ブローホール型波力発電における変動追従型制御とタービン発電機の開発

气孔式波浪发电脉动跟踪控制及水轮发电机的研制

• 批准号: 14J08635
• 负责人: 飯野 光政
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J08635/
• 关键词: 再生可能エネルギー; 振動水柱型波力発電; 波力発電; ブローホール式波力発電; 動力学; ウェルズタービン; 制御工学

波力発電システムは、国内外で信頼できるエネルギー変換システムとして有望視されており、重要な研究対象となっている。本研究では、世界初の方式であるブローホール波力発電システムにおける制御ならびにタービン発電機の研究開発を行った。本年度は昨年度課題となっていたシミュレーションソフトウェアの検証不足について、実証試験とソフトウェアの高度化による改善を行った。さらに本研究の目的である大型機におけるタービン発電機システムの提案を行った。解析精度向上においては利用するタービンの空力特性を実証試験に基づき補正することで、出力変動の再現精度を向上した。さらに慣性モーメントの異なるタービンを利用した実海域試験との比較検証によって、慣性の影響が適切に再現できることを確認した。また、タービンの流入条件となる一次変換部モデルについても、不規則波中の応答を再現できることを確認した。以上のモデルを用いた翼型の開発ならびにシステム性能評価を通じて、既存翼型を用いて、理論効率の9割以上を期待できる定格出力30kWの発電システムの提案を行った。提案したモデルに対して実海域により計測された、有義波高0.5から4m、有義波周期4秒から12秒の波浪条件による解析を行った結果、波高1m，波周期5秒以上の条件では理論最大効率の9割以上のタービン効率を示すことが確認された。これは、年間の発電条件のほとんどにおいて、タービンを高効率に維持できることを示唆している。そして、以上により提案する高効率タービン発電機システムに対して、相似則に基づく大型機への適用性検討を行った。その結果、500kWの大型機に対しても本研究において提案したシステムが適用可能であることが示された。以上により、当初計画目標であった大型ブローホールシステムのタービン発電機設計に寄与する結果を得ることができた。

発 electric wave force シ ス テ ム は, both at home and abroad letter で 頼 で き る エ ネ ル ギ ー variations in シ ス テ ム と し て is expected to see さ れ て お り, important な research like と seaborne な っ て い る. At the beginning of this study で は, world の way で あ る ブ ロ ー ホ ー ル 発 electric wave force シ ス テ ム に お け る suppression な ら び に タ ー ビ ン 発 motor の research open 発 を line っ た. は yesterday this year annual task と な っ て い た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン ソ フ ト ウ ェ ア の 検 card insufficient に つ い て, be certificate test と ソ フ ト ウ ェ ア の に empirically よ る improve line を っ た. Youdaoplaceholder0 The purpose of this study <s:1> is to である mainframe におけるタ ビ ビ <s:1> development motor システム proposal を industry った. Analytical precision upward に お い て は using す る タ ー ビ ン の aerodynamic characteristics を be certificate test に base づ き corrected す る こ と で, variations of output dynamic の reproduce precision を し upward た. さ ら に inertia モ ー メ ン ト の different な る タ ー ビ ン を using し た be sea test と の is 検 card に よ っ て, inertia の が appropriate に reappearance で き る こ と を confirm し た. ま た, タ ー ビ ン の inflow conditions と な る once - changes of モ デ ル に つ い て も, irregular wave の 応 answer を reappearance で き る こ と を confirm し た. Above の モ デ ル を with い た airfoil の open 発 な ら び に シ ス テ ム performance evaluation 価 を tong じ て, given airfoil を い て の, theoretical working rate cut more than 9 を expect で き る fixed output 30 kw の 発 electric シ ス テ ム の line proposal を っ た. Proposal し た モ デ ル に し seaborne て be waters に よ り measuring さ れ た, YiBo 0.5 か ら 4 m, 4 seconds YiBo cycle か ら 12 seconds の wave conditions に よ る parsing line を っ た results, wave height 1 m, wave period more than 5 seconds の conditions で は の theoretical maximum working rate cut more than 9 の タ ー ビ ン を working rate in す こ と が confirm さ れ た. こ れ は, years の 発 electricity conditions の ほ と ん ど に お い て, タ ー ビ ン を high working rate に maintain で き る こ と を in stopping し て い る. そ し て, above に よ り proposal す る high working rate タ ー ビ ン 発 motor シ ス テ ム に し seaborne て, similar に base づ く mainframe へ の applicability 検 line for を っ た. そ の results, 500 kw の mainframe に し seaborne て も this study に お い て proposal し た シ ス テ ム が may apply で あ る こ と が shown さ れ た. Above に よ り, original plan target で あ っ た large ブ ロ ー ホ ー ル シ ス テ ム の タ ー ビ ン 発 に send motor design and す る results る を こ と が で き た.

项目成果

ブローホール波力発電の一次変換部に関する実験的検討

气孔波发电一次转换部分的实验研究

• 发表时间: 2015
• 作者: 飯野光政,宮崎武晃,瀬川浩司;飯田誠
• 通讯作者: 飯田誠

Water tank testing on hold angle of cylindrical oscillating water column in wave energy converter

波浪能转换器中圆柱形振荡水柱保持角的水箱测试

• 发表时间: 2014
• 作者: 飯野光政,宮崎武晃,瀬川浩司;飯田誠;Takeaki Miyazaki，Makoto Iida，Toshio Komiya， Mitsumasa Iino，Hidenori Chino and Takayuki Takeuchi;Mitsumasa Iino， Takeaki Miyazaki， Toshio Komiya， Ryosuke Matsui，Kohei Shimozato， Makoto Iida
• 通讯作者: Mitsumasa Iino， Takeaki Miyazaki， Toshio Komiya， Ryosuke Matsui，Kohei Shimozato， Makoto Iida

Field Operation of Blow-Hole Wave Energy Converter

气孔波能转换器的现场运行

• 发表时间: 2016
• 作者: Mitsumasa Iino;Takeaki Miyazaki and Makoto Iida
• 通讯作者: Takeaki Miyazaki and Makoto Iida

ブローホール波力発電のエネルギー変換特性に関する検討

气孔波发电能量转换特性研究

• 发表时间: 2015
• 作者: 飯野光政,宮崎武晃,瀬川浩司;飯田誠
• 通讯作者: 飯田誠

Examination of simplified load model on fatigue analysis of small wind turbine blade using aeroelastic analysis

使用气动弹性分析检验小型风力涡轮机叶片疲劳分析的简化载荷模型

• DOI: 10.1299/transjsme.14-00050
• 发表时间: 2015
• 期刊: Transactions of the JSME (in Japanese)
• 作者: Mitsumasa Iino;Takeaki Miyazaki;Hiroshi Segawa and Makoto Iida;飯野光政，徳山榮基，瀬川浩司，飯田誠
• 通讯作者: 飯野光政，徳山榮基，瀬川浩司，飯田誠