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浮体式洋上風力発電システムの多目的最適制御による浮体動揺と発電出力変動の安定化

研究課題

研究課題/領域番号 24561059
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 エネルギー学
研究機関大阪府立大学

研究代表者

涌井 徹也  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40339750)

研究協力者 吉村 親樹  大阪府立大学, 大学院工学研究科機械系専攻機械工学分野
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード洋上風力発電 / 浮体式洋上風力発電 / 多目的制御 / 最適制御 / 再生可能エネルギー / 風力タービン / 動特性解析 / 風力発電 / 洋上風力
研究成果の概要

浮体式洋上風力発電システムにおいてトレードオフ関係にある発電出力の変動と浮体動揺を同時に抑制しうるシステムの多目的最適制御手法を開発した.まず,従来手法の改良として,翼ピッチ角操作による回転数制御系における制御パラメータの新たな調整指針を提案し,その有効性を明らかにした.さらに,浮体式システムを多入力多出力システムと捉え,翼ピッチ角の操作により定格発電出力を保持するだけでなく,発電機トルクの操作により浮体動揺を抑制する手法を開発した.数値シミュレーションを通して,開発手法の制御パラメータを適切に設定することで,従来の手法に比べて発電出力の変動と浮体動揺を大幅に低減できることを明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (14件)

  • [雑誌論文] A Novel Control Approach Based on Blade Pitch Angle and Generator Torque Manipulations for A Floating Offshore Wind Turbine-Generator System2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Wakui, Motoki Yoshimura, and Ryohei Yokoyama
    • 雑誌名

      Proceedings of the JSME-ASME-CSPE International Conference on Power Engineering 2015

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Novel Control Parameter Setting for Rotor Speed of Spar-type Floating Offshore Wind Turbine-Generator System2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Wakui, Motoki Yoshimura, and Ryohei Yokoyama
    • 雑誌名

      Proceedings of the EWEA Offshore 2015

      巻: -

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Impact Analysis of Design Parameters on Performance of Straight-wing Vertical Axis Wind Turbine-Generator Systems2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Wakui, Kazushige Matsuo, and Ryohei Yokoyama
    • 雑誌名

      Proceedings of the Grand Renewable Energy 2014

      巻: -

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduction in Power Output Fluctuations by a Parallel-Variable Speed Operation using Multiple Wind Turbines2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Wakui and Ryohei Yokoyama
    • 雑誌名

      Proceedings of the Grand Renewable Energy 2014

      巻: -

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wind-Speed Sensorless Performance Monitoring Based on Operating Behavior for Stand-alone Vertical Axis Wind Turbine2013

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Wakui and Ryohei Yokoyama
    • 雑誌名

      Renewable Energy

      巻: 53 ページ: 49-59

    • DOI

      10.1016/j.renene.2012.10.047

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Simulation of a Parallel-Variable Speed Operation of Multiple Wind Turbines2013

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Wakui, Shoichi Furukawa, Ryohei Yokoyama
    • 雑誌名

      Proceedings of European Wind Energy Conference 2013

      巻: PO. 179 ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 浮体式洋上風力発電システムの動特性解析(回転数制御のパラメータ設定に関する考察)2014

    • 著者名/発表者名
      涌井徹也,吉村親樹,横山良平
    • 学会等名
      第36回風力エネルギー利用シンポジウム
    • 発表場所
      科学技術館(東京都)
    • 年月日
      2014-11-27 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 浮体式洋上風力発電システムの動特性解析(自然風況下での出力変動と浮体動揺の相関分析)2014

    • 著者名/発表者名
      涌井徹也,吉村親樹,横山良平
    • 学会等名
      日本機械学会2014年度年次大会
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都)
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 独立電源用直線翼垂直軸型風力タービンの発電性能に対する設計パラメータの影響分析2014

    • 著者名/発表者名
      松尾和茂,涌井徹也,横山良平
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第89期定時総会講演会
    • 発表場所
      堺市・大阪府立大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Reduction in Power Output Fluctuations by a Parallel-Variable Speed Operation using Multiple Wind Turbines2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Wakui and Ryohei Yokoyama
    • 学会等名
      Grand Renewable Energy 2014
    • 発表場所
      東京・東京ビッグサイト
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Impact Analysis of Design Parameters on Performance of Straight-wing Vertical Axis Wind Turbine-Generator Systems2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Wakui, Kazushige Matsuo, and Ryohei Yokoyama
    • 学会等名
      Grand Renewable Energy 2014
    • 発表場所
      東京・東京ビッグサイト
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 浮体式洋上風力発電システムの動特性解析(自然風況下での出力変動と浮体動揺の相関分析)2014

    • 著者名/発表者名
      涌井徹也,吉村親樹,横山良平
    • 学会等名
      日本機械学会2014年度年次大会
    • 発表場所
      東京・東京電機大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数台風力タービンの並列可変速運転による出力変動抑制(高風速域での出力変動分析)2013

    • 著者名/発表者名
      涌井徹也,古川翔一,横山良平
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山市・岡山大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 直線翼垂直軸型風力タービンを用いた独立電源用システムの性能に対する設計パラメータの影響分析2013

    • 著者名/発表者名
      涌井徹也,松尾和茂,横山良平
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山市・岡山大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数台風力タービンの並列可変速運転による出力変動抑制(年間風況下での出力変動分析)2013

    • 著者名/発表者名
      涌井徹也,横山良平
    • 学会等名
      第35回風力エネルギー利用シンポジウム
    • 発表場所
      東京・科学技術館
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数台風力タービンの並列可変速運転による出力変動抑制(負荷制御アルゴリズムの検討)2013

    • 著者名/発表者名
      古川翔一、涌井徹也、横山良平
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第88期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 直線翼垂直軸型風力タービンを用いた独立電源用システムの性能に対するソリディティの影響分析2012

    • 著者名/発表者名
      涌井徹也、松尾和茂、横山良平
    • 学会等名
      日本機械学会2012年度年次大会
    • 発表場所
      金沢
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数台風力タービンの並列可変速運転による出力変動抑制(システムの運転動作点の検討)2012

    • 著者名/発表者名
      涌井徹也、古川翔一、横山良平
    • 学会等名
      日本機械学会2012年度年次大会
    • 発表場所
      金沢
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数台風力タービンの並列可変速運転による出力変動抑制(動的シミュレーションモデルの構築)2012

    • 著者名/発表者名
      涌井徹也、古川翔一、横山良平
    • 学会等名
      第34回風力エネルギー利用シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 軸トルク変動に着目した独立電源用垂直軸型風力タービンの高風速域での回転数制御2012

    • 著者名/発表者名
      涌井徹也、松尾和茂、横山良平
    • 学会等名
      第34回風力エネルギー利用シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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