分散最適化を用いた浮体式洋上ウィンドファームの制御
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20K04539
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21040:Control and system engineering-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022-2023)
Osaka Prefecture University (2020-2021) |
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Principal Investigator |
原 尚之 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10508386)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
二瓶 泰範 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00470055)
林 直樹 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (80637752)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 風力発電 / 洋上風力発電 / 分散最適化 / スケール模型試験 / 浮体式風力発電 / 浮体式洋上風車 / ウィンドファーム / 予見制御 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、浮体式の洋上風車からなるウィンドファームに対する制御法の開発に取り組む。個々の洋上風車をエージェントとみなし、ウィンドファームをマルチエージェントネットワークと考える。そして、分散最適化の手法を応用することにより、ファーム全体の最適な制御法を開発する。また、個々の風車がうける疲労荷重の評価も高精度な風車シミュレータを用いておこなう。開発するウィンドファームの制御法の検証を、浮体式風車のスケール模型を用いおこなう。
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は，風車スケール模型2基を利用し，ウィンドファームを模擬した設定でスケール模型試験をおこなった。１基は上流側の風車，別の１基は下流側の風車を模擬するとした。上流側の風車においては，そのYaw角度を変更するウェイクステアリングを模擬させ，その場合に生じるブレード荷重の変化，回転速度の変化，下流側風車への影響を調査した。上流側の風車はブレードピッチ角制御をおこない，PID制御による共通ピッチ制御およびMBC変換に基づく個別ピッチ制御の性能を比較した。二つの制御を比較したところ，個別ピッチ制御は，ロータ回転速度の制御性能には，影響をほぼ与えずに，ブレードに生じる荷重抑制を実現できることが確認できた。Yaw角度を変更した場合についても，この荷重抑制効果が確認できたため，ウェイクステアリングをおこなう際に，個別ピッチ角制御は有効であると考えられる。一方，下流側風車への影響については，今回の実験環境においては，ウェイク（後流）の方向変化を確認するには至らなかったこともあり，精査することはできなかった。これは，風洞において実験をしているわけではなく，利用した実験環境における送風機が生成する風の偏り（空間的な速度分布など）が大きい可能性などが理由として考えられ，この点については，実験環境の変更も含め，今後の検討が必要である。また，スケール模型を利用した実験的な検証に加え，FASTを利用したシミュレーションにおいても，ウィンドファームを想定した状況において，荷重抑制ができるかどうかの検討をおこない，個別ピッチ制御により荷重抑制ができることを確認した。
研究期間全体を通して実施した研究項目を，以下に示す。
・分散最適化のウィンドファームへの適用の検討。IoTデバイスによる評価。
・風車における様々な荷重抑制法の検討。
・ウィンドファーム環境を模擬した，スケール模型実験。
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Report
(4 results)
Research Products
(21 results)
