JP2010127235A - 風車配置決定装置、風車配置決定プログラム、記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】発電量の観点から見て最適な風車の配置を、自動的に決定することを目的とする。
【解決手段】発電量算出処理と、選択処理と、決定処理と、更新処理とを少なくとも含む一連の処理を繰り返し行って建設予定地内における風車の配置を１台ずつ順に決定する風車配置自動決定装置であって、Ｎ（Ｎ＞２）台目の風車の候補地を選択する場合には、選択処理として、風速データにＮ台目風車の風下における風速低下を反映させた上で算出した１台目からＮ−１台目までの各風車の見込発電量の平均値が基準値を上回り、かつＮ台目の風車の発電量が大きいことを条件に候補地を選択する。
【選択図】図３

Description

本発明は、風車配置決定装置、風車配置決定プログラム、記録媒体に関する。

地球環境保全のため、従来の大規模火力発電、原子力発電の代替エネルギーとして風力発電が見直されている。風力発電は、風力によって風車を回転させることにより発電するものであるが、風車一台では発電量に限界がある。そのため、一地域に風車を複数台、設置することによって、大きな発電量を確保するようにしている（下記特許文献１）。一方、風車個々の発電量は風速の大きさに比例して大きくなるので、複数台の風車を配置する場合には、風車を離して配置することが好ましい。これは、風車の風下に形成される弱風域に他の風車が重なってしまうと、受ける風が弱くなり、その風車の発電量が低下するためである。しかしながら、風車の配置スペースは限られていることに加え、近年では、風車自体が大型化しており、風車同士を隣接して配置せざるを得ない状況にある。そのため、発電量が少なくならないように、風車を一定の配置スペース内に効率よく配置することが求められており、現状では、こうした要請にオペレータが試行錯誤して対応している。
特開２０００−７８８９５公報

ところが、風車の設置台数が増えてくると、その分、弱風域の数が増えるので風車の配置を決定するのに時間がかかり、また、時間をかけて決定したとしても、一部の風車が弱風域に重なっている恐れもあり、その風車配置が発電量の観点から見て最適かどうか、判断する材料がない。
本発明は上記事情に基づいて考案されたものであって、発電量の観点から見て最適な風車の配置を、自動的に決定することを目的とする。

本発明は、建設予定地内の各地点の風速値を各風況ごとにまとめた風速データを少なくとも記憶させた記憶部と、建設予定地内の各地点の発電量を前記風速データに基づいて算出する発電量算出処理を、各風況ごとに行う発電量算出手段と、建設予定地内の複数地点の中から、前記発電量算出手段により算出された発電量の優劣を条件として風車を配置する候補地を選択する選択処理を、各風況ごとに行う選択手段と、前記選択手段にて各風況ごとに選択された各候補地のうち、全風況の発電量の総和であるトータル発電量の大きい候補地を風車の設置位置に決定する決定処理を実行する決定手段と、決定された設置位置に設置される風車の風下となる各地点の風速値を修正して前記風速データをデータ更新する更新処理を実行するデータ更新手段と、を備えてなると共に、前記発電量算出処理と、前記選択処理と、前記決定処理と、前記更新処理とを少なくとも含む一連の処理を繰り返し行って建設予定地内における風車の配置を１台ずつ順に決定する風車配置自動決定装置であって、前記選択手段は、Ｎ（Ｎ＞２）台目の風車の候補地を選択する場合には、前記選択処理として、前記風速データにＮ台目風車の風下における風速低下を反映させた上で算出した１台目からＮ−１台目までの各風車の見込発電量の平均値が基準値を上回り、かつＮ台目の風車の発電量が大きいことを条件に候補地を選択する。

本発明は、前記建設予定地内の各地点の風速を各風況ごとにまとめた風速データを少なくとも記憶させたコンピュータに、建設予定地内の各地点の発電量を前記風速データに基づいて算出する発電量算出処理を実行させる発電量算出ステップと、建設予定地内の複数地点の中から、前記発電量算出ステップにて算出された発電量の優劣を条件として風車を配置する候補地を選択する選択処理を各風況ごとに実行させる選択ステップと、前記選択ステップにて各風況ごとに選択された各候補地のうち、全風況の発電量の総和であるトータル発電量の大きい候補地を風車の設置位置に決定する決定処理を実行させる決定ステップと、決定された設置位置に設置される風車の風下となる各地点の風速値を修正して前記風速データをデータ更新する更新処理を実行させるデータ更新ステップと、を少なくとも含む一連のステップを繰り返し行わせて建設予定地内における風車の配置を１台ずつ順に決定する風車配置決定プログラムであって、前記選択ステップにてＮ（Ｎ＞２）台目の風車の候補地が選択される場合には、前記選択処理として、前記風速データにＮ台目風車の風下における風速低下を反映させた上で算出した１台目からＮ−１台目までの各風車の見込発電量の平均値が基準値を上回り、かつＮ台目の風車の発電量が大きいことを条件に候補地を選択する処理が実行される。

