浮体型波力発電装置のハイブリッド発電シミュレーションに関する研究

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K04942
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 今井 康貴 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 准教授 (90284231)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永田 修一 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 特任教授 (30404205) ; 石田 茂資 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 教授 (30360712) ; 村上 天元 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 准教授 (90611278)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 波力発電 / 振動水柱

Outline of Annual Research Achievements

本研究では後ろ曲げダクトブイ波力発電装置の運動計算シミュレーション，タービンの回転運動計算シミュレーションと電力変換テストベンチを組合わせたリアルタイムシミュレータ構築を目指す．不規則波中で，任意の船体形状，タービン形状，発電機，電力変換部まで組み合わせ，波から系統までを統合したシミュレーションを行う．従来のシミュレーションでは詳細が考慮されていなかったタービン運動方程式の発電部負荷トルクに，電力変換部の影響を正確に反映させる．最終的に，日本沿岸を想定した設置海域において，年間発電量を最大化する船体形状，タービン，発電機，電力変換システム，発電制御プログラムの組み合わせ最適化を目指す．
令和３年度の実行項目は以下の項目を実施した．
１）固定式振動水柱型の一次変換シミュレーションを実施した．タービン負荷をオリフィスで代用した．水槽実験に合わせて波浪中の動力変換シミュレーションを実施した．シミュレーションは規則波およびブレとシュナイダー・光易型スペクトルをもつ不規則波で実施した．
２）振動水柱型波力発電装置の空気室内圧力をバルブで制御するモデルを開発した．シミュレーションプログラムを作成し，制御アルゴリズムを検討した．
３）タービン動力取り出しから永久磁石同期発電機およびBack-to-backインバータによる整流をモデル化し計算を行った．電流の時間積分計算をフェーザー法，Tustin/後退オイラーで試みた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

１）固定式振動水柱型の一次変換シミュレーションを実施した．タービン負荷をオリフィスで代用した．水槽実験に合わせて波浪中の動力変換シミュレーションを実施した．シミュレーションは規則波およびブレとシュナイダー・光易型スペクトルをもつ不規則波で実施した．
２）振動水柱型波力発電装置の空気室内圧力をバルブで制御するモデルを開発した．シミュレーションプログラムを作成し，制御アルゴリズムを検討した．
３）タービン動力取り出しから永久磁石同期発電機およびBack-to-backインバータによる整流をモデル化し計算を行った．電流の時間積分計算をフェーザー法，Tustin/後退オイラーで試みた．

Strategy for Future Research Activity

令和３年度までに開発したシミュレーションを水槽実験で検証する．また，開発したシミュレーションを浮体に拡張する．

Causes of Carryover

COVID-19により打ち合わせや情報収集等がリモートになったため旅費を使用しなかった．