风力发电装置的控制系统、风力发电装置及控制方法

摘要

本发明提供对风况变化的随动性高，能够高效地以最优点工作，并使发电量提升的风力发电装置的控制系统、风力发电装置及控制方法。风力发电装置(1)具备塔架部(3)、多个风车部(5)和支承部件(4)，多个风车部具有第一风车部(风车部5A)和第二风车部(风车部5B)，该风力发电装置的控制系统具备：摄动施加部，对于第一风车部及第二风车部的规定参数，其大致同时地分别对当前设定值加上极性不同的摄动；测定部(6)，其在加上摄动后，测定第一风车部及第二风车部各自的发电输出；梯度算出部，其算出当前设定值下的发电输出的梯度；校正部，其向梯度上升的方向对第一风车部及第二风车部的规定参数的当前设定值进行校正。

权利要求

1.一种风力发电装置的控制系统，其中，该风力发电装置具备：塔架部；

多个风车部，其分别具有转子、设于所述转子的叶片、和通过所述转子的旋转力进行发电的发电机；

支承部件，其与所述塔架部连接，支承所述多个风车部；

所述多个风车部具有第一风车部和第二风车部，所述风力发电装置的控制系统具备：

摄动施加部，对于所述第一风车部及所述第二风车部的规定参数，其大致同时地分别对当前设定值加上极性不同的摄动；

测定部，其在加上摄动后，测定所述第一风车部及所述第二风车部各自的发电输出；

梯度算出部，其算出所述当前设定值下的发电输出的梯度；

校正部，其向所述梯度上升的方向对所述第一风车部及所述第二风车部的所述规定参数的所述当前设定值进行校正。

2.如权利要求1所述的风力发电装置的控制系统，其中，所述测定部中，对于加上摄动后的所述第一风车部及所述第二风车部的各个，算出测定得到的所述发电输出的平均值。

3.如权利要求1或2所述的风力发电装置的控制系统，其中，对于每个规定控制周期及/或每个所述规定参数，所述摄动施加部随机地设定对所述第一风车部及所述第二风车部的所述规定参数施加的摄动的极性。

4.如权利要求1或2所述的风力发电装置的控制系统，其中，所述规定的参数是所述叶片的俯仰角、所述风车部的横摆角、及转子转速控制的最优化系数的至少任一项。

5.一种风力发电装置，其中，具备：

塔架部；

多个风车部，其分别具有转子、设于所述转子的叶片、和通过所述转子的旋转力进行发电的发电机；

支承部件，其与所述塔架部连接，支承所述多个风车部；

权利要求1或2所述的风力发电装置的控制系统。

6.一种风力发电装置的控制方法，其中，该风力发电装置具备：塔架部；多个风车部，其分别具有转子、设于所述转子的叶片、及通过所述转子的旋转力进行发电的发电机；支承部件，其与所述塔架部连接且支承所述多个风车部；所述多个风车部具有第一风车部和第二风车部，所述风力发电装置的控制方法具有：摄动施加工序，对于所述第一风车部及所述第二风车部的规定参数，大致同时地分别对当前设定值加上极性不同的摄动；

测定工序，在加上摄动后，测定所述第一风车部及所述第二风车部各自的发电输出；

梯度算出工序，算出所述当前设定值下的发电输出的梯度；

校正工序，向所述梯度上升的方向对所述第一风车部及所述第二风车部的所述规定参数的所述当前设定值进行校正。

说明书

风力发电装置的控制系统、风力发电装置及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及风力发电装置的控制系统、风力发电装置及控制方法。

背景技术

[0002] 通常，风力发电装置构成为相对于一个塔架部仅设有一个风车部(单转子式)，但是，也已知有如下风力发电装置：相对于一个塔架部设有多个风车部，即所谓的多转子式风力发电装置。就多转子式风力发电装置而言，风车部的合计受风面积大，从一个塔架部得到的发电量(输出)大。

[0003] 下述专利文献1及2中公开了与多转子式风力发电装置相关的技术。

[0004] 现有技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：国际公开第2017/108057号

