돌풍으로 인한 풍력 터빈 트립을 줄이는 방법은 무엇입니까?

돌풍 및 폭풍으로 인한 풍력 터빈 트립을 줄이는 방법은 무엇입니까?

돌풍이 풍력 터빈의 작동 한계를 초과하는 것은 드문 일이 아닙니다. 이 상황에서 일부 풍력 터빈의 OEM은 간단히 장치를 트립하여 해결합니다. 이렇게 하면 해당 터빈이 재설정될 때까지 발전 손실이 발생하며 머신에 마모가 가중됩니다. 그러나 정교한 풍력 터빈 제어 알고리즘을 통해 갑작스러운 돌풍 및 난기류의 영향을 완화하고 트립을 줄일 수 있습니다.

간단한 제어 로직을 갖춘 기본 풍력 터빈 발전기(WTG) 제어기는 주로 표에 기반하여 블레이드 피치를 즉시 변경하여 기어박스/발전기의 토크를 줄임으로써 갑작스러운 돌풍에 대응하려고 시도합니다. 오버액팅과 트립 유발을 방지하려면 위 반응이 환경 변수에 비례해야 합니다. 이는 회전 블레이드의 관성, 갑작스러운 돌풍에 대한 응답 시간의 커다란 지연, 부정확한 제어 응답을 초래하는 기타 변수를 고려할 때 매우 어렵습니다.

특정 논리 알고리즘으로 돌풍 및 난기류를 처리하는 고급 적응형 돌풍 제어 로직을 활용하여 다양한 환경 요인을 상쇄하는 것이 좋은 접근법입니다. 과도한 돌풍/속도에 대한 대응에는 세 가지 단계가 있습니다. 

• 최상위 단계는 과속 보호입니다. 가장 바람직하지는 않지만 고속의 풍력 터빈을 보호하기 위한 최선의 선택일 수 있습니다. 과속 보호를 위한 방법 한 가지는 로터의 회전 속도를 몇 초 앞당겨 예측하고 피치 이동 시 조기에 반응하여 회전 구성 요소의 피로를 줄이는 것입니다. 
• 다음 단계는 더 적극적인 방법으로, 발전된 제어 방식과 계산을 포함하여 돌풍에 대한 제어기의 반응을 개선합니다. 이 접근법에서는 풍속에만 대응하는 것이 아니라, 조정된 풍속을 나셀 가속도계와 함께 난류 추정기에 입력하여 다른 입력값과 함께 피치 설정값을 구동하기 위한 추력 한계를 계산합니다. 이 방법은 난기류가 발생하는 터빈에 특히 유용합니다. 
  마지막 조치로, 돌풍 조건이 과도한 경우 난기류 기반 경감 계산을 통해 피치 시스템을 구동합니다. 이를 통해 과속 트립 환경에 도달하지 않고 감소된 설정값으로 전력 생산을 유지하는 안전한 운영을 수행할 수 있습니다.
• 마지막 단계는 트립에 대한 자동 응답입니다. SCADA 시스템에서는 인간 작업자와 같이 반응하는 조건 로직(CL)을 도입하여 트립 발생 시 장애 상태, 타이밍 및 전반적인 장치 상태를 확인하여 트립을 재설정하고 장치를 다시 시작합니다. 이는 특히 대규모 풍력 발전소에서 손실된 발전량을 빠르게 복구하기 위해 작업자가 순식간에 수행하는 작업을 모방한 것입니다. 개방형 로직을 활용하는 시스템을 사용하는 경우 새로운 아이디어나 변화하는 조건에 맞게 매개변수를 변경할 수 있습니다.

Emerson은 풍력 제어 설계 분야에서 30년 이상의 경험을 보유하고 있으며, 다양한 환경 조건 요구를 충족하고 트립을 줄이며 풍력 발전소의 연간 에너지 생산량(AEP)을 개선하는 풍력 터빈 개조 솔루션을 제공합니다.