2018 Fiscal Year Research-status Report
Research on practical choice of control forces' parameter for drawing out the power potential of WEC array in irregular waves
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18K04581
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
村井 基彦 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (60292893)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 波力発電 / 波の予測 / 複数浮体 / 干渉影響 / リニア式波力発電システム / 波浪発電の制御力 / 海洋再生可能エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海洋再生可能エネルギーを活用する上で、波浪発電システムは有力なシステムの一つである。そのシステムとしてのコストダウンには複数の発電浮体を一体とするアレイユニット型の波浪発電システムの開発が重要である。本研究課題ではアレイ間の時々刻々の波の干渉の瞬時の推定手法、海象条件に応じた制御戦略の選択手法、ユニットの発電量を最大化させる発電制御力の推定手法を開発し、それらを統合することで、波浪発電浮体ユニットの実質的発電量を向上させることを目的としている。
波力発電システムは、波力を受ける機構、PTO（Power Take Off）機構、送電・蓄電機構から構成されており、PTO機構あるいは波力を受ける機構内では効率的にエネルギーを伝達するための制御や最適設計を行う。そこでは、想定される使用条件から形状や配置など恒常的な部分の最適化を行いと共に、時々刻々の使用状況に対応してシステムの許容範囲内で最適なものを選択できるようにパラメータを変化させることが重要である。
平成30年度の成果としては、アレイユニットの想定に不可欠な複数浮体を想定した波浪発電アレイについて、干渉影響を考慮した個々の浮体で制御パラメータが異なる場合の評価できる解析を実施し、その制御パラメータの違いについて検討を行った。また、システムの最適な制御戦略に欠かすことが出来ない、入射波の予測に関しては、入力・探知した時々刻々の波に対して，正確且つ迅速に波力を予測するためにの新たな推定手法を提案した。この手法では、瞬間ごとの波の振動を規則波として仮定し、規則波の周期，位相，振幅などを逐次算出することによって、時々刻々の波力の予測が可能であることを示した。尚、この手法については、単に波力だけではなく、発電機の制御力係数の決定にも応用可能な手法である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
複数の発電浮体を一体とするアレイユニット型の波浪発電システムの開発の為の解析技術として欠かすことが出来ない要素となる、個々に異なる波浪発電性能を有する複数のリニア式を想定した浮体式波浪発電システムの解析手法の開発、およびまずは単機ながら、不規則波中での浮体に作用する流体力を実際の制御に必要な時間に対して十分に速く且つ必要な精度で推定する手法について、数値解析的に開発することが出来た。この両者が本研究課題を進める上で大きなキーとなっていることから、初年度として順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後については、複数に於ける最適な制御力および制御係数の効率的な推定手法の検討と、それに基づいたアレイユニットでの浮体配置の問題について進めていく。特に、制御力係数の推定に関しては、昨年度の推定手法を改良し、より精度を上げると共に特異な不規則波に対しても対応できるようなロバスト性の強化を考えている。これまでの研究から、最適な制御係数の推定については目処がたっているが、不規則波中での制御戦略という観点では、単に最適な制御力という視点では、比較的大きな波の中での浮体運動の増加を誘発してしまう。つまり運動の増加だけ見れば効率や発電性能は向上するが、機器としてのコストが増加する。そこで大きな波の中では準最適な応答を選択することで、波浪エネルギーを安全に取得する手法についても検討を行っていく予定である。
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