[0007] 专利文献2：德国专利发明第102012020052号说明书

[0008] 在现有的单转子式的风力发电装置中，根据周围的风的状况(风况)的变化来探索风力发电装置各参数(例如，叶片的俯仰角)的最优点(发电输出最大的参数的值)，作为该探索的方法，采用并行摄动随机逼近算法(以下称为“SPSA”。)。但是，对单转子式的风力发电装置适用SPSA来探索最优点的方法中，为了施加极性不同的摄动，必须耗费规定控制周期的两个周期量来取得数据，并基于取得的数据进行最优点的探索，故而，难以快速地探索最优点。

[0009] 另外，由于风况时刻变化，故而，如果最优点的探索需要时间，则无法提高对风况变化的随动性。

[0010] 另外，在多转子式风力发电装置中，由于相对于一个塔架部设有多个风车部，故而，一台风力发电装置的发电能力高。因此，就多转子式风力发电装置而言，希望能够提高对风况变化的随动性，并且能够高效地以最优点工作。

发明内容

[0011] 本发明是鉴于这种情况而作出的，其目的在于，提供对风况变化的随动性高，能够高效地以最优点工作，并使发电量提升的风力发电装置的控制系统、风力发电装置、及控制方法。

[0012] 本发明的第一方面提供一种风力发电装置的控制系统，该风力发电装置具备：塔架部；多个风车部，其分别具有转子、设于所述转子的叶片、和通过所述转子的旋转力进行发电的发电机；支承部件，其与所述塔架部连接，支承所述多个风车部；所述多个风车部具有第一风车部和第二风车部，所述风力发电装置的控制系统具备：摄动施加部，对于所述第一风车部及所述第二风车部的规定参数，其大致同时地分别对当前设定值加上极性不同的摄动；测定部，其在加上摄动后，测定所述第一风车部及所述第二风车部各自的发电输出；梯度算出部，其算出所述当前设定值下的发电输出的梯度；校正部，其向所述梯度上升的方向对所述第一风车部及所述第二风车部的所述规定参数的所述当前设定值进行校正。

[0013] 根据上述那样的结构，多个风车部分别具有转子、设于转子的叶片、和通过转子的旋转力进行发电的发电机，各风车部由与塔架部连接的支承部件支承。由此，在塔架部，经由支承部件设置有多个风车部。因此，各风车部配置于风的状况较相近的环境(风况)下，受到同一方向的风而旋转进行发电。另外，对于第一风车部及第二风车部的规定参数，分别加上极性不同的摄动，测定因加上摄动而变化的第一风车部及第二风车部的发电输出，基于测定的发电输出来近似地算出发电电力的当前设定值下的梯度，向算出的梯度上升的方向对当前设定值进行校正。因此，对于第一风车部及第二风车部两者，能够将规定参数进一步设定成最优点，能够提升整体的发电量。另外，通过大致同时地对第一风车部和第二风车部分别加上极性不同的摄动，能够迅速且高效地取得用于校正当前设定值的梯度，故而，能够快速地校正规定参数的当前设定值。因此，对风的变动的随动性提升，能够通过风力发电装置进一步最优地进行发电。

[0014] 在上述控制系统中，也可以是，所述测定部中，对于加上摄动后的所述第一风车部及所述第二风车部的各个，算出测定得到的所述发电输出的平均值。

[0015] 根据上述那样的结构，对于加上摄动后的第一风车部及第二风车部的各个，算出测定得到的发电输出的平均值。因此，即使第一风车部及第二风车部各自包含多个风车部，也能够高效地校正规定参数的当前设定值。

[0016] 在上述控制系统中，也可以是，对于每个规定控制周期及/或每个所述规定参数，所述摄动施加部随机地设定对所述第一风车部及所述第二风车部的所述规定参数施加的摄动的极性。

[0017] 根据上述那样的结构，对于每个规定控制周期及/或每个规定参数，随机地设定对第一风车部及第二风车部施加的摄动的极性。由此，与不随机地设定摄动的极性的情况相比，不易陷入局部解，能够高效地探索最优解。即，能够使计算的效率性和探索能力这两者得到提升。

[0018] 在上述控制系统中，也可以是，所述规定的参数是所述叶片的俯仰角、所述风车部的横摆角、及转子转速控制的最优化系数的至少任一项。

[0019] 根据上述那样的结构，将叶片的俯仰角、风车部的横摆角、及转子转速控制的最优化系数的至少任一项用作参数。叶片的俯仰角、风车部的横摆角、及转子转速控制的最优化系数是能够对发电输出进行控制的参数，故而，能够高效地进行校正，通过风力发电装置进一步最优地进行发电。

