バンカビリティ評価に使用可能な信頼できる洋上風況精査手法の確立

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H03492
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 大澤 輝夫 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (80324284)
• 研究分担者: 竹山 優子 東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (00510025) ; 香西 克俊 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (30186613) ; 中村 聡志 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 上席研究官 (30371751) ; 川口 浩二 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, グループ長 (50371753) ; 小垣 哲也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究チーム長 (90356973) ; 嶋田 進 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (90712208)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 風力エネルギー / 洋上風力発電 / 風況 / 海洋気象

研究実績の概要

2019年度は，ライダー及びブイによる観測値と気象モデルWRFによる数値計算値を用いて，(a) スキャニングライダーによる直接的な沖合風況観測手法，(b) ブイ観測値を数値計算によって高度補正する手法，(c) 沿岸の鉛直ライダー観測値を数値計算によって沖合に外挿する手法，の計3つについて比較検討を行った．
（a）については，スキャニングライダー1台による観測精度を400m離れた波崎桟橋上の鉛直ライダー観測値を用いて検証した．その結果，風速についてはRMSE 0.27m/s，風向についてはRMSE 3.7度という精度が得られた．スキャニングライダーのデュアル観測については，2.5km沖合のブイ観測値を用いて検証した結果，データ取得率の低さに課題が残ったものの，ブイ観測値とは良く一致し，今後に期待できる結果を得た．
（b）については，ブイ上空のデュアル観測値のデータ取得率が低かったため，ブイ観測-WRF計算併用手法についての信頼できる検証は実施できなかった．その代替として，波崎桟橋の海面高10mの風速計をWRF計算値で高度補正して海面高87mの風速を推定し，それを鉛直ライダー観測値で検証した．その結果，RMSEは1.26m/sとなり，既往研究と同程度の精度となったが，スキャニングライダー観測値に比べると精度は低い結果となった．
（c）については，WRFのLESモードによる16風向別計算を実施し，波崎桟橋の高度10mの風速観測値を入力値として，約5km離れたブイでの風速を推定した．海風時には，RMSEで0.79m/sと比較的良い精度で推定できる一方で，陸風時には精度が悪化しWRF計算には課題が残る結果となった．ただしこの計算手法は，通常の連続計算に比べて計算負荷が非常に小さいにも関わらず，精度面では連続計算とほぼ変わらないため，今後の可能性に期待ができる．

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] WRF-LES とスキャニングライダーを組み合わせた洋上風況調査手法 (2020)
  • 著者名/発表者名: 内山将吾，大澤輝夫，荒木龍蔵，上田裕洋，高祖研一，畦地啓太
  • 雑誌名: 日本風力エネルギー学会論文集 巻: Vol.43，No.4 ページ: pp.70-78
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A comparison between advanced scatterometer and weather research and forecasting wind speeds for the Japanese offshore wind resource map (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuko Takeyama, Teruo Ohsawa, Jun Tanemoto, Susumu Shimada, Katsutoshi Kozai, Tetsuya Kogaki
  • 雑誌名: Wind Energy 巻: Early View ページ: pp.1-14
  • DOI: 10.1002/we.250314
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Coastal wind measurements using a single scanning LiDAR (2020)
  • 著者名/発表者名: Susumu Shimada, Jay Prakash Goit, Teruo Ohsawa, Tetsuya Kogaki, Satoshi Nakamura
  • 雑誌名: Remote Sensing 巻: Voi.12, Iss.8 ページ: Paper No. 1347
  • DOI: 10.3390/rs12081347
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Accuracy Comparison of coastal wind speeds between WRF simulations using different input datasets in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Misaki, Teruo Ohsawa, Susumu Shimada, Yuko Takeyama, Satoshi Nakamura
  • 雑誌名: Energies 巻: Vol.12, Iss.14 ページ: Paper No. 2754
  • DOI: 10.3390/en12142754
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 「風況測定用LIDAR技術特集」本特集のまとめ (2019)
  • 著者名/発表者名: 大澤輝夫
  • 雑誌名: 風力エネルギー 巻: Vol.43, No.2 ページ: pp.233-235
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] デュアルライダー観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 嶋田 進
  • 雑誌名: 風力エネルギー 巻: Vol.43, No.2 ページ: pp.217-220
  • オープンアクセス
• [学会発表] Hub-height wind resource estimation based on year-round met mast and short-term LiDAR observation (2019)
  • 著者名/発表者名: Takumi Tsuji, Teruo Ohsawa, Mizuki Konagaya, Toshinari Mito, Keita Azechi, Susumu Shimada, Hiroshi Hayashi
  • 学会等名: WindEurope Offshore 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Coastal wind measurements using a dual scanning LiDAR system (2019)
  • 著者名/発表者名: Susumu Shimada, Teruo Ohsawa, Satoshi Nakamura, Yuko Takeyama, Tetsuya Kogaki, Masaki Furukawa
  • 学会等名: WindEurope Offshore 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 温度分布に起因する近海域における洋上風況の形成とWRF推定値の誤差に関する考察 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小長谷瑞木，大澤輝夫，井上鷹矢，水戸俊成，加藤秀樹，川本和宏
  • 学会等名: 第41回風力エネルギー利用シンポジウム
• [学会発表] 海岸線近傍海域におけるWRF 計算風速の空間再現性向上に向けた取り組み (2019)
  • 著者名/発表者名: 井上鷹矢，大澤輝夫，小長谷瑞木, 川本和宏
  • 学会等名: 2019年度日本気象学会関西支部第3回例会