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2021 年度 研究成果報告書

浮体式波力発電装置の実時間最適制御法の開発

研究課題

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研究課題/領域番号 19K15223
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分24020:船舶海洋工学関連
研究機関国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所

研究代表者

谷口 友基  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (80586678)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード波力発電装置 / 非線形モデル予測制御 / 実時間制御
研究成果の概要

浮体式ポイントアブソーバー型波力発電装置(FPAWEC)を対象に,C/GMRES法を援用する非線形モデル予測制御(NMPC)を適用し,制御周期50 msでの実時間制御を確認した.
まず,1自由度系ポイントアブソーバー型波力発電装置(PAWEC)を対象に,発電機構単独試験,発電機構を組み込んだ水槽試験を行い,NMPCの基本特性を把握し,他の制御法と運動性能及び発電性能を比較した.FPAWECは可動浮体とスパーが並進ジョイントで結合された多体系である.運動拘束があるため,Kaneの方程式を用いて縦運動方程式を導出し,連成項を一部簡略化することでNMPCを適用可能とした.

自由記述の分野

船舶海洋工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

日本近海は欧米に比べて波パワーが小さい.また,遠浅の海域も少なく,海洋再生エネルギーを効率よく取得するには,沖合に展開可能な浮体式施設の活用が望ましい.
本研究では,先行研究では1自由度系PAWECへの適用に留まっていたNMPCをFPAWECに適用し,水槽試験にて制御周期50 msでの実時間制御を確認すると伴に,他の制御法を実装した場合と運動性能及び発電性能を比較した.2浮体系となるFPAWECにもNMPCの様な制約条件付最適化手法が適用可能であることを実験的に示した点は学術的意義がある.また,本研究成果は,沖合利用可能で高効率な浮体式波力発電施設の開発に資するため,社会的意義もあると思われる.

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公開日: 2023-01-30  

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