2021 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 / 予見制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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につき，つぎのような研究を展開した．シミュレーションベースで，劣勾配を利用した分散最適化アルゴリズムを複数の風車へ適用し，発電量最大化を図る手法を提案していた．実際にこの手法を用いる上では，通信が必要になる．この通信に関わる課題を抽出するため，実際に提案するコンセプトを無線通信機能付きのマイコン(micro:bit)３台へ実装し，実験的な評価をおこなった．また，ウィンドファームにおけるウェイク条件下での疲労荷重の抑制を図る手法として，風速の予見を用いる方法を提案し，特にブレードの荷重の低減を図る方法を検討した．制御器の構造としては，制御器部分をすべて予見制御器に置き替えるもの，および，既存のGSPI (Gain-Scheduled PI)制御器に予見補償器を付加するもの二通りについて検討し，それぞれの性能を評価した．スケール模型を用いたウィンドーファーム制御法の評価については，購入済みであった高速信号処理システムを用いた実験環境の立ち上げをおこなった．計測（ロータ回転速度，各種ひずみゲージ）および制御（ブレードのピッチ指令）などが適切に行えることを確認し，ロータ速度制御および荷重抑制を図る制御系の構成をおこない，制御系設計構築に必要な機能の動作確認まで実施できた．
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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，主に実装面で課題となりうる通信に関わる部分について，コンセンプトの検証を目的としたマイコンを用いた実機実験により評価できた．また，荷重低減を図る制御法についても二通りの手法を検討した．予定している水槽における風車スケール模型の実験については，あらたに導入した計測・制御システムの動作を確認することができた．
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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制御については，風車ヨー角を動かすウェイクステアリングも用いたものについて検討をしたい．また，複数台のスケール模型を用いた実験については，引き続き実験準備を進め，水槽実験をおこないたい．
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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響で，参加する会議がすべてオンラインであり，旅費の支出が生じ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，計画している水槽試験に関わる支出（実験環境整備費，旅費，設備利用費など），論文の出版費，学会への参加費などとして利用する．
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