Study on Construction of Experimental Formula for Wind Turbine Wake to Maximize Wind Farm Power Generation

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K06154
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 前田 太佳夫 三重大学, 工学研究科, 教授 (80238865)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 風力発電 / 後流 / ウインドファーム

Outline of Annual Research Achievements

本年度は，変動する流入風に対する風車後流モデルの構築およびそのモデルによって得られた後流が下流側風車に流入するときの出力を予測することを目的とした．とくに主流風の風向変動が風車後流の速度欠損領域に与える影響に着目し，風向標準偏差の影響を考慮した風車後流モデルの開発を行った．
まず，流入風の風向が風車後流の横方向への移動に与える影響を評価するために，30kW風車を用いたフィールド実験の時系列データを用いて，流入風向から予測した風車後流中心の横方向移動量と風車後流による速度欠損領域の横方向分布を比較した．また，流入風の横方向速度によって風車後流中心が横方向に動かされると仮定し，風車後流中心の移動量と流入風向の関係を求めた．
次に，風向変動が風車後流の速度欠損領域に与える影響を調べた．風向標準偏差の抽出範囲を変えたデータセットを作成し，後流モデルのフィッティングを行い後流の半値全幅を算出する．風向標準偏差に対する半値全幅の拡大率を一次関数で近似することにより，半値全幅を風向標準偏差の関数として表した．
以上のことを考慮したガウス関数を用いた風向変動を考慮した後流モデルによって風車後流速度分布を計算し，フィールド実験結果との比較を行い，本予測手法の妥当性を検証した．フィールド実験結果から，流入風条件および風車運転状態として周速比，ピッチ角，乱流強度の抽出範囲を変えたデータセットを作成し，風車後流モデルを適用できる範囲について示した．
最後に，本モデルによって後流風速を計算したときの下流側風車の出力およびその重ね合わせによるウインドファームの出力を試算した．