2020 Fiscal Year Research-status Report
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 Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
原 尚之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10508386)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
二瓶 泰範 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00470055)
林 直樹 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (80637752)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 浮体式洋上風車 / ウィンドファーム / 分散最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分散最適化に基づく浮体式洋上ウィンドファームの制御に関し，次のようなことを実施した．複数の浮体式洋上風車からなるウィンドファームにおいて，ウィンドファームの総発電量に関する制約を考慮したブレードピッチ角制御法を考察した．ブレードピッチ角制御はカップリング制約付きのLQ制御問題として定式化され，個々の風車をエージェントと見立て分散最適化問題を解くことにより，協調的なブレードピッチ角制御法を求めた．また，風車の動作条件は，環境条件（風や波など）により異なるので，モデルベースでこのような制御を考える場合，そのモデル（パラメータ）を適宜修正していく必要がある．そこで，モデルを学習により更新し，協調的にウィンドファームを制御する制御法についても考えた．分散最適化を実際に適用する場合，個々の風車（エージェント）は通信により情報交換をする．そこで，通信において実際に起こり得る状況を含め分散最適化による制御法を評価するため，複数の小型マイコンに分散最適化アルゴリズムを実装し，実際の通信により情報交換し最適化問題を解かせるプログラムを現在作成中である．
個々の風車の疲労低減を図る制御法についても検討を進めた．ブレードピッチ角制御器を，予見制御法，適応制御法，カルマンフィルタを用い設計する方法を検討し，それぞれについて発表をおこなった．また特に，ウェイク条件下で起こり得るウィンドシアが存在する条件下での制御に関するものとして，ウィンドシアの予見情報を用いる制御について検討をおこない，その内容を発表予定である．複数の浮体式風車のスケール模型を用いた実験については，予定通り高速デジタル信号処理システムを購入した．今後，このシステムを用いた実験環境を整えてゆき大型水槽での実験に備える．
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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
分散最適化を用いたウィンドファームの制御について，検討を進められた．また，個々の風車の荷重低減を図る制御についても，いくつかのアプローチにより制御法を検討できた．スケール模型を用いた実機実験に向け，信号処理システムを購入し環境整備を図った．
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| Strategy for Future Research Activity |
分散最適化を用いたウィンドファームの協調制御については，小型マイコンを用いた実装・評価を引き続き進める．またウェイクの影響を考慮した協調制御についても検討をしたい．ウェイク条件下での個々の風車の疲労低減法については，最適な制御方法について検討を進め，FASTを用いた高精度シミュレーションにより評価をする．スケール模型による実験については，引き続き実験環境を整え，動作テストを含めた予備実験につなげていきたい．
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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響で，参加したすべての会議がオンライン開催であり旅費の支出がなかったため，次年度使用額が生じた．この次年度使用額については，翌年度分として請求した助成金と合わせて，国内・国際学会への参加費，論文の出版費，実験環境の整備費として利用する．
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Research Products
(9 results)