[0020] 本发明的第二方面提供一种风力发电装置，其具备：塔架部；多个风车部，其分别具有转子、设于所述转子的叶片、和通过所述转子的旋转力进行发电的发电机；支承部件，其与所述塔架部连接，支承所述多个风车部；上述的控制系统。

[0021] 本发明的第三方面提供一种风力发电装置的控制方法，该风力发电装置具备：塔架部；多个风车部，其分别具有转子、设于所述转子的叶片、及通过所述转子的旋转力进行发电的发电机；支承部件，其与所述塔架部连接且支承所述多个风车部；所述多个风车部具有第一风车部和第二风车部，所述风力发电装置的控制方法具有：摄动施加工序，对于所述第一风车部及所述第二风车部的规定参数，大致同时地分别对当前设定值加上极性不同的摄动；测定工序，在加上摄动后，测定所述第一风车部及所述第二风车部各自的发电输出；梯度算出工序，算出所述当前设定值下的发电输出的梯度；校正工序，向所述梯度上升的方向对所述第一风车部及所述第二风车部的所述规定参数的所述当前设定值进行校正。

[0022] 根据本发明，起到如下效果：对风况变化的随动性高，能够高效地以最优点工作，并使发电量提升。

附图说明

[0023] 图1是表示本发明一实施方式的风力发电装置的概略结构的图；

[0024] 图2是表示本发明一实施方式的风力发电装置中的控制部具备的功能的功能框图；

[0025] 图3是表示本发明一实施方式的风力发电装置中的控制部进行的最优化处理的流程图的图；

[0026] 图4是表示本发明一实施方式的风力发电装置的变形例中的控制部进行的最优化处理的流程图的图；

[0027] 图5是表示本发明一实施方式的风力发电装置的概略结构的图。

[0028] 附图标记说明

[0029] 1：风力发电装置

[0030] 3：塔架部

[0031] 4：支承部件

[0032] 5(5A－5D、10A－10D)：风车部

[0033] 6：测定部

[0034] 7：控制部

[0035] 8A、8B：叶片俯仰角控制机构

[0036] 9A、9B：转子转速控制机构

[0037] 11A：第一风车部

[0038] 11B：第二风车部

[0039] 12A、12B：横摆角控制机构

[0040] 21：摄动施加部

[0041] 22：梯度算出部

[0042] 23：校正部

具体实施方式

[0043] 以下，参照附图，说明本发明的风力发电装置的控制系统、风力发电装置、及控制方法的一个实施方式。

[0044] 图1是表示具备本发明一实施方式的控制系统的风力发电装置1的概略结构的图。如图1所示，作为主结构，本实施方式的风力发电装置1具备塔架部3、支承部件4、风车部5、测定部6和控制部7。风力发电装置1为了将产生的电力向电力系统输送而系统互联，设置于陆地上或海洋上。需要说明的是，除电力系统以外，风力发电装置1也可以直接向工场或其他设备、亦或向蓄电设备供电。此外，本实施方式的风力发电装置1以具备两台风车部5的多转子式的风力发电装置1为例进行说明，但风车部5的数量不限于此，可适当变更。以下的说明中，在区分各风车部5进行说明的情况下，记作风车部5A、5B；在不对各风车部5进行区分的情况下，仅标注标记5。另外，在风车部5为两台以上的情况下，通过分组形成第一风车部和第二风车部，能够适用与下述设有两台(5A、5B)风车部5的情况同样地处理。需要说明的是，关于设有两台以上风车部5的情况，以后文的变形例进行说明。另外，在风车部5为两台(5A、5B)的情况下，将风车部5A解释为第一风车部、风车部5B解释为第二风车部即可。

[0045] 塔架部3具有在一方向上长的构造，以轴向相对于设置面构成垂直方向的方式，塔架部3的基础部设于设置面。塔架部3例如可以是一个圆柱状部件，也可以将多个细长状部件组合而成。

[0046] 支承部件4例如是在一方向上长的部件，一端侧即基部与塔架部3连接，在另一端侧即前端侧支承风车部5。在一个支承部件4设置有一台风车部5的情况下，与风车部5相同数量的支承部件4与塔架部3连接。支承部件4可以是圆柱状等细长状部件，也可以是具有多个部件组合而成的桁架构造的部件。另外，支承部件4也可以由主要承受压缩力的细长状部件、和承受拉伸力的线部件等构成。