この発明によれば、風車の設置位置の決定手順は、以下の４つのステップ（処理）より構成されている。
（１）発電量算出ステップ（発電量算出処理）
（２）選択ステップ（選択処理）
（３）決定ステップ（決定処理）
（４）データ更新ステップ（データ更新処理）

風車の決定手順について説明すると、（１）の発電量算出ステップでは、建設予定地内の各地点の発電量が風速データに基づいて各風況ごとに算出され、続く、（２）の選択ステップでは、発電量算出ステップにて算出された発電量の優劣を条件として風車を配置する候補地が、各風況ごとに選択される。

そして、（３）の決定ステップにて、全風況の発電量の総和であるトータル発電量の大きい候補地が、風車の設置位置に決定される。これにより、例えば、１台目の風車の設置位置が決定される。

また、続く（４）のデータ更新ステップでは、（３）のステップにて決定された設置位置に設置される風車の風下となる各地点の風速値が、風車からの距離に応じて修正される。これは、１台目の風車の風下に出来る弱風域に重なる地点では風速値が、風車設置前に比べて小さくなることを考慮するためであり、このような風車風下地点の風速値を修正するデータ更新処理を行うことで、次の風車の配置を決定するときに、各地点の発電量を正確に算出することが可能できる。

そして、２台目及びそれ以降Ｎ台目の風車の設置位置を決定するときには、（１）〜（４）のステップが改めて行われ、その上で、風車の設置位置が決定されることとなる。すなわち、（１）の発電量算出ステップでは、各地点に風車を配置した場合の風車の発電量が更新された風速データに基づいて改めて算出され、（２）の選択ステップでは、風速データに基づいて算出された発電量の優劣を条件として風車を配置する候補地が、各風況ごとに改めて選択される。その後、（３）の決定ステップにて、全風況の発電量の総和であるトータル発電量の大きい候補地が、風車の設置位置に決定され、続く（４）のデータ更新ステップで、（３）のステップにて決定された設置位置に設置された風車の風下となる各地点の風速値が風車からの距離に応じて修正される。

そして、本発明では、風車を配置する候補地を選択する選択ステップにて、Ｎ（Ｎ＞２）台目の風車の候補地が選択される場合には、Ｎ台目の風車の風下となる各地点の風速値を仮修正した風速データに基づいて算出した１台目からＮ−１台目までの各風車の見込発電量の平均値が基準値を上回り、かつＮ台目の風車の発電量が大きいことを条件に候補地を選択される。そのため、発電量、それ自体が大きくても、１台目からＮ−１台目までの風車の発電量を低下させる場所は条件を満たさないこととなり、Ｎ台目の風車の候補地に選択されない。従って、決定される風車の配置は他の風車が作る弱風域の影響が小さく、それに起因する発電量の低下が極力少ない配置となり、風車群全体の発電量が高くなる。

この発明の実施態様として、以下の構成とすることが、好ましい。前記基準値は、前記風速データにＮ台目風車の風下における風速低下を反映させないで算出した１台目からＮ−１台目までの各風車の発電量にＮ台目の風車の発電量を加えた全Ｎ台の発電量の平均値とする。

本発明によれば、発電量の観点から見て最適な風車の配置を、自動的に決定できる。

本発明の実施形態１を図１ないし図１５によって説明する。本実施形態は、コンピュータである風車配置自動決定装置１０を用いて、より多くの発電量が確保できる風車の配置を自動的に決定するものである。風車の配置を決定するには、まず、風車の設置対象場所である建設予定地Ｒの風況を精査（例えば、建設予定地Ｒに風向風速計などを設置して実測するなど）して風速データＦを作成する必要がある。風速データＦというのは、図１に示す風車建設予定地Ｒを格子状に区分した各地点の風向、風速値を、風況のパターンごとにデータ化したものである。

尚、風況とは建設予定地内に吹き込む風の向きと、大きさを意味しており、例示すると、「南西の風、風速４メートル」、「西の風、風速８メートル」などである。本実施形態では、３２風向、２風速の合計６４パターンの風況が設定されており、これら６４パターンの風況に応じて、６４パターンの風速データＦ１〜Ｆ６４が予め作成されている（図２参照）。

図３には、本発明の風車配置自動決定装置１０の電気的構成を示すブロック図が示されている。この風車配置自動決定装置１０は、演算処理部２０と、プログラム格納部３０と、ＲＡＭ４０と、入出力部５０と、表示部６０と、記憶部７０と、を主体に構成されている。

演算処理部２０は、風車配置決定プログラムを実行しつつ各種演算処理を行って、風車の配置を自動決定するものである。プログラム格納部３０には風車配置決定プログラムが格納されている。ＲＡＭ４０は、演算処理部２０が各種作業を行う際の作業領域となるものである。入出力部５０には、キーボート、マウスなどのユーザインターフェースと、ＵＳＢメモリなどの外部メディアを接続させるＵＳＢインターフェースが連なっている。表示部６０は演算処理部２０の制御下のもと、各種の表示を行うものである。

