本文へジャンプ

成果報告書詳細
管理番号20170000000765
タイトル平成26年度ー平成28年度成果報告書 風力発電等技術研究開発 風力発電高度実用化研究開発 風車部品高度実用化開発(小形風力発電部品標準化)
公開日2017/8/29
報告書年度2014 - 2016
委託先名学校法人東京理科大学 国立大学法人三重大学 国立大学法人東京大学 国立大学法人金沢大学 国立研究開発法人産業技術総合研究所 一般社団法人日本小形風力発電協会
プロジェクト番号P13010
部署名新エネルギー部
和文要約(1)小形風力発電機用PCS の研究開発及び実証(学校法人東京理科大学)
小形風車用PCSの認証制度構築に向け、小形風車独特の課題を整理し、課題解決に取り組んだ。具体的には、系統連系規程に準じている太陽光発電用系統連系保護装置に関するJET認証のための認証試験をベースに,小形風車用PCSの認証試験方法(案)を策定し、小形風車の挙動を模擬する試験装置(案)を提言した。小形風車部品実証研究で開発した5kW級PCSに対し、認証試験方法(案)にて試験・評価を実施し、一定の基準を満たしていることを確認した。また、実際の小形風力発電システムにおけるPCSの入出力電圧・電流等を計測し、実稼働における小形風車の挙動も確認し、試験評価方法(案)における試験条件との整合性を確認した。
(2)小形風力発電機用PCS 入力モデルの確立(国立大学法人東京大学)
5kW級の小形風車シミュレータを開発し、シミュレーションモデルAIST-RAMにより5kW代表機の挙動を実稼働前に再現、設計にフォードバックした。また、小形風力発電機の出力急変時風モデルを構築し、小形風車用PCS認証のための試験風を確立させた。
(3)垂直軸風力発電機の空力弾性モデルの開発及び実証(国立大学法人三重大学)
小形直線翼垂直軸風車の空力弾性モデルの開発を行った。また、空力弾性モデルによる定常解析結果とフィールド試験により得られた風車運転データを比較し、風車回転数、主軸トルク、出力の解析結果が妥当であることを示すことができた。現在、日本小形風力発電協会規格JSWTA0001 第二版において,垂直軸風力発電機の簡易設計計算式が規定されているが、終局荷重に対する安全率として3.0 を確保しなければならなかったが、空力弾性モデルの開発により終局荷重に対する安全率1.35 を可能にし,今後大幅なコスト低減が期待されることになった。
(4)水平軸型風車の空力弾性モデルの高度化(国立研究開発法人産業技術総合研究所)
小形水平軸風車のシミュレーションモデルAIST-RAM の高度化を実施した。5kW代表機ついて基本性能構造の健全性、制御パラメータなど多面的な風車特性の評価を行った。HILS方式の自然風下試験によって計測値と演算値の直接的な比較を行い、想定内の運転状況下においては両者が良好な一致を見せていることが確認され、当該風車の基本特性と構造の健全性が実証されるとともに、AIST-RAM のシミュレーションモデルとしての正当性も明らかになった。
英文要約(1)Research/Development and Demonstration of PCSs for Small Wind Turbine Generators (Tokyo University of Science)
We worked to build qualification test items on PCSs for small wind turbine generators considering the characteristics of small wind turbine generator systems. Specifically, we use qualification test items on PCSs for photovoltaic power generation systems being implemented by JET, and we formed tentative qualification test items on PCSs for small wind turbine generators then, proposed tentative PCS test evaluation system to simulate behaviors of small wind turbine generators. We also evaluated and demonstrated using tentative qualification test items for 5kW PCS which developed by another project -Research/Development and Demonstration for Small Wind Turbine Parts, and verified the tentative qualification test items on PCSs is suitable for certain level of qualification test. And furthermore, we analyzed the range of changes in PCS input/output currents and voltages of actual small wind turbine generator systems and clarified behaviors of actual small wind turbine generators then, we verified that tentative qualification test is consistent with the test required by the relevant organizations.
(2)Establishing PCS Input Model for Small Wind Turbine Generators (The University of Tokyo)
We developed the small wind turbine generation simulator for 5kW-class wind turbine generators. Using the simulation program-AIST RAM, we provided engineers feedback of reproduction for the behaviors of small wind turbine generators before actual operation as well as we established simulation wind model for qualification test on PCSs for small wind turbine generators based on power outputs of generators using developed simulation model for sudden change in wind direction and speed.
(3)Development and Demonstration of Aeroelastic Model for Vertical Axis Wind Trubine Generators (Mie University)
We developed aeroelastic model for vertical axis wind turbine generators. By comparing the steady-state analysis result by the aeroelastic model and the wind turbine operation data obtained by the field test, we showed that the analysis result of wind turbine rotation speed, main shaft torque, output power was valid. Currently, the simplified load model of the vertical axis wind turbine generator is regulated in Japan Small Wind Association Standard JSWTA0001 2nd edition though, it was necessary to secure 3.0 as the safety factor against the ultimate load, but developing aeroelastic model, it is allowed to adapt the safety factor of 1.35 against ultimate load. Therefore, it is expected that manufacturing cost will be reduced in the future significantly.
(4)Advancement of Aeroelastic Model of Horizontal Axis Wind Turbine Generators (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)
We performed advancement of AIST-RAM simulation model for small horizontal axis wind turbine generators. We evaluated the multi-purpose wind turbine characteristics such as the soundness of the basic performance structure and the control parameters for representative 5kW wind turbine generator. The measured values and calculated values directly compared with each other by the field test using the HILS system both confirmed scientifically sufficient as long as the test was under controlled and within expectations, and also it is clearly proved the soundness of the basic characteristics and structure for the wind turbine generator as well as the validity of AIST-RAM as for simulation model.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る