[0047] 风车部5具有：机舱、收纳于机舱的转子及发电机、在转子的前端设置的转子头、设于转子头的多个(例如3个)叶片等。

[0048] 机舱设置于支承部件4的上部或下部，在内部具备转子及增速机、发电机等。在机舱的一端侧设有转子头。转子可绕大致水平的轴线旋转。转子的一端侧与转子头连接，转子的另一端侧例如直接与发电机连接、或经由增速机或液压泵、液压马达与发电机连接。发电机由旋转力驱动进行发电，该旋转力通过转子绕轴旋转而产生。

[0049] 叶片在转子头呈辐射状地安装有多个。多个叶片受风，由此以转子为中心旋转。叶片经由俯仰控制用的回旋轮轴承与转子头连接，可绕沿叶片长度方向延伸的叶片轴回转。由此，调整叶片的俯仰角。

[0050] 机舱相对于支承部件4在大致水平面上回旋，使转子头的方向与风向一致，使叶片的旋转面正对风向。将机舱在大致水平面上回旋称为横摆(yaw)回旋。机舱经由与机舱和支承部件4连接的横摆回旋轮轴承进行回旋。

[0051] 测定部6测定各风车部5的发电输出。具体而言，测定部6测定由控制部7加上摄动后(各风车部5的发电输出变化之后)的各风车部5的发电输出。然后，测定部6将各风车部5的发电输出的测定结果向控制部7的梯度算出部22输出。需要说明的是，本实施方式中，对测定部6测定发电输出的情况进行说明，但也可以是其他与发电输出相关联的物理量(例如，发电机的转速)。

[0052] 对于各风车部5的规定参数，控制部7分别对当前设定值加上极性不同的摄动，从而改变各风车部5的发电输出。然后，根据各风车部5的变化后的发电输出算出发电输出的梯度，并向梯度上升的方向(发电输出提升的方向)对该当前设定值进行校正。规定参数是叶片的俯仰角、风车部5的横摆角、及转子转速控制的最优化系数的至少任一项。本实施方式中，限定于将俯仰角作为规定参数的情况进行说明，但对于其他参数，也能够同样地进行处理。

[0053] 另外，本实施方式中，由于限定于将俯仰角作为规定参数的情况进行说明，故而，发电输出的梯度为二维空间中的梯度，而同时使用上述参数中两个以上参数的情况下，通过将发电输出的梯度扩张为三维空间或四维空间等，能够同样地进行处理。需要说明的是，通过同时使用多个参数，可更有效地探索风力发电装置1工作中的最优点。另外，规定参数的当前设定值是指规定控制周期的控制快开始前或开始时的规定参数的设定值，例如，是由风力发电装置1中的上位控制装置设定的值等。具体而言，如后述，在规定控制周期的控制开始定时开始控制部7的动作，而在该控制开始定时，例如，在作为规定参数的俯仰角是θk度时，当前设定值为θk度。需要说明的是，规定控制周期例如是10分钟左右，而在风况短时间内容易变化的地域设置风力发电装置1的情况、或尤其是希望提高对风况变化的随动性等的情况下，也可适当缩短。另外，在节约控制相关的耗电量等的情况下，也可增长规定控制周期。

[0054] 控制部7例如具备未图示的CPU(中央运算装置)、RAM(Random Access Memory)等存储器、及计算机可读取的记录介质等。用于实现后述各种功能的一连串的处理的过程以程序的形式记录于记录介质等，CPU将该程序读取到RAM等，以执行信息的加工、运算处理，由此，可实现后述各种功能。

