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．

The setting of the Japanese coast is possible in shallow sea areas near the coastline and limited by the influence of land topography. This study is aimed at maximizing the use of turbulence components and wind characteristics in coastal waters, considering the interaction between image field and windmill air field, and proposing the optimum conditions for land surface wind. 1) Structural analysis of internal boundary layers. Aomori Ogawa Hara Port is located in the middle of the implementation of the NEDO business. The wind condition measurement results are used. The shore is 0km, 1.5 km, 3km, 5km. The vertical direction is the same as the wind condition measurement results. The wind condition measurement quality management is carried out in the FLS. The time and space structure of the internal boundary layer is analyzed. Comparison of measurement values of FL and results of land dynamics in marine practice facilities of Kobe University. 2) Wind velocity field analysis in coastal region. Wind speed horizontal wind speed distribution in the above record NEDO business has been obtained, the wind condition measurement value and other satellite-borne synthetic aperture (SAR) measurement value utilization. This year, the C-band Centinel-1A/B and X-band ASNARO-2 data collection and arrangement are jointly carried out, the latter of which is related to the development of wind speed change and loss. 3) High precision of internal boundary layer: The calculation accuracy and sensitivity characteristics of WRF in the direction of shore impact are clearly defined. OpenFOAM is the first place in the world to create a global network of computing environments.

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