Proposal for an offshore WF design suitable for the Japanese coast taking into account the interaction between meteorological and wind turbine aerodynamic fields

考虑到气象与风力涡轮机空气动力场之间的相互作用，适合日本海岸的海上风力发电设计提案

• 批准号: 22H02018
• 负责人: 大澤 輝夫
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02018/
• 关键词: 洋上風力発電; 風況; ウェイク; 風車最適配置; ウィンドファーム

日本沿岸では着床式洋上ウィンドファームの設置が可能な浅海域は海岸線近傍に限定されるため，陸上地形の影響を十分に考慮した開発が必須となる．本研究では，陸からの風が卓越する沿岸海域において，乱流成分の大きい風況特性を最大限に活用し，気象場と風車空力場の相互作用を考慮した洋上ウィンドファームの最適デザインを提案することを研究目的とする．1年目の研究成果を以下に列記する．1) 内部境界層の構造解析に向けたデータ整理：青森県むつ小川原港において実施されたNEDO事業による風況観測結果を活用し，岸から0km，1.5km，3km，5kmにおける鉛直ライダー，洋上風況観測マスト，フローティングライダー(FLS)による風況観測値の品質管理を行い，内部境界層の時空間構造を解析するための観測データセットを構築した．フローティングライダー（FL）の観測値については，鉛直ライダーや観測マストとの比較及び神戸大学海洋実習施設で実施した陸上動揺実験の結果を含めて検討を行い，経験式に基づく動揺補正を行った．2) 沿岸域における風速場解析に向けたデータ整理：風速の水平風速分布については，上記NEDO事業で得られたスキャニングライダーによる風況観測値の他，衛星搭載合成開口レーダー（SAR）の観測値も利用する．本年度は，C-bandのCentinel-1A/B及びX-bandのASNARO-2のデータ収集・整理を行うと共に，後者については風速変換アルゴリズムの開発を行った．3) 内部境界層シミュレーションの高精度化：メソ気象モデルWRFによる風況シミュレーションを実施し，各種パラメータの調整や計算スキームの選択による計算精度への感度実験を行うと共に，岸沖方向のWRFの計算精度特性を明らかにした．また，OpenFOAMベースのLESモデルの作成に取り組み，むつ小川原港の実地形を用いた計算環境を整備した．

在日本海岸，可以安装可植入的海上风电场的浅水仅限于海岸线附近，因此开发是必须考虑到土地表面地形的影响。这项研究的目的是考虑到气象和风力涡轮机空气动力场之间的相互作用，利用风条件特征，在沿海水域中，陆上风主要是风度的湍流成分，构成了气象和风力涡轮机空气动力场之间的相互作用。第一年的结果如下列出。 1）内部边界层结构分析的数据排列：使用风条件条件观察来自Aomori县Mutsu Ogawara港口进行的NEDO项目的结果，我们使用垂直骑手，近海风条件观察桅杆和浮动骑手（FLS（FLS）在0. 1.5，3和5km的shore shore中进行了风条件观察值的质量控制。内边界层的时空结构。检查了观察到的浮动骑手（FL）值，包括与垂直骑手和观察桅杆的比较，以及在科比大学海洋训练设施进行的土地搅动实验的结果，并进行了经验搅动校正。 2）沿海地区风场分析的数据布置：除了从上面NEDO项目获得的扫描激光雷达所观察到的风条件下，对于水平风速分布，我们还将使用卫星安装的合成孔径雷达（SAR）中观察到的值。今年，我们为C波段和X波段的C-Band和Asnaro-2收集并组织了数据，并为后者开发了风速转换算法。 3）内部边界层模拟的较高精度：使用中间天气模型WRF进行了风条件模拟，并通过调整各种参数并选择计算方案来进行灵敏度实验以计算精度，并阐明了WRF在离岸海岸的计算准确性特征。我们还致力于创建基于OpenFoam的LES模型，并使用Mutsu Ogawara端口的实践形态开发了计算环境。

项目成果

むつ小川原サイトにおけるフローティングライダーの精度特性の把握

了解陆奥小河原基地浮动激光雷达的精度特性

• 发表时间: 2022
• 期刊: 風力エネルギー利用シンポジウム
• 作者: 平田 和希，青木 翔吾，鈴木 照洋，仁木 創太;平田 岳史，青木 一勝，渡辺 寧;岡田豪;内山将吾，大澤輝夫，麻生裕司，小長谷瑞木，見﨑豪之，荒木龍蔵，濱田康平
• 通讯作者: 内山将吾，大澤輝夫，麻生裕司，小長谷瑞木，見﨑豪之，荒木龍蔵，濱田康平

フローティングライダー性能評価のための陸上動揺実験(その２)

漂浮骑手性能评估的陆地震动实验（第2部分）

• 发表时间: 2022
• 作者: 尾崎 壽紀，岡崎 宏之，越川 博;山本 春也，八巻 徹也，末吉 哲郎，坂根 仁;浅倉奨之
• 通讯作者: 浅倉奨之

沿岸サイトにおける鉛直ライダーの観測特性

沿海站点垂直激光雷达观测特征

• 发表时间: 2022
• 期刊: 風力エネルギー利用シンポジウム
• 作者: 五十嵐 直樹;渡辺 寧;瀬野 洸太朗;越後 拓也,青木 翔吾;詫間康平，坂口 清敏，渡邉 則昭，大里 和己，寺井 周;小原優斗，岡田豪，南戸秀仁;後藤 遼太，中山 大輔，Pramudyo Eko，高橋 亮太， 詫間 康平，渡邉 則昭;小関 雅弥，渡辺 寧，青木 翔吾，左部 翔大，越後 拓也;竹林文夫，岡田豪，南戸秀仁;藤本冬馬，大澤輝夫，小長谷瑞木，見﨑豪之，濱田康平
• 通讯作者: 藤本冬馬，大澤輝夫，小長谷瑞木，見﨑豪之，濱田康平

フローティングライダー性能評価のための陸上動揺実験（その２）

漂浮骑手性能评估的陆地摇摆实验（第2部分）

• 发表时间: 2022
• 期刊: 風力エネルギー利用シンポジウム
• 作者: 浅倉奨之，大澤輝夫，麻生裕司