記憶部７０には上述した風速データＦ、建設予定地Ｒの土地データ、発電量算出データ、風速値補正データ、風況パターンの出現率に関するデータなどの各種データが記憶されている。発電量算出データは、図４に示すように、風速値と発電量との相関を示すデータである。この発電量算出データを使用することで、風速値Ｖから発電量Ｅを算出することができる。例えば、ある地点の風速がＶ１であったとすると、そのときの発電量はＥ１となる。

風速値補正データは、風車の風下となる地点の風速値Ｖを補正するためのデータである。簡単に説明すると、一般に、風車風下では気流に乱れが生じ、風車周辺に比べ風速が低下する（以下、弱風域と呼ぶ）。風車風下の風速値Ｖは、風車からの距離Ｘに関係しており、以下の（ａ）式にて近似できる。また、同様、風速が低下する範囲Ｄｗも風車からの距離Ｘに関係しており、以下の（ｂ）式にて近似できる。尚、図５には、風車風下に生じる弱風域のモデルを示してあり、図中に示す矢印の長さが風速値Ｖを、矢印の向きが風の向きを示している。

Ｖ＝風車風下の風速値
Ｕ＝風車周辺の風速値
Ｄ＝風車を構成する翼の直径
Ｘ＝風車からの距離
Ｃｔ・・風車特性で決まる推力係数［−］
ｋ・・・後流拡大係数［−］

上記の如く構成された風車配置自動決定装置１０を用いて風車の配置を自動決定するには、装置を起動させてやればよく、これを行うと、ＲＡＭ４０の所定領域上に風車配置決定プログラムがロードされ、次に説明する図６の処理フローに従って処理が自動的に進められてゆく。

まず、Ｓ１０では、演算処理部２０の制御下のもと表示制御がなされ、表示部６０に風車設置条件の設定を促す表示がなされる。ここでいう、風車設置条件というのは、風車の設定台数、風車を構成する翼の直径Ｄ、風車が設置できない設置禁止位置などであり、これらの条件がユーザインターフェースを通じて入力されると、処理は次のＳ２０に移る。尚、ここでは、風車の設定台数は１０台であるものとして、以下の説明を行う。

Ｓ２０では、記憶部７０から風速データＦを読み出す処理が演算処理部２０により行われる。これにより、６４パターンある風速データＦ１〜Ｆ６４の中から、風況パターン１に対応する１番目の風速データＦ１を読み出される。

そして、Ｓ２０に続くＳ３０では、Ｓ２０にて読み出した風速データＦ１に基づいて、建設予定地Ｒ内の各地点（設置禁止位置を除く複数地点）の発電量Ｅを算出する処理が演算処理部２０により行われる。具体的には、記憶部７０から発電量算出データが読み出されると共に、風速データＦ１から建設予定地Ｒ内の各地点の風速値Ｖが読み取られる。そして、読み取った各地点の風速値Ｖと発電量算出データとに基づいて、建設予定地Ｒ内の各地点の発電量Ｅがそれぞれ算出される。

建設予定地Ｒ内の各地点の発電量Ｅが算出されると、次にＳ４０に移行する。Ｓ４０では、設置対象の風車が何台目の風車にあたるか、判定する処理が演算処理部２０により実行される。ここでは、設置対象の風車は１台目であるから、Ｙｅｓ判定され、処理はＳ５０に移行する。

Ｓ５０では、演算処理部２０により風況別候補地を、発電量Ｅの優劣を条件として選択する処理が行われる。具体的には、Ｓ３０にて算出した各地点の発電量Ｅを大小比較する処理が行われ、発電量Ｅの最も大きい地点が風況別候補地Ｐ１に選択される（図７の（ａ）参照）。

そして、Ｓ５０にて風況別候補地を選択する処理が完了すると、次はＳ７０に移行して、全風況について風況別候補地を選択したか否か、判定が行われる。ここでは、風況パターン１に対応する風況別候補地Ｐ１しか選択されてないから、Ｎｏ判断され、処理はＳ１１０に移行する。

そして、Ｓ１１０では、風況パターン２に対応する２番目の風速データＦ２を、読み出す処理が演算処理部２０により行われ、その後、上記したＳ２０〜Ｓ５０までの処理が順に行われる。これにより、風況パターン２に対応する２番目の風況別候補地Ｐ２が選択される（図７の（ｂ）参照）。そして、Ｓ７０で再びＮｏ判定された後、処理はＳ１１０に再び移行され、風況パターン３に対応する３番目の風速データＦ３を読み出す処理が演算処理部２０により行われる。

このような処理が繰り返し行われることで、Ｓ５０にて各風況パターンに対応する風況別候補地Ｐが順に決定され、全ての風況パターンについて風況別候補地Ｐが選択されると、Ｓ７０にて判定処理を行ったときに、Ｙｅｓ判定される。これにより、処理の流れは、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ７０、Ｓ１１０の処理を繰り返すループを抜け、Ｓ８０の処理が演算処理部２０により実行される。

