成果報告書詳細
管理番号20120000000928
タイトル平成23年度成果報告書 風力等自然エネルギー技術研究開発 洋上風力発電等技術研究開発 洋上ウィンドファーム・フィージビリティスタディ(FS)千葉県旭市
公開日2012/8/11
報告書年度2011 - 2011
委託先名清水建設株式会社、株式会社ユーラスエナジーホールディングス、国立大学法人東京大学
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約千葉県旭市沖の候補海域における洋上ウィンドファームの事業可能性を明らかにするため、海域調査、全体設計、事業性の評価を実施した。ウィンドファームの仕様については、欧州で実績の多いモノパイル式基礎と国内で汎用性のある出力2MWの風車の組み合わせによる洋上風車を想定し、欧州の洋上ウィンドファームの規模として中程度である50基を基本ケースとした。
海域調査では、風車タワー・基礎構造及び送変電システムなどの全体システムの設計・施工方法を検討するために必要な社会的条件や自然条件、概略環境影響評価の基礎資料となる環境条件を文献調査や数値シミュレーションにより把握した。検討に当たっては、複数の風車を適切にグルーピングして設計風速及び設計波を算定し、気象及び海象条件の設定方法を示すなど、広範な海域を占めるウィンドファームの特性を考慮した。また、海底地形・土質調査では机上調査により現地調査と同等の海底地形・土質構造のデータを入手し、海底地形・土質条件の設定を行った。
全体設計では、設定した海底地形・土質条件、気象・海象条件から風車タワー・基礎構造に作用する外力を算定し、風車タワー・基礎構造の設計をはじめ、送変電システムを含めた全体システムの設計を行い、システムの仕様を明らかにするとともに、その施工方法を具体化して建設工程を策定した。風車タワー・基礎構造の設計においてはIECに基づく検討を行い、モノパイル式洋上風車の構造設計において暴風波浪時の荷重ケースが設計条件としてクリティカルであることを示し、これを考慮した設計フローを整理した。送変電システムの設計においては、電力会社との系統アクセス協議により具体的な陸上連系点を特定し、候補海域で最適な送変電システム及び光通信システムの仕様を明らかにした。また、建設後の試運転・検査の方法、運用開始後の保守の方法や体制についても検討し、具体例を示した。
事業性の評価では、出力2MWのモノパイル式洋上風車50基のケース(総出力100.0MW)の事業費を算定し、候補海域における売電単価と内部収益率IRRの関係を明らかにした。これらの検討は出力3.5MWの大型洋上風車29基のケース(総出力101.5MW)についても実施し、前述のケースに対して事業性が改善されることを確認した。また、概略環境影響評価を行い、致命的なリスクがないことを把握したとともに、洋上ウィンドファームの環境影響評価における今後の課題を整理した。さらに、事業化に向けた課題を技術的側面及び運営上の側面から整理した。
英文要約We conducted the sea area investigation, the whole design and the business related evaluation to clarify the business potential of the offshore windfarm in the proposed sea area (figure 1), the offshore of the Asahi-city, Chiba prefecture. We assumed the combination of a wind turbine of output 2MW, which is used widely in Japan, and a monopile foundation that is used widely in Europe as the specification of the windfarm. And we studied the basic case of 50 wind turbines windfarm, which were moderate scale as the European windfarm.
In the sea area investigation, we grasped a social condition and a natural condition necessary to study a design, the construction method of the whole systems such as the structure of the tower-foundation of wind turbine and the transmission-transformation electric system. We also got an environmental condition, which will be a basic document for the outline environmental assessment by bibliographic survey or simulation. In this study, we considered the characteristic of the windfarm which occupied the extensive sea area; we suggested grouping of wind turbines appropriately, calculated a design wind velocity and design wave and showed the setting method of the weather and the sea conditions and so on. In addition, we obtained data of seafloor topography and soil structure that was equal to a field work by on desk investigation, and we set the condition of the seafloor topography and the soil structure.
In the whole design, we calculated external forces acting on the tower and the foundation of the wind turbine from the condition of the seafloor topography and the soil structure, the weather and the sea condition we set. And we designed the whole system including the transmission-transformation electric system, the tower and the foundation of the wind turbine. Further, we clarified the specifications of the system and the construction method, to devise a construction process. We studied the design of the tower-foundation structure based on IEC, and made it clear that the load case at the storm was critical as a design condition. Considering this, we also arranged the design flow. In the design of the transmission-transformation electric system, we identified the grid connecting point by the system access consultation with the electric power company and clarified the specifications of the transmission-transformation electric system and the optical communication system, which were most suitable in the proposed sea area. We also studied the method of the trial run and the inspection after the construction, the maintenance method and system in operation, and we showed the specific example.
In the evaluation of business potential, we clarified the relation of the electric power selling unit price and the internal rate of return (IRR) in the proposed sea area, by calculating a business expense in the case of 50 wind turbines of output 2MW (total output 100.0MW). These studies were applied the case of 29 large-sized wind turbines of output 3.5MW (total output 101.5MW), and we confirmed that the business potential was improved more than the above-mentioned case. Moreover, we studied an outline environmental assessment to realize that there was no fatal risk, and arranged the future subjects in the environmental assessment concerning the offshore windfarm. Also we arranged the subjects concerning the industrialization from the technical aspect and the viewpoint on management.
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