[0055] 图2是表示控制部7具备的功能的功能框图。如图2所示，控制部7具备：摄动施加部21、梯度算出部22、校正部23。

[0056] 对于风车部5A及风车部5B的规定参数，摄动施加部21大致同时地分别对当前设定值加上极性不同的摄动。具体而言，相对于风车部5A及风车部5B的当前的俯仰角的设定值θk，摄动施加部21在风车部5A和风车部5B加上极性互逆的摄动(Δθk及－Δθk)。例如，将风车部5A的俯仰角设为θk+Δθk，将风车部5B的俯仰角设为θk－Δθk。叶片俯仰角控制机构8A、8B设于风车部5A、5B的每个，控制叶片的俯仰角。需要说明的是，叶片俯仰角控制机构
8A、8B设于风车部5中连接有叶片的旋转部。对于风车部5A及风车部5B各自的叶片俯仰角控制机构8A、8B，摄动施加部21向其赋予在当前设定值加上摄动得到的值(θk+Δθk，θk－Δθk)作为指令角。指令角例如通过电压或电流、通信等从摄动施加部21向叶片俯仰角控制机构赋予。叶片俯仰角控制机构8A、8B以指令角与俯仰角的测量值一致的方式进行反馈控制。
叶片俯仰角控制机构中，使用液压执行机构或电动执行机构等控制风车部5的俯仰角。

[0057] 就摄动(Δθk及－Δθk)的大小(绝对值)而言，考虑风车部5的发电输出的变化可测、及快速地收敛至最优点等，对其进行设定。需要说明的是，对于摄动(Δθk及－Δθk)的大小(绝对值)，可以设为固定值，也可以设为变量，该变量例如根据最优化处理的重复次数而变小。另外，大致同时地对风车部5A及风车部5B施加摄动是指，在规定控制周期的规定定时，施加风车部5A及风车部5B两者的摄动，改变规定参数。另外，摄动的极性可以与各风车部5对应地设为固定，也可以在每个控制周期随机地决定。

[0058] 需要说明的是，本实施方式中，说明在每个控制周期随机地决定摄动的极性的情况。另外，在使用多个参数的情况下，对各参数施加的摄动的极性可以对每个参数设为固定，也可以在每个控制周期随机地决定。通过对于每个规定控制周期及/或每个规定参数随机地设定对风车部5A及风车部5B的规定参数施加的摄动的极性，与不随机地设定摄动的极性的情况相比，不易陷入局部解，能够高效地探索最优解。

[0059] 梯度算出部22算出当前设定值的发电输出的梯度。具体而言，向梯度算出部22输入：在由摄动施加部21施加摄动之后由测定部6测定得到的风车部5A及风车部5B的发电输出。然后，梯度算出部22基于风车部5A及风车部5B的发电输出、和由摄动施加部21施加的摄动，近似地算出当前的俯仰角的设定值θk下的发电输出的梯度。关于梯度的算出，例如可使用下式(1)算出。

[0060] 【式1】

[0061]

[0062] 式(1)中，θk表示当前的俯仰角的设定值，Δθk表示摄动，f(θk+Δθk·s)及f(θk－Δθk·s)分别表示风车部5A及风车部5B的加上摄动后的发电输出的测定值。另外，s是随机获取1或－1的变量，决定摄动的极性。需要说明的是，s在摄动施加部21的施加摄动的处理进行前被决定为1或－1的任一个。g(θk)是大约当前的俯仰角的设定值θk下的发电输出的梯度的近似值。需要说明的是，式(1)表示并行摄动随机逼近算法(SPSA)。由式(1)算出的梯度向校正部23输出。

[0063] 校正部23向发电输出的梯度上升的方向对风车部5A及风车部5B的规定参数的当前设定值进行校正。具体而言，校正部23向风车部5A及风车部5B的发电输出增加的方向对风车部5A及风车部5B的当前的俯仰角的设定值θk进行校正(更新)。关于当前的俯仰角的设定值θk的校正，例如可使用下式(2)进行。

[0064] 【式2】

[0065] θk+1=θk+αk·g(θk)   (2)

[0066] 式(2)中，ak是用于基于梯度g(θk)对当前的俯仰角的设定值θk进行校正的常数。ak事先通过实验或仿真等，以俯仰角的设定值高效且迅速地收敛于最优点的方式设定。在校正部23中，当通过式(2)进行当前的俯仰角的设定值θk的校正时，风车部5A及风车部5B的俯仰角被设定成θk+1，故而，风车部5A及风车部5B成为能够输出更大发电量的工作状态。需要说明的是，关于式(2)中的ak，不限于固定值，例如，也可以设为根据最优化处理的重复次数而变小的变量。