このＳ８０では、演算処理部２０によって風車の設置位置が決定される。具体的には、Ｓ５０にて算出した各風況別候補地Ｐ１〜Ｐ６４についてトータル発電量Ｅｍａｘが、以下の（ｃ）式に基づいてそれぞれ算出される。

Ｅｍａｘ＝ΣＥｉ×Ｓｉ・・・・・・・・・・・（ｃ）式
Ｅｉ・・・・風況パターンｉの発電量
Ｓｉ・・・・風況パターンｉの出現率

例えば、図８にて示すように、１番目の風況別候補地Ｐ１であれば、まず、全６４の風況パターンについて発電量Ｅｉが算出される。そして、算出された各風況パターンの発電量Ｅｉに対して各風況毎の出現率（年間出現率）Ｓｉが乗ぜられ、その総和が風況別候補地Ｐ１のトータル発電量（年間発電量）Ｅｍａｘとなる。また、同様に、２番目の風況別候補地Ｐ２であれば、全６４の風況パターンについて発電量Ｅｉがそれぞれ算出され、算出した各発電量Ｅｉに各風況毎の出現率（年間出現率）Ｓｉを乗じたものの総和が風況別候補地Ｐ２のトータル発電量Ｅｍａｘとなる。

そして、全風況別候補地Ｐ１〜Ｐ６４のうち、トータル発電量Ｅｍａｘの最も大きい風況別候補地、例えば風況パターン１に対応する風況別候補地Ｐ１が１台目の風車の設置位置Ｐ１ｓに決定される。そして、決定された設置位置Ｐ１ｓは、土地データ上に登録される。

かくして、Ｓ８０の処理が行われると、次にＳ９０に移行する。このＳ９０では、各風況パターンに対応する各風速データＦを更新するデータ更新処理が演算処理部２０により行われる。

風速データＦを更新するとは、Ｓ８０にて決定された設置位置Ｐｓに配置される風車の風下となる地点の風速値Ｖを、改めて算出して書き換えることであり、この段階では、設置位置Ｐ１ｓに配置される風車の風下となる地点の風速値Ｖが、改めて算出される。

例えば、図９Ａの左隅の風況パターン１のように、建設予定地Ｒに南西から風が吹き込む風況であれば、設置位置Ｐ１ｓに配置された風車から見て北東の範囲が風車の風下になる。そのため、風車風下となる同範囲（図９Ａにてハッチングで示す範囲であって、上記（ｂ）式より算出）に含まれる各地点の風速値Ｖが改めて算出（修正）され、書き換えられる。

尚、風車風下となる各地点の風速値Ｖを如何様に算出するかは、以下の通りである。例えば、設置位置Ｐ１ｓからの距離がＸａであり、元の風速値（風速データＦ上に登録されている風速値）がＶａである場合では、上記した（ａ）式の「Ｕ」の値に「設置位置Ｐ１ｓにおける風速値Ｖ１ｓ」を代入し「Ｘ」の値に「Ｘａ」の値を代入してやることで、設置位置Ｐ１ｓからの距離がＸａである地点の風速値Ｖａ’が求まり、元は「Ｖａ」であった風速値が、求めた「Ｖａ’」に書き換えられる（図９Ｂ参照）。

そして、６４パターンある全ての風速データＦが更新されると、処理はＳ１００に移行する。Ｓ１００では、設置位置が決定された風車の台数が、設定台数に達したか、判定する処理が演算処理部２０により実行される。ここでは、設置位置が決定した風車の台数は１台であり、設定台数（１０台）に達していないから、Ｎｏ判定される。

かくして、Ｎｏ判定されると、処理は再びＳ２０に戻り、その後、Ｓ２０から改めて処理を行うことで、２台目の風車の設置位置Ｐ２ｓが決定されることとなる。順に説明してゆくと、まず、Ｓ２０では、演算処理部２０のもと、記憶部７０から風速データＦを読み出す処理が、再び行われる。読み出される風速データＦは前回のステップ９０にてデータを更新した新しい風速データＦであり、ここでは、更新された６４パターンある風速データＦ１〜Ｆ６４の中から、風況パターン１に対応する１番目の風速データＦ１が読み出される。

そして、Ｓ２０に続いて、Ｓ３０に移行する。Ｓ３０では、Ｓ２０にて読み出した風況パターン１に対応する１番目の風速データＦ１に基づいて建設予定地Ｒ内の各地点（既に配置が決定された地点Ｐ１ｓ、設置禁止位置を除く）の発電量Ｅを算出する処理が、１台目の風車と同じ要領で行われる。

そして、建設予定地Ｒ内の各地点の発電量Ｅが算出されると、Ｓ４０に移行する。Ｓ４０では、設置対象となる風車が何台目の風車にあたるか、判定する処理が演算処理部２０により実行される。ここでは、設置対象となる風車は２台目であるから、Ｎｏ判定され、処理はＳ６０に移行する。

