2010 Fiscal Year Annual Research Report
風車と浮体の相互作用を考慮した振動予測・制御システムの開発と実験による検証
| Project/Area Number |
20360199
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
石原 孟 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20323511)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 敦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (00376500)
|
|---|
| Keywords | 構造工学 / 地震工学 / 維持管理工学 / 風工学 |
|---|
| Research Abstract |
近年、新エネルギーの導入促進により風力発電設備がかなりのスピードで増えており、洋上風力発電の導入も検討されている。沿岸数kmで急激に水深が増加する海域が多い日本では今後の風力発電拡大には、浮体式洋上風力発電を推進することが重要な要因となると考えられる。
浮体の開発技術は石油開発により確立されたとみられてきたが、この技術は水深数百～数千メートルでの太い浮体構造に適用し、人間の常駐や事故時の環境への多大な影響を考慮したものであり、浮体に搭載する風車の性能と動的な特性に対応できないのが現状である。また、発電事業の事業性を損なわないように、風車性能と動的特性を考慮する安価な浮体の開発が求められる。そのために、合理的な浮体基礎構造の最適化が重要であり、浮体動揺,構造強度および風車の挙動などを評価できるツールの開発と予測精度の向上が不可欠である。
平成22年度は,係留ラインの平衡状態の求め方のようにupdate Lagrange法を採用し、増分計算を行いながら、要素の局所座標へ変換を行い、反復法により次の平衡状態を求めた。これによりロータの回転を考慮できる風応答予測モデルを開発した。また、ロータ軸にバネ要素を取り入れ、バネ要素の剛性と減衰を調整することにより、ロータの回転特性を再現した。また、風車稼動時においては、風車のヨー制御機構、ブレードのピッチ制御機構、発電に関わるフィードバック制御機構を再現するために、タワー頂部でのバネ要素の導入によるヨー制御機構のモデル化、ブレードのピッチ制御機構のモデル化を行い、反復法により非線形の制御効果及び発電出力のフィードバック制御を実施しながら、時間領域で風車の応答を求めた。開発した風車の風応答予測モデルと前年度に開発された波浪応答予測モデルと合併させ、浮体式洋上風力発電設備の応答を求めることを可能にした。
|