[0067] 接着，参照图3对上述的控制部7的最优化处理进行说明。图3中表示的流程在规定控制周期被重复执行。

[0068] 首先，对风车部5A及风车部5B施加极性互逆的摄动(S101)。接着，测定风车部5A及风车部5B的发电输出(S102)。

[0069] 接着，使用测定得到的风车部5A及风车部5B的发电输出，算出发电输出的梯度(S103)。然后，基于算出的梯度，校正(更新)俯仰角的设定值(S104)。

[0070] 这样，通过重复进行图3中表示的最优化处理，能够高效地探索发电输出最大的参数(例如，俯仰角)的最优点。另外，多转子式的风力发电装置1中，由于具备多台风况大致相等的风车部5，故而，能够以并行处理的方式评价加上极性不同的摄动时的发电电力的变动。因此，能够更快速地(以少的重复次数)探索最优点。

[0071] 另外，关于对转子转速控制的最优化系数施加摄动的情况，也能够同样地适用。

[0072] 转子转速控制机构9A接收摄动施加部21的指示而控制风车部5A的转子转速。同样地，转子转速控制机构9B接收摄动施加部21的指示而控制风车部5B的转子转速。需要说明的是，转子转速控制机构9A、9B设于各风车部5。相对于风车部5A及风车部5B的当前的转子转速控制的最优化系数的设定值Gk，摄动施加部21在风车部5A和风车部5B加上极性互逆的摄动，算出该加上摄动的值(Gk+ΔGk，Gk－ΔGk)。然后，算出发电输出的梯度，校正(更新)转子转速控制的最优化系数的设定值。相对于转子转速控制机构9A及转子转速控制机构9B，摄动施加部21将对当前的转子转速控制的最优化系数的设定值加上摄动的值(Gk+ΔGk，Gk－ΔGk)作为指令值赋予给转子转速控制机构9A、9B。然后，转子转速控制机构9A及转子转速控制机构9B使用加上摄动的转子转速控制的最优化系数来算出发电电力指令，以当前的发电电力与发电电力指令一致的方式控制发电机的电压及电流，并控制风车部5A的转子的转速、及风车部5B的转子的转速。需要说明的是，发电电力指令以如下方式推定：将最优化系数和转子转速的平方值相乘。

[0073] 接着，说明本实施方式的风力发电装置1的控制系统的变形例。上述一实施方式中，说明了设置两台风车部5的情况，而本变形例中，对具备两台以上风车部5的情况进行说明。需要说明的是，以下的说明中，作为一例，对具备4台风车部5(5A－5D)的情况进行说明。

[0074] 关于设置两台以上风车部5的情况，将设置的风车部5分组形成至少具有一台风车部的第一风车部、和至少具有一台风车部的第二风车部。例如，在具备4台风车部(5A－5D)的情况(未图示)下，将风车部5A及5B设为第一风车部，将风车部5C及5D设为第二风车部。关于分组，优选将风况更相近的风车部彼此设为同组。需要说明的是，关于第一风车部及第二风车部的分组，可适当变更。

[0075] 本变形例的摄动施加部21对于第一风车部(风车部5A及5B)及第二风车部(风车部5C及5D)的规定参数，大致同时地分别对当前设定值加上极性不同的摄动。具体而言，相对于第一风车部及第二风车部的当前的俯仰角的设定值θk，在第一风车部和第二风车部加上极性互逆的摄动(Δθk及－Δθk)。例如，将第一风车部(风车部5A及5B)的俯仰角设为θk+Δθk，将第二风车部(风车部5C及5D)的俯仰角设为θk－Δθk。

[0076] 本变形例的测定部6对于加上摄动后的第一风车部及第二风车部的各个，算出测定得到的发电输出的平均值。具体而言，测定部6测定加上摄动后的风车部5A－5D各自的发电输出，算出第一风车部及第二风车部每个、即风车部5A及5B的发电输出的平均值及风车部5C及5D的发电输出的平均值，且将算出的各平均值向控制部7(梯度算出部22)输出。

[0077] 接着，参照图4对本变形例的控制部7的最优化处理进行说明。图4中表示的流程在规定控制周期被重复执行。

[0078] 首先，相对于第一风车部(风车部5A及5B)及第二风车部(风车部5C及5D)，施加极性互逆的摄动(S201)。接着，测定第一风车部(风车部5A及5B)及第二风车部(风车部5C及5D)的发电输出(S202)。