Ｓ６０では、風況別候補地を選択する処理が演算処理部２０により実行される。この風況別候補地を選択する処理は、図１０に示すＳ６１〜Ｓ６９の処理から構成されている。まず、Ｓ６１では、Ｓ３０にて算出した各地点の発電量Ｅを、大小比較する処理が行われ、発電量Ｅの最も大きい地点が仮選択される。ここでは、図１１に示すＡ地点が最も大きく、Ａ地点が仮選択されたものとする。

さて、Ｓ６１にて仮選択したＡ地点に２台目の風車を設置すると、その風車の風下には風速値Ｖの低い弱風域が出来、その弱風域に既に配置が決定している１台目の風車が重なると、１台目の風車の発電量Ｅは減少する。そのため、Ｓ６３ではＮ台目風車の風下の風速低下を反映させた見込発電量Ｇを、既に配置が決定された１台目〜Ｎ−１台目の各風車について演算処理部２０により算出することとしている。

具体的には、まず、Ｓ６１にて仮選択された地点に配置されるＮ台目の風車の作る弱風域に含まれる各地点の風速値Ｖ’を、既に説明した（ａ）式、（ｂ）式に基づいて求める。そして、風速データＦの内、Ｎ台目風車の弱風域に含まれる各地点の風速値Ｖを求めた風速値Ｖ’に一時修正する。そして、弱風域に含まれる各地点の風速値をＶからＶ’に一時修正（すなわち、風速低下を反映）した風速データＦと、発電量算出データと、に基づいて１台目〜Ｎ−１台目までの各風車の発電量Ｅ、すなわち見込発電量Ｇを算出する。

ここでは、風況パターン１に対応する１番目の風速データＦ１が読み出された状態にあり、またＮ＝２であるので、風況パターン１に対する１台目の風車の見込発電量Ｇ１が算出されることとなる。

そして、見込発電量Ｇ１が算出されると、処理はＳ６５に移行し、そこで演算処理部２０により判定処理が行われる。この判定処理は、Ｎ台目の風車の風下に出来る弱風域が、それ以前に配置が決まっている１台目〜Ｎ−１台目までの各風車の発電量Ｅに与える影響の度合いを判定する処理であり、具体的には、Ｓ６３にて算出した１台目〜Ｎ−１台目までの風車の見込発電量Ｇの平均値と、基準値とを比較する処理が行われる。

基準値というのは、風速データＦにＮ台目風車の風下における風速低下を反映させないで算出した１台目からＮ−１台目までの各風車の発電量Ｅに、Ｎ台目の風車の発電量Ｅを加えた全Ｎ台の発電量Ｅの平均値である。言い直すと、基準値というのは、Ｎ台目風車の弱風域に含まれる各地点の風速値をＶ’ではなくＶのままとした（Ｎ台目風車の風速低下を反映させない）風速データＦと、発電量算出データと、に基づいて算出した各風車の発電量Ｅに、Ｎ台目の風車の発電量Ｅを加えた全Ｎ台の発電量Ｅの平均値である。

具体例を挙げて説明すると（図１１参照）、例えば、設置位置Ｐ１ｓに配置される１台目の風車の発電量（Ａ地点に配置される風車の風下地点の風速低下を反映させないで算出した発電量）Ｅが「９６」、Ａ地点の発電量Ｅが「９４」であったとすると、両者の平均値は「９５」となり、これが基準値となる。一方、Ａ地点に風車を配置したときの、１台目の風車の見込発電量（Ａ地点に配置される風車の風下地点の風速低下を反映させて算出した発電量）Ｇ１が「８６」であったとすると、見込発電量Ｇ１が基準値を下回ることとなり、この場合、Ｓ６５の判定処理で、「Ｎｏ判定」される。

すると、処理はＳ６７に移行し、演算処理部２０により次に発電量Ｅの大きい地点、例えば、図１１（ｃ）中のＢ地点が仮選択される。このＢ地点の発電量Ｅが例えば、「９０」であったとすると、基準値は、設置位置Ｐ１ｓに配置される１台目の風車の発電量（Ｂ地点に配置される風車の風下地点の風速低下を反映させないで算出した発電量）「９６」とＢ地点の発電量「９０」の平均である「９３」となる。そして、Ｂ地点に風車を配置したときの、１台目の風車の見込発電量（Ｂ地点に配置される風車の風下地点の風速低下を反映させて算出した発電量）Ｇ１が「９４」であったとすると、見込発電量Ｇ１が基準値を上回ることとなり、Ｓ６５の判定処理で「Ｙｅｓ判定」され、Ｓ６９にてＢ地点が風況パターン１に対応する風況別候補地に選択される。

このようにＳ６５の判定処理を設けて、風況別候補地の選択条件に、見込発電量Ｇの平均値が基準値を上回ることを課しているから、例えば、Ａ地点のように、その場所自体の発電量Ｅが大きくても、他の風車の発電量Ｅを下げてしまう場所は、風況別候補地から除外されることとなり、建設予定地Ｒ内に配置される風車群全体の発電量Ｅが大きくとれるように、風況別候補地を選択できる。

