々のローカル制御装置ＬＣは、各々の風車Ｔの運転データの一次処理を行い、該一次処理の結果をウィンドファーム・コントローラ１０に送るように構成されてもよい。具体的には、幾つかの実施形態において、各々のローカル制御装置ＬＣは、例えば、図１５に示すように、各々の風車Ｔの運転データの一次処理を行い（ステップＳ２０５）、該一次処理の結果をウィンドファーム・コントローラ１０に送ってもよい（ステップＳ２０６）。このようにすれば、各風車Ｔの運転データの一次処理が各々のローカル制御装置ＬＣで行われ、該一次処理の結果がウィンドファーム・コントローラ１０に送られる。したがって、複数のローカル制御装置ＬＣに接続されるウィンドファーム・コントローラ１０において各風車Ｔの運転データの一次処理を行う必要がない。これにより、ウィンドファーム・コントローラ１０における演算負荷を低減することができるため、最適化処理を円滑に行うことができる。

【0084】

いくつかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、複数の風車Ｔの出力を含む運転データの一次処理を開始するように複数のローカル制御装置ＬＣにデータ処理開始指令を送るためのデータ処理開始指令部（図示省略）を含んでもよく、各々のローカル制御装置ＬＣは、データ処理開始指令部から送信されたデータ処理開始指令に基づき、各々の風車Ｔの運転データの一次処理を行い、一次処理の結果をウィンドファーム・コントローラ１０に送るように構成されてもよい。
具体的には、幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、例えば、図１５に示すように、複数の風車Ｔの出力を含む運転データの一次処理を開始するように複数のローカル制御装置ＬＣにデータ処理開始指令を送ってもよい（ステップＳ２１１）。各々のローカル制御装置ＬＣは、ウィンドファーム・コントローラ１０から送信されたデータ処理開始指令に応じて、各々の風車Ｔの運転データの一次処理を行い（ステップＳ２１２）、該一次処理の結果をウィンドファーム・コントローラ１０に送ってもよい（ステップＳ２１３）。このようにすれば、データ処理開始指令部としてのウィンドファーム・コントローラ１０により送信されたデータ処理開始指令に応じて、各ローカル制御装置ＬＣが、複数の風車Ｔの出力を含む運転データの一次処理を行い、該一次処理の結果が各ローカル制御装置ＬＣからウィンドファーム・コントローラ１０に送信される。これにより、ウィンドファーム・コントローラ１０の操作者は、必要に応じて必要なタイミングで各風車Ｔの運転データを収集することができるとともに、収集した一次処理の結果に基づき、例えば、各風車Ｔのピッチ角又は出力に関する制限値、もしくは、方位角又は風向偏差に関する指令値のうち少なくとも一方を各ローカル制御装置ＬＣに送信することができる。

【0085】

いくつかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、最適化処理を行うステップ（ステップＳ２０２参照）において、例えば、上述した図１２に示したように、最適化対象の風車Ｔのうち少なくとも一つの設定変更風車Ｔの制御設定を変更し（ステップＳ１０１参照）、最適化対象の風車Ｔのうち各々の設定変更風車Ｔよりも下流側に位置する１以上の風下側風車Ｔの各々について、設定変更風車Ｔの制御設定の変更の影響が風下側風車に到達するまでの遅れ時間ｔを算出し（ステップＳ１０２参照）、最適化対象の風車Ｔの総出力を少なくとも含む評価値Ｌを求め（ステップＳ１０３参照）、評価値Ｌに基づいて、最適化対象の風車Ｔのうち１以上の風車Ｔについて制御設定を更新してもよい（ステップＳ１０４参照）。
幾つかの実施形態において、ウィンドファーム・コントローラ１０は、例えば、上述した図１３に示したように、評価値Ｌを求める際（ステップＳ１０３参照）、設定変更風車Ｔの制御設定の変更時点から遅れ時間ｔを経過した後の風下側風車Ｔの各々の出力を用いて最適化対象の風車Ｔの総出力を算出し（ステップＳ１１１参照）、該総出力の算出結果から評価値Ｌを求めてもよい（ステップＳ１１２参照）。

【0086】

以上説明した幾つかの実施形態によれば、ウィンドファーム・コントローラ１０は、複数のローカル制御装置ＬＣからの情報収集を行うＳＣＡＤＡサーバ４とは別の制御装置として、ネットワークハブ３を介して複数のローカル制御装置ＬＣにそれぞれ接続される。つまり、ＳＣＡＤＡサーバ４とは別にウィンドファーム・コントローラ１０を設けることにより、既設のウィンドファームにおける複数の風車Ｔにそれぞれ対応する複数のローカル制御装置ＬＣ、ＳＣＡＤＡサーバ４及びこれらの接続を集中的に中継するネットワークハブ３の機能を変更することなく、ネットワークハブ３にウィンドファーム・コントローラ１０を追加設置するという簡易な構成で、既設のウィンドファームの運転を最適化することができる。

【0087】

なお、上述した幾つかの実施形態に係るウィンドファーム・コントローラ１０は、複数の情報処理装置を備えてもよい。これらの情報処理装置は、それらの各処理を分散して行ってもよい。
また、上述した幾つかの実施形態の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、上述した種々の処理を行ってもよい。

【0088】

なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

【0089】

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0090】

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。

【符号の説明】

【0091】

１ ウィンドファーム
２ 信号線
３ ネットワークハブ
４ ＳＣＡＤＡサーバ（中央制御ユニット）
１０ ウィンドファーム・コントローラ（ウィンドファームの制御装置）
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＡＭ
１３ ＲＯＭ
１４ バス
１５ 出力算出プログラム
１６ 第１出力最適化プログラム（運転制御プログラム／摂動付与部／評価値算出部／更新部）
１７ 第２出力最適化プログラム（運転制御プログラム／設定変更部／遅れ時間算出部／評価値算出部／設定更新部）
１８ データベース
２１ ヨーモータ
２２ ヨーブレーキ駆動アクチュエータ
２３ ピッチ駆動アクチュエータ
２４ ピッチブレーキ駆動アクチュエータ
３１ 風向センサ
３２ 風速センサ
３３ 荷重センサ
４０ コントローラ
４１ プラント（制御対象）
４２ コントロール目標
４３ 最適化ツール
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＡＭ
５３ ＲＯＭ
５４ バス
５５ 安全制御プログラム（安全制御部）
１０２ ブレード
１０４ ハブ
１０５ ロータ（回転翼）
１０６ 主軸
１０７ 主軸軸受
１０８ ドライブトレイン
１０９ 出力軸
１１０ 発電機
１１２ ナセル
１１４ ナセル台板
１１６ タワー
１１８ ヨー旋回軸受
１１９ ヨー旋回機構
Ｔ，Ｔ１〜Ｔｎ 風車
ＬＣ１〜ＬＣｎ ローカル制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】