成果報告書詳細
管理番号20160000000895
タイトル平成25年度ー平成27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 洋上風況観測技術開発
公開日2016/12/20
報告書年度2013 - 2015
委託先名株式会社大林組 大森建設株式会社
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約件名:
「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/洋上風況観測技術開発」

本事業では、秋田県能代港を実験場所として、動揺補正機能付きドップラーライダーを簡易な浮体に搭載した風況観測浮体により、低コストで精度良く、洋上風況観測を行う観測システムを開発した。観測精度としては、着床式の風況観測タワーと同程度で、発電量予測に必要な10分間平均風速が取得できることを目標とした。また、観測タワーによる風況観測、および、気象モデルによる風況解析との相互比較により浮体上のドップラーライダーの観測結果を検証した。技術開発は以下の3つのステップで行った。
(1)低コスト風況観測浮体の開発
 風況観測浮体には、全国の港湾で入手が容易であり、経済性に優れた鋼製箱形浮体(通称:ユニフロート)4基を連結し、その上にドップラーライダー、電源としての燃料電池等を搭載した。現地海域には平成26年7月に設置し、平成27年9月に撤去するまで、1年間、風波に暴露された状態で、低コスト浮体として十分機能した。
(2)浮体による風況観測と検証
 動揺する浮体上のドップラーライダーと、防波堤上の風況観測タワーの計測データを比較した結果、両者の10分間平均風速で、相関係数0.99以上、平均誤差3.5%未満の精度が確認された。この結果、動揺する浮体上でもドップラーライダーの優れた計測精度が検証できた。さらに他海域への適用性調査および高高度のデータ検証として、北九州沖の風況観測タワー(高さ80m超)近傍海域で、漁船に搭載したドップラーライダーによる風況観測を実施し、10分間平均風速の相関係数0.98以上の優れた計測精度が検証できた。
(3)ライダー観測の検証および欠測補完のための風況解析
 観測タワー以上の高さ範囲については、ライダー計測と風況解析(気象モデルWRFによる)との相互比較を行い、ライダー観測結果を検証した。まず、代表的な天候パターン(気圧配置)に対して解析を実施し、WRFの計算パラメータの最適化のための解析を行った。その結果、観測タワーの計測データに対する風況解析の平均風速の予測精度5%以内を確認できた。次に、最適化され、観測タワーに対して検証された風況解析をドップラーライダーの全観測日について行い、ライダー観測と風況解析の平均風速の相対誤差5%以内も確認できた。また、風況解析とライダー観測における出現度数の差は、全出現度数に対して、高度90m、130mでそれぞれ4.2%, 3.8%以内と小さく、両者の間の良好な一致が確認された。これは、観測高さ以上の高度に対するライダー観測の検証が得られたことを示している。
英文要約The wind profile observation system has been newly developed and it demonstrates to satisfy the target accuracy and low cost. The observation system has the following features in the development.

1. Development of low cost floating unit for observation on wind profile
Conventional pontoons are employed as a floating unit because they are available in many ports and economical in marine installation. The floating unit consists of rigidly connected four pontoons and installs a doppler lidar for the wind profile observation with a support system such as fuel cells and so on. The floating unit was fabricated and moored temporarily at the inner calm water of the Noshiro port in Akita prefecture.

2. Observation of wind profile by doppler lidar on floating unit
The wind profile observation system involves not only the doppler lidar on the floating unit but also the met mast installed on the breakwater close to the floating unit.
The observed data from the both systems were compared and they showed fairly well agreement. Similar observation was conducted at other port and the comparison of the observed data is satisfied.

3. Development of wind profile simulation system to support observation system by doppler lidar
For the evaluation on the data observed by the doppler lidar and the compensation to the missing data the complete annual wind profile was obtained by the numerical simulation with meteorological models. These data are well agreement with those observed by the doppler lidar. This means that the wind profile at a height over the observation can be estimated accurately.
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