さて、上記要領にて、候補地が選択されると、処理は図６のＳ７０に戻り、全風況について風況別候補地を選択したか否か、判定が行われる。ここでは、風況パターン１に対応する風況別候補地しか選択されてないから、Ｎｏ判定され、処理はＳ１１０に移行する。

そして、Ｓ１１０では、風況パターン２に対応する２番目の風速データＦ２を、読み出す処理が演算処理部２０により行われ、その後、上記したＳ２０、Ｓ３０、Ｓ４０の処理が順に行われる。そして、Ｓ４０でＮｏ判定され、再び、Ｓ６０の風況別候補地を選択する処理、すなわち図１０に示すＳ６１〜Ｓ６９の各処理が実行され、風況パターン２に対応する風況別候補地Ｐ２が選択されることとなる。

このような処理を繰り返し、全風況パターンについて風況別候補地Ｐ１〜Ｐ６４が選択されると（図１２参照）、Ｓ７０の判定処理を行ったときにＹｅｓ判定され、処理はＳ８０に移行される。

Ｓ８０では、一台目の風車について設置位置を決定したのと同様に、２台目の風車の設置位置が決定される。具体的には、決定した各風況別候補地Ｐ１〜Ｐ６４についてトータル発電量Ｅｍａｘが、（ｃ）式に基づいてそれぞれ算出される。そして、全風況別候補地Ｐ１〜Ｐ６４のうち、トータル発電量Ｅｍａｘの最も大きい風況別候補地が、風車の設置位置Ｐｓに決定される。ここでは、風況パターン２に対応する風況別候補地Ｐ２が２台目の風車の設置位置Ｐ２ｓに決定されたものとする。

かしくて、２台目の風車の設置位置Ｐ２ｓが決定されると、決定された設置位置Ｐ２ｓは土地データ上に登録され、次にＳ９０の処理が行われる。このＳ９０では、１台目の風車の配置を決定した場合と同じく、各風況パターンに対応する各風速データＦを更新する更新処理が演算処理部２０により行われる。

風速データＦの更新処理はＳ８０にて決定された設置位置Ｐｓに配置される風車の風下となる地点の風速値Ｖを修正するものであり、この段階では、設置位置Ｐ２ｓに配置される風車の風下となる地点の風速値Ｖが修正される。

例えば、図１３の（ａ）に示す風況パターン１のように、建設予定地Ｒに南西から風が吹き込む風況であれば、設置位置Ｐ２ｓに配置された風車から見て北東の範囲が風車の風下になる。そのため、風車風下となる同範囲（図１３にてハッチングで示す）に含まれる各地点の風速値Ｖが修正される。

そして、６４パターンある全風速データＦ１〜Ｆ６４が全て更新されると、処理はＳ１００に移行する。Ｓ１００では、設置位置が決定された風車の台数が、設定台数に達したか、判定する処理が演算処理部２０により実行される。ここでは、設置位置が決定した風車の台数は２台であり、設定台数（１０台）に達していないから、Ｎｏ判定される。

かくして、Ｎｏ判定されると、処理は再びＳ２０に戻り、その後、２台目の風車の設置位置を決定した場合と同様に、Ｓ２０から処理を順に行うことで、３台目（Ｎ＝３）の風車の設置位置Ｐ３ｓが決定されることとなる。

この場合もやはり、風況別候補地Ｐを選択するときに、図１０に示す一連の処理が演算処理部２０により実行され、Ｓ６３の見込発電量算出処理にて、仮選択された地点に設置される風車風下の風速低下を見込んで、１台目の風車の見込発電量Ｇ１と２台目の風車の見込発電量Ｇ２が算出される。

Ｓ６３に続くＳ６５の判定処理では、Ｓ６３にて算出した１台目の風車の見込発電量Ｇ１と２台目の風車の見込発電量Ｇ２の平均値が、基準値を上回っているか、どうか判定される。尚、ここではＮ＝３であるから、基準値は、設置位置Ｐ１ｓに設置される１台目の風車の発電量（仮選択された地点に設置される３台目風車の風下の風速低下を反映させないで算出した発電量）Ｅと、設置位置Ｐ２ｓに設置される２台目の風車の発電量（仮選択された地点に設置される３台目風車の風下の風速低下を反映させないで算出した発電量）Ｅと、仮選択された地点に設置される３台目の風車の発電量Ｅとを加算した全３台の発電量Ｅの平均値となる。

そして、Ｓ６５の判定対象となる地点が、例えば、図１４のＣ地点のように、設置位置Ｐ１ｓ、Ｐ２ｓに配置された１台目、２台目の風車に位置が近く、それら風車に弱風域が重なる場合には、１台目の風車の見込発電量Ｇ１と２台目の風車の見込発電量Ｇ２の平均値が基準値を下回ることとなる。そのため、Ｓ６５の判定処理にて「Ｎｏ判定」され、風況別候補地に選択されない。

