2013 Fiscal Year Research-status Report
ブイ観測・数値計算ハイブリッド型洋上風況調査システムの研究開発
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25420865
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
大澤 輝夫 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 准教授 (80324284)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
香西 克俊 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 教授 (30186613)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 洋上風力エネルギー / 風力発電 / 風力資源量調査 / 海上風 / メソ気象モデル / ブイ |
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| Research Abstract |
陸上での風力発電の適地選定は，候補地に高さ数十メートルの鉄塔を立てて風況観測を行うのが一般的である．しかし今後増加することが見込まれる洋上風力発電では，海域ゆえに風況観測のコストが高くなり，更に深海域が対象となる浮体式洋上風力発電の適地選定においては鉄塔の建設自体が不可能となる．そこで本研究では，安価なブイによる海上観測値と気象数値シミュレーションによる鉛直方向の風速情報を使って，風車ハブ高度の風速を推定する新しいタイプの洋上風況調査システムの開発を試みる．
観測ブイがない平成25年度は，代替の低高度風速観測データを用いて風車ハブ高度風速の推定を二ヶ所で行った．一つ目はドイツの北海沿岸に建設された気象マストFINO3を用いた解析である．このマストの最低高度である30m高度の風速，気温及び海水温の3つのデータを用いて風車ハブ高度（80m）の風速を推定し，80m観測値と比較した．二つ目は港湾空港技術研究所波崎海洋研究施設の桟橋上でドップラーライダーによる観測値を用いた解析である．ここでは桟橋上の高度10mでの風速と気温及び海水温のデータから80m高度の風速を推定しドップラーライダー観測値と比較を行った．
推定手法としては，モニン・オブコフ相似則に基づく鉛直1次元モデル2ケース及び3次元モデルであるメソ気象モデルWRFの計算値を用いるケースの計3ケースを実施した．その結果，FINO3及び波崎の海風時には3ケース共に十分な精度が得られる（RMSE：1m/s以下，相関係数：0.96以上）ことが明らかになった．その一方で波崎の陸風時には鉛直1次元モデルの推定精度が極めて悪くなる（RMSE：3m/s程度，相関係数0.4以下）ことも明らかになった．3次元モデルであるWRFの陸風時の精度については現在検討中である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究で提案する手法を検証するための洋上風速鉛直プロファイルの観測は平成26年度に予定されていたが，様々な好条件が重なり，平成25年度中に茨城県の波崎海岸（港湾空港技術研究所波崎海洋研究施設）にて試行的に実施することができた．この観測により，海風時と陸風時に対照的な鉛直プロファイルを持つ風況がきれいに観測できたため，ドイツのFINO3での解析と合わせて，鉛直1次元モデル及びメソ気象モデルWRFによって低高度での観測風速から風車ハブ高度の風速を推定する際の精度と限界が既に明らかになりつつある．またこの時点において，一般的な海風時においてもWRFの方が1次元モデルよりも良い精度を示すことがわかったことも一つの大きな成果である．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の最終提案はメソ気象モデルの鉛直プロファイルを用いることにあるので，平成26年度はその高精度化を最重点課題として掲げたい．低高度風速からハブ高度風速の推定する検証数を上げるために，衛星から得られる表層風速データの活用を目指す．これらは当初に掲げた研究計画通りであり，アルゴリズムの推定精度を向上させた上で，平成27年度に予定しているブイを用いた本観測につなげたい．
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