[0079] 接着，对第一风车部(风车部5A及5B)及第二风车部(风车部5C及5D)的每个，算出发电输出的平均值(S203)。

[0080] 接着，使用算出的第一风车部(风车部5A及5B)及第二风车部(风车部5C及5D)的发电输出的平均值，算出发电输出的梯度(S204)。然后，基于算出的梯度，校正(更新)俯仰角的设定值(S205)。

[0081] 通过上述方式，即使是设置两台以上风车部5的情况也能够进行最优化处理。另外，由于在第一风车部及第二风车部将发电输出平均化，故而，即使是例如第一风车部所包含的风车部因老化等而发电电力出现偏差的情况，也能够高效地校正规定参数的当前设定值。

[0082] 图5是表示对横摆角赋予摄动的情况的图。使用图5，说明对横摆角赋予摄动的情况。图5的风力发电装置中，在距地面大致相同的高度，经由塔架部3在两侧设有两个风车部10A、10B，在更高的位置，经由塔架部3在两侧以大致相同的高度设有两个风车部10C、10D。
这里，将风车部10A及风车部10B设为第一风车部11A，将风车部10C及风车部10D设为第二风车部11B。横摆角控制机构12A、12B控制第一风车部11A及第二风车部11B的横摆角。也就是说，横摆角控制机构12A、12B设于塔架部3和第一风车部11A的支承部件4连接的连接部位。
就第一风车部11A及第二风车部11B而言，通过横摆角控制机构，可分别以塔架部3为轴而绕该轴控制横摆角。该情况下，摄动施加部21相对于第一风车部11A及第二风车部11B的当前的横摆角的设定值φk，在第一风车部11A和第二风车部11B加上极性互逆的摄动，将该加上摄动的值(φk+Δφk，φk－Δφk)作为指令角赋予。然后，算出发电输出的梯度，校正(更新)横摆角的设定值。具体而言，摄动施加部21向横摆角控制机构12A通知第一风车部11A的横摆角的指令值，并向横摆角控制机构12B通知第二风车部11B的横摆角的指令值。横摆角控制机构12A、12B以第一风车部11A及第二风车部11B的测量得到的横摆角与通知的横摆角的指令值一致的方式进行控制。横摆角控制机构12A、12B使用电动机等，以使第一风车部
11A及第二风车部11B的横摆角旋转。另外，横摆角可由设于支承部件4与塔架3之间的传感器测量。

[0083] 如以上说明的，根据本实施方式的风力发电装置的控制系统、风力发电装置、及控制方法，多个风车部5分别具有转子、设于转子的叶片、通过转子的旋转力进行发电的发电机，各风车部5由与塔架部3连接的支承部件4支承。由此，在塔架部3，经由支承部件4设置有多个风车部5。因此，各风车部5配置于风的状况较相近的环境(风况)下，受到同一方向的风而旋转进行发电。另外，对于第一风车部(图1的例子中是风车部5A，上述变形例的情况下是风车部5A－5B)及第二风车部(图1的例子是风车部5B，上述变形例的情况下是风车部5C－5D)的规定参数分别加上极性不同的摄动，测定因加上摄动而变化的第一风车部及第二风车部的发电输出，基于测定得到的发电输出来近似地算出发电电力的当前设定值下的梯度，并向算出的梯度上升的方向对当前设定值进行校正。因此，对于第一风车部及第二风车部两者，能够将规定参数进一步设定成最优点，能够使整体的发电量提升。另外，通过同时地对第一风车部和第二风车部分别加上极性不同的摄动，能够迅速且高效地取得用于对当前设定值进行校正的梯度，故而，能够快速地校正规定参数的当前设定值。因此，对风的变动的随动性提高，能够通过风力发电装置1进一步最优地进行发电。

[0084] 另外，在每个规定控制周期随机地设定对第一风车部及第二风车部施加的摄动的极性。由此，与不随机地设定摄动的极性的情况相比，不易陷入局部解，能够高效地探索最优解。即，能够使计算的效率性和探索能力这两者得到提升。

[0085] 即，本实施方式的风力发电装置1中，对风况变化的随动性高，能够高效地以最优点工作，并使发电量提升。

[0086] 本发明不仅限于上述实施方式，在不脱离发明主旨的范围内可实施各种变形。