そのため、３台目の風車の場合も、２台目の風車の場合と同じく、図１４のＤ地点のように、その地点に３台目の風車を設置したとしても、その風下に出来る弱風域が、設定位置Ｐ１ｓ、Ｐ２ｓに配置された１台目、２台目の風車にほとんど影響を及ぼさない、或いは影響を及ぼしたとしてもそれが小さい場所が、風況別候補地に選択される。そして、最終的には、これら各風況別候補地の中からトータル発電量Ｅｍａｘの最も大きい候補地が３台目の風車の設置位置Ｐ３ｓになる（図１５参照）。

このような処理が繰り返し行われることで、風車の配置が１台ずつ決定され、決定された設置位置Ｐｓは、土地データ上に登録される。そして、全１０台の風車の配置が決定すると、Ｓ１００の判定処理を行ったときにＹｅｓ判定され、続くＳ１２０に移行する。そして、Ｓ１２０では演算処理部２０による表示制御がなされ、表示部６０の表示画面上に全１０台の風車を決定した設置位置を図示させた土地データ、各風車のトータル発電量Ｅｍａｘ、全風車のトータル発電量Ｅｍａｘを合算した合計発電量などが表示される。かくして、全処理が終了する。

このように本実施形態では、その場所に風車を設置したとしても、風車風下に出来る弱風域が他の風車に影響を及ぼさない、或いは及ぼしたとしてもそれが小さい場所が、風況別候補地に自動的に選択され、最終的には、これら各風況別候補地の中からトータル発電量Ｅｍａｘの最も大きい候補地が風車の設置位置Ｐｓになる。そのため、決定された風車配置では合計発電量（風車群全体として発電量Ｅ）が高くなる。

また、風車風下に出来る弱風域が他の風車に影響を及ぼさないようにするには、風車同士を離して配置（弱風域を避ける配置）すればよいが、このような方法をとると、建設予定地内に設置できる風車の台数が少なくなってしまう。この点、本実施形態では、風況別候補地の適否についての判定（Ｓ６５の判定処理）を、発電量Ｅに基づいて行っている。このようにすれば、風車風下に出来る弱風域が他の風車に重なる配置であっても、影響の度合いが小さければ、その位置には風車が配置される。そのため、風車の配置密度を高く出来、建設予定地内により多くの風車を設置できる。

尚、この実施形態において、Ｓ３０の処理が本発明の「発電量算出ステップ（発電量算出処理）」に相当しており、演算処理部２０により実行されるＳ３０の処理により、本発明の「発電量算出手段」の果たす処理機能が実現されている。また、Ｓ５０、Ｓ６０の処理が本発明の「選択ステップ（選択処理）」に相当しており、演算処理部２０により実行されるＳ５０、Ｓ６０の処理により、本発明の「選択手段」の果たす処理機能が実現されている。

また、Ｓ８０の処理が本発明の「決定ステップ（決定処理）」に相当しており、演算処理部２０により実行されるＳ８０の処理により、本発明の「決定手段」の果たす処理機能が実現されている。また、Ｓ９０の処理が本発明の「データ更新ステップ（データ更新処理）」に相当しており、演算処理部２０により実行されるＳ９０の処理により、本発明の「データ更新手段」の果たす処理機能が実現されている。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図１６を参照して説明する。実施形態１の処理フローは設定した台数分、風車の設置位置が決定されると、Ｓ１００の判定処理にてＹｅｓ判定され、その後はＳ１２０にて、風車の配置位置などの演算結果が表示された。

これに対して、実施形態２の処理フローでは、Ｓ１００の判定処理に続いて、Ｓ１１５の風車配置調整処理が設けられており、設定した台数分、風車の設置位置が決定された後、各風車の設置位置が演算処理部２０により微調整され、それと共に各風車の発電量Ｅが演算処理部２０により算出されるようになっている。このように設置位置を微調整するのは、各風車の配置をずらすことで、発電量Ｅがより高くなる場合があるからである。

というのも、実施形態１による風車の決定手順では、１台目の風車の設置位置を基準として、続く、２台目、３台目の風車の配置が決定されるが、例えば、この基準となる１台目の風車の設置位置を微調整することにより、全体として発電量Ｅが高くなる場合があるからである。尚、微調整の仕方は、全ての風車を一括して同じ方向に同じ距離移動させたり、或いは各風車ごとに移動させるものなど、種々行うことが可能である。

＜他の実施形態＞
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）実施形態１では、風車配置決定プログラムをＲＯＭに記憶させていたが、コンピュータにて読み取り可能な記録媒体（例えば、ＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスク）に記憶させてもよく、この場合には、使用時に、記録媒体から風車配置決定プログラムをコンピュータのＲＡＭ上にロードしてやればよい。

（２）実施形態１では、Ｓ６５の判定処理の判定基準となる、基準値を、Ｎ台目風車の風下における風速低下を反映させない風速値で算出した１台目からＮ−１台目までの各風車の発電量Ｅに、Ｎ台目の風車の発電量Ｅを加えた全Ｎ台の発電量Ｅの平均値とした。基準値の設定は、この他にも、例えば、全Ｎ台の発電量Ｅの平均値に対して一定の比率（９５％、１０５％など）を乗じるなどすることも可能である。

