풍력 터빈 발전기가 한 번 설치되고 시운전을 거쳐 작동하면, 대규모 하드웨어 업그레이드를 통해서만 출력을 높일 수 있습니다. 그러한 과정을 수행할 자원이 없거나 결과에 대해 확신이 없는 많은 풍력 운영자에게 이는 길고 어려우며 비용이 많이 드는 프로그램이 될 수 있습니다. 다행히도 현대적으로 발전된 제어 방식 전략을 효율적으로 활용하면 기계적 구성요소를 변경하지 않고 매우 효과적이고 비용 효율적으로 풍력 터빈 출력을 향상시킬 수 있습니다.
풍력 터빈의 효율성을 개선하면 더 많은 양의 풍력 에너지가 전기로 변환되므로 전력 생산량이 증가하는 경우가 많습니다. 다음 논의는 주로 맞춤형 발전된 제어 방식 기술을 통해 연간 에너지 생산량(AEP)을 증가시키는 데 중점을 두고 있습니다.
발전된 제어 방식 솔루션 - 파워 부스트
파워 부스트 알고리즘은 하위 정격에서 전환할 때 출력 설정값을 높여 출력 커브의 정격 부분 프런트 엔드를 개선합니다. 순간 부스트는 전환할 때마다 극히 소량의 AEP만 추가되며 바람이 많이 부는 조건에서 효과적입니다. 무엇보다도 이 발전된 제어 방식 기능을 활용함으로써 발생하는 중대한 불이익이 없다는 점이 중요합니다.
발전된 제어 방식 솔루션 - 파워 업레이트
파워 업레이트 솔루션은 최대 업레이트와 균형 업레이트, 두 가지 별개의 방식을 통해 풍력 터빈의 출력을 향상합니다. 두 가지 방법 모두 연간 에너지 생산량을 늘리는 것을 목표로 하지만, 명확히 고려해야 할 문제와 타협점이 있습니다. 이 옵션에는 특정 시장 또는 운영 조건이 기계적 마모와의 타협점을 맞추는 데 적합한 경우 수동 또는 자동으로 기능을 활성화하는 중요한 기능이 있습니다. 각각의 경우에 증가된 출력을 처리하기 위한 추가적인 전기 보조 용량이 필요할 수 있다는 점에 유의해야 합니다.
| 최대 업레이트 |
발전된 제어 방식 솔루션 - 확장 컷-아웃
확장 컷-아웃 솔루션은 풍력 터빈의 운영 범위를 확장해 정상 컷-아웃 임곗값 이상의 풍속에서도 계속 작동할 수 있도록 설계되었습니다. 이는 정상적인 컷-아웃 속도를 초과하여 파워 커브를 감소시켜 달성할 수 있습니다. 실제로 강풍 조건에서 점진적으로 장치의 출력을 감소시켜 잠재적인 손상으로부터 터빈을 보호하는 동시에 이전의 컷-아웃 풍속을 초과하도록 운영을 확장합니다.
전력 감소의 주요 이점 중 하나는 급격한 컷-아웃을 제거하여 그리드 안정성을 크게 개선한다는 점입니다. 이처럼 부드럽게 전환하면 높은 풍속에서 정지 및 구동하는 횟수가 줄어들어 주요 구성 요소의 마모 및 파손이 감소합니다. 결과적으로 안정적이고 신뢰성 높은 전원 출력으로 이어집니다.
또한 확장 컷-아웃 기능을 사용하면 풍속이 정상 컷-아웃 한계를 자주 초과하는 강풍 현장에서 특히 수익을 늘릴 수 있습니다. 운영 범위를 확장하면 풍력 터빈은 더 많은 에너지를 포집하여 연간 에너지 생산량을 높일 수 있습니다.
그러나 이 접근 방식에는 타협해야 할 부분이 있다는 점을 고려해야 합니다. 빠른 풍속에서 운영을 계속하는 경우 구성 요소에 추가적인 부담이 발생하여 풍력 터빈의 전체 수명이 감소할 수 있습니다.
자체 교정 요 제어
자체 교정 요 제어 알고리즘은 정적 요 오정렬을 지속적으로 식별하고 조정하여 나셀이 바람을 향하게 만들어 터빈 성능을 향상시킵니다. 자체 교정 요 제어 알고리즘은 머신 러닝을 활용하며, 일반적으로 설치 후 짧은 자동 교정 단계가 필요합니다. 풍향계 또는 요 교정에 변화나 성능 저하가 발생하면 시스템이 자동으로 조정합니다. 이를 통해 정확한 회전자 정렬이 가능하고 터빈 발전기의 출력이 향상되어 연간 에너지 생산량이 3~5% 증가할 수 있습니다.
자동 회전자 불균형 교정
최신 터빈의 발전된 제어 방식 시스템에서는 회전자 불균형 감지 알고리즘이 내장되어 블레이드 간 오정렬을 식별하여 교정합니다. 피치 오정렬 감지 시, 시스템은 피치 설정값을 자율적으로 조정하여 블레이드를 올바르게 정렬합니다. 이 기술을 통해 연간 에너지 생산량을 최대 0.7% 증가시킬 뿐만 아니라 풍력 터빈 로터의 피로 부하를 줄일 수 있습니다.
운영 요구 사항을 충족하도록 터빈 출력 맞춤 조정
풍력 터빈 효율성 기술과 함께 파워 부스트, 파워 업레이트, 확장 컷-아웃과 같은 발전된 제어 방식의 솔루션을 사용하면 부하에 미치는 영향을 최소화하면서 연간 에너지 생산량을 크게 증가시킬 수 있습니다.
Emerson은 특정 운영 요구 사항에 따라 터빈 출력을 개선하도록 맞춤화된 다양한 풍력 터빈 개조 솔루션을 제공합니다.
