Investigation of optimum arrangement of small-vertical-axis-wind-turbine clusters with interaction between the pairs and trios of turbines

小型垂直轴风力发电机组优化布置的研究

• 批准号: 22K12456
• 负责人: 上代 良文
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kagawa National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12456/
• 关键词: 再エネポテンシャルの有効利用; 風車クラスターの最適配置; 垂直軸風車; 風洞実験; 小形垂直軸風車; 風車クラスター; 最適配置; ウインドファーム; 風車出力

再エネポテンシャルの有効利用が重要なキーワードとなっている。その一形態として、一基当りの発電量が大きい大形洋上風力発電の促進が国の喫緊の戦略課題になっている。本研究では、近年主流の逆回転風車を利用した近接配置ではなく、同方向回転風車を含む風車ペア・風車トリオから成る風車クラスターについて、後流の偏向を加味した密集配置の仕方による総出力の違いを系統的に探索する。3Dプリンタで出力され、表面仕上げ加工が施された模型風車（直径D = 50 mm, 高さH = 43.4 mm, 3枚翼）を風洞実験対象とする。初年度は風車回転数と風車出力の実測値の関係式に基づき、12台の回転計（小野測器製HT-5500）で得られる各風車回転数を、3台のA/Dコンバータ（タートル工業製TUB-0412ADSM-S2Z）を介してPC上で風車出力に自動換算し、風車クラスターの総出力をリアルタイムで49インチモニターに表示しながら、風車取付けの微調整を行うシステムを構築した。また、4組の風車ペアから成る合計8基の風車クラスター（Vertical-Axis Wind Turbine cluster: VAWTc）を実験対象とし、回転ステージ上でVAWTcの向きを12方向に変更し、かつgap/Dの値を0.1から2まで変更できるような直動ステージを設置した。これにより、基準風向（アジマスθ = 0°）における前列風車4基の真後ろに後列風車4基を並べる市松配置（基準配置）と前列風車4基の中心線の真後ろに後列の片方の風車ペアの中心が来る千鳥配置（比較配置）の二種類の実験準備が整った。

有效利用可再生能源潜力是重要的关键字。其中一种形式是促进大型海上风能发电，每单位产生大量的电力，已成为该国的紧迫战略问题。在这项研究中，我们系统地探讨了由于风力涡轮机配对和风力涡轮机组成的风力涡轮机群集的位置而导致的总产出差异，其中包括同时使用的旋转风力涡轮机，而不是使用反旋转的风力涡轮机的紧密布置，这是近年来，由于界限的范围，这是近年来的主流。使用3D打印机和表面处理的模型风力涡轮机（直径D = 50 mm，高度H = 43.4 mm，三个机翼）输出作为风洞实验。 In the first year, based on the relationship between the actual measured values ​​of wind turbine rotation speed and wind turbine output, we automatically converted each wind turbine rotation speed obtained with 12 transducers (HT-5500 manufactured by Ono Soki) into wind turbine output on a PC via three A/D converters (Turtle Kogyo TUB-0412ADSM-S2Z), and we built a system that fine-tunes the installation of the wind涡轮机在49英寸显示器上实时显示风力涡轮机簇的总输出。此外，在实验测试中总共八个由四对风力涡轮机组成的风力涡轮机簇（VAWTC），并安装了线性运动阶段，以使VAWTC的方向在旋转阶段的12个方向上更改为12个方向，间隙/D的距离/D的直接在0.1的后面进行了直接换句话。在参考风向（轴向θ= 0°）处的行风力涡轮机和交错的布置（比较布置），其中后排一对风力涡轮机的中心位于四个前排风力涡轮机的中心线后面。

项目成果

Wind Tunnel Experiments on Interaction between Three Vertical-Axis Wind Turbines Arranged in Tandem

三台垂直轴风力发电机串联相互作用的风洞实验

• 发表时间: 2022
• 作者: Y Jodai;Y. Hara
• 通讯作者: Y. Hara