（３）実施形態１では、風速値補正データの一例として、上記した（ａ）式、（ｂ）式を例示したが、この他にも、風車を構成する翼の直径Ｄ、及び風車からの距離Ｘなどの変数に持つ補正式に基づいて風速が低下する範囲Ｄｗを求め、風車周辺の風速Ｕ、風車を構成する翼の直径Ｄ、及び風車からの距離Ｘなどの変数に持つ補正式に基づいて風車風下の風速Ｖを求めるものであれば、適宜適用できる。

実施形態１において、風車が配置される建設予定地の土地データを示す図 風速データを示す図 風車配置自動決定装置の電気的構成を示すブロック図 発電量算出データをグラフにて示した図 風車風下に生じる弱風域のモデルを示した図 風車配置を自動決定する処理フローを示す図 各風況についてそれぞれ風況別候補地が選択された状態を示す図 風況パターン１に対応する風況別候補地Ｐ１と、風況パターン２に対応する風況別候補地Ｐ２について、トータル発電量を算出する過程を示す図 各風速データの風速値の修正対象範囲を示す図 図９Ａの一部（風況パターン１の風速データ）を拡大した図 図６に示すＳ６０の処理の内容を示す図 風況別候補地の選択過程を示す図 各風況について、それぞれ風況別候補地が選択された状態を示す図 各風速データの風速値の修正対象範囲を示す図 風況別候補地の選択過程を示す図 各風況についてそれぞれ風況別候補地が選択された状態を示す図 実施形態２における、風車配置を自動決定する処理フローを示す図

符号の説明

１０…風車配置自動決定装置（コンピュータ）
２０…演算処理部
３０…プログラム格納部
４０…ＲＡＭ
５０…入出力部
６０…表示部
７０…記憶部

Claims (4)

1. 建設予定地内の各地点の風速値を各風況ごとにまとめた風速データを少なくとも記憶させた記憶部と、
   建設予定地内の各地点の発電量を前記風速データに基づいて算出する発電量算出処理を、各風況ごとに行う発電量算出手段と、
   建設予定地内の複数地点の中から、前記発電量算出手段により算出された発電量の優劣を条件として風車を配置する候補地を選択する選択処理を、各風況ごとに行う選択手段と、
   前記選択手段にて各風況ごとに選択された各候補地のうち、全風況の発電量の総和であるトータル発電量の大きい候補地を風車の設置位置に決定する決定処理を実行する決定手段と、
   決定された設置位置に設置される風車の風下となる各地点の風速値を修正して前記風速データをデータ更新する更新処理を実行するデータ更新手段と、を備えてなると共に、
   前記発電量算出処理と、前記選択処理と、前記決定処理と、前記更新処理とを少なくとも含む一連の処理を繰り返し行って建設予定地内における風車の配置を１台ずつ順に決定する風車配置自動決定装置であって、
   前記選択手段は、Ｎ（Ｎ＞２）台目の風車の候補地を選択する場合には、前記選択処理として、前記風速データにＮ台目風車の風下における風速低下を反映させた上で算出した１台目からＮ−１台目までの各風車の見込発電量の平均値が基準値を上回り、かつＮ台目の風車の発電量が大きいことを条件に候補地を選択することを特徴とする風車配置自動決定装置。
2. 前記建設予定地内の各地点の風速を各風況ごとにまとめた風速データを少なくとも記憶させたコンピュータに、
   建設予定地内の各地点の発電量を前記風速データに基づいて算出する発電量算出処理を実行させる発電量算出ステップと、
   建設予定地内の複数地点の中から、前記発電量算出ステップにて算出された発電量の優劣を条件として風車を配置する候補地を選択する選択処理を各風況ごとに実行させる選択ステップと、
   前記選択ステップにて各風況ごとに選択された各候補地のうち、全風況の発電量の総和であるトータル発電量の大きい候補地を風車の設置位置に決定する決定処理を実行させる決定ステップと、
   決定された設置位置に設置される風車の風下となる各地点の風速値を修正して前記風速データをデータ更新する更新処理を実行させるデータ更新ステップと、を少なくとも含む一連のステップを繰り返し行わせて建設予定地内における風車の配置を１台ずつ順に決定する風車配置決定プログラムであって、
   前記選択ステップにてＮ（Ｎ＞２）台目の風車の候補地が選択される場合には、前記選択処理として、前記風速データにＮ台目風車の風下における風速低下を反映させた上で算出した１台目からＮ−１台目までの各風車の見込発電量の平均値が基準値を上回り、かつＮ台目の風車の発電量が大きいことを条件に候補地を選択する処理が実行されることを特徴とする風車配置決定プログラム。
3. 請求項１に記載の風車配置自動決定装置、請求項２に記載の風車配置決定プログラムにおいて、
   前記基準値は、前記風速データにＮ台目風車の風下における風速低下を反映させないで算出した１台目からＮ−１台目までの各風車の発電量にＮ台目の風車の発電量を加えた全Ｎ台の発電量の平均値である。
4. 請求項２、又は請求項３に記載の風車配置決定プログラムを記憶した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。

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