Floating offshore wind farm control with distributed optimization

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04539
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21040:Control and system engineering-related
• Research Institution: Osaka Metropolitan University (2022-2023); Osaka Prefecture University (2020-2021)
• Principal Investigator: Hara Naoyuki 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10508386)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 二瓶 泰範 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00470055) ; 林 直樹 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (80637752)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 風力発電 / 分散最適化 / スケール模型 / 荷重抑制 / ブレードピッチ制御

Outline of Final Research Achievements

We conducted research on advanced control of floating offshore wind turbines and wind farms. In particular, we focused on the following topics: 1) distributed optimization in wind farms, 2) load mitigation in wind turbines, and 3) validation of load mitigation control using a wind turbine scale model. Regarding 1), we considered a maximum power tracking control below the rated wind speed and cooperative pitch control above the rated wind speed regions. Regarding 2), we evaluated the load mitigation control using individual pitch control and preview control. Regarding 3), we validated the individual pitch control considering a wind farm scenario.

Free Research Field

制御工学，制御応用

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

持続可能な社会実現のために，カーボンニュートラルの達成が喫緊の課題となっており，発電分野においては，再生可能エネルギーの導入拡大が急務となっている。特に，我が国においては，適地が限られる陸上風力に比べ，洋上風量の導入ポテンシャルが大きい。多数の洋上風車を設置するウィンドファームにおいては，そのファーム全体の性能を考慮できる協調的制御手法が必要となる。また，個々の洋上風車の疲労荷重抑制も，メンテナンスをするためのアクセスが限定的な洋上風車においては，重要である。取り組んだ研究は，これらの点に関するものであり，今後の洋上風車の発展に向けた基盤的研究にあたる。