JP7431377B1 - 風況観測機器配置支援装置および風況観測機器配置支援方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】風況観測機器の設置地点の選択を支援する。【解決手段】風況観測機器配置支援装置100は、風況観測機器が設置される観測地点、および当該風況観測機器の観測結果を基に風況が予測される地点である予測対象地点の間の距離と、当該予測対象地点での風況の予測精度である風況予測精度との関係式、または、風況観測機器が設置される観測地点、および当該風況観測機器の観測結果を基に風力発電設備の発電電力量が予測される地点である予測対象地点の間の距離と、当該予測対象地点での発電電力量の予測精度である発電電力量予測精度との関係式を算出する関係式算出部112を備える。また、風況観測機器配置支援装置100は、風況または発電電力量の予測において指定された要求精度121、および関係式に基づいて、風況または発電電力量を予測する際の予測対象地点と前記観測地点との間の許容距離122を算出する許容距離算出部113を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、風況観測機器を設置する地点の選択を支援する風況観測機器配置支援装置および風況観測機器配置支援方法に関する。
風力発電設備の設置するにあたって、設置する候補地点に風況観測機器を設置して風況を観測し、発電電力量を予測するのが理想的である。風況観測機器の技術として特許文献1,2に記載の発明がある。
特許文献1には、距離の異なる複数の観測空間に対して、高精度に風向風速測定および風況測定を行うことができる光波レーザ装置が開示されている。特許文献2には、気象の予測精度を向上させることが可能な風況予測システムが開示されている。
特開2005-351853号公報 特開2023-007932号公報
風力発電の事業性評価を精緻化するためには、発電電力量の予測精度を高める必要がある。発電電力量の予測精度を高めるには、風力発電設備の候補位置に風況観測機器を設置して風況を観測することが望ましい。しかしながら、風況観測機器を候補位置に設置できるとは限らず、候補位置周辺に設置するしかない場合がある。風力発電設備の候補位置と風況観測機器の設置位置との距離が大きいほど、風況予測の誤差が大きくなり、延いては発電電力量予測の誤差も大きくなる。特許文献1,2は距離と誤差の関係に言及していない。
風力発電は、RPS(Renewables Portfolio Standard)制度やFIT(Feed-in Tariff)制度のような推進政策の下で導入が進み、風況観測結果が多数蓄積されてきた。そこで、風況観測機器をどの程度風力発電設備の候補位置に近づければ十分な予測精度が得られるかを、過去の観測結果に基づいて判断することができれば有用である。
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、風況観測機器の設置地点の選択を支援する風況観測機器配置支援装置および風況観測機器配置支援方法を提供することを課題とする。
上記した課題を解決するため、本発明に係る風況観測機器配置支援装置は、風況観測機器が設置される観測地点、および当該風況観測機器の観測結果を基に風況が予測される地点である予測対象地点の間の距離と、当該予測対象地点での風況の予測精度である風況予測精度との関係式、または、風況観測機器が設置される観測地点、および当該風況観測機器の観測結果を基に風力発電設備の発電電力量が予測される地点である予測対象地点の間の距離と、当該予測対象地点での発電電力量の予測精度である発電電力量予測精度との関係式を算出する関係式算出部と、風況または発電電力量の予測において指定された要求精度、および前記関係式に基づいて、風況または発電電力量を予測する際の前記予測対象地点と前記観測地点との間の許容距離を算出する許容距離算出部と、を備える。
本発明によれば、風況観測機器の設置地点の選択を支援する風況観測機器配置支援装置および風況観測機器配置支援方法を提供することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
第1実施形態に係る風況観測機器配置支援装置の機能ブロック図である。 第1実施形態に係る風況観測結果データベースのデータ構成図である。 第1実施形態に係る発電電力量データベースのデータ構成図である。 第1実施形態に係る予測結果データベースのデータ構成図である。 第1実施形態に係る関係式を説明するためのグラフである。 第1実施形態に係る許容距離算出処理のフローチャートである。 第1実施形態に係る風況観測機器配置支援処理のフローチャートである。 第1実施形態に係る風況観測機器配置画面の画面を示す図である。 第1実施形態の変形例に係る関係式を説明するためのグラフである。 第2実施形態に係る風況観測機器配置支援装置の機能ブロック図である。 第2実施形態に係る関係式を説明するためのグラフである。 第2実施形態に係る許容距離算出処理のフローチャートである。 第2実施形態に係る風況観測機器配置支援処理のフローチャートである。
以下に本発明を実施するための形態(実施形態)に風況観測機器配置支援装置について説明する。風況観測機器配置支援装置は、風況観測データおよび発電電力量データを基に、風力発電設備の候補位置および風況観測機器の設置位置の間の距離と、風況や発電電力量の予測精度(予測誤差)との関係を求める。次に風況観測機器配置支援装置は、要求される予測精度(要求精度、または許容される予測誤差)を基に候補位置と設置位置との間の許容される距離を算出する。続いて風況観測機器配置支援装置は、風況観測機器の許容される設置位置(配置候補領域)を出力する。即ち、候補位置を中心とし、許容距離を半径とする円を表示する。
このような風況観測機器配置支援装置の利用者は、要求精度における風況観測機器の設置位置の範囲(配置候補領域)を知ることができ、当該範囲内で望ましい地点に風況観測機器を設置できるようになる。例えば複数の風力発電設備に対する風況観測機器の設置位置の範囲に重なりがあれば、そこに風況観測機器を設置することで設置数を削減でき、観測に掛かるコストを削減することができる。
≪風況観測機器配置支援装置の構成≫
図1は、第1実施形態に係る風況観測機器配置支援装置100の機能ブロック図である。風況観測機器配置支援装置100はコンピュータであり、制御部110、記憶部120、および入出力部180を備える。入出力部180には、ディスプレイやキーボード、マウスなどのユーザインターフェイス機器が接続される。入出力部180が通信デバイスを備え、他の装置とのデータ送受信が可能であってもよい。また入出力部180にメディアドライブが接続され、記録媒体を用いたデータのやり取りが可能であってもよい。
≪風況観測機器配置支援装置:記憶部≫
記憶部120は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、SSD(Solid State Drive)などの記憶機器を含んで構成される。記憶部120には、要求精度121、許容距離122、風況観測結果データベース130、発電電力量データベース140、予測結果データベース150、およびプログラム128が記憶される。プログラム128には、後記する許容距離算出処理(後記する図6参照)の記述が含まれる。
≪記憶部:要求精度および許容精度≫
要求精度121は、風況や発電電力量の予測に要求(指定)される精度である。要求精度121は、風況観測機器配置支援装置100の利用者が設定する。
許容距離122は、要求精度121を満たす、風力発電設備の候補位置と風況観測機器の設置位置との間の距離である。要求精度121を基に風況観測機器配置支援装置100が許容距離122を算出する。
≪記憶部:風況観測結果データベース≫
図2は、第1実施形態に係る風況観測結果データベース130のデータ構成図である。風況観測結果データベース130は、風況観測機器それぞれから取得した風況観測結果データを含む。風況観測結果データは、メタデータとして識別情報、位置(緯度と経度)および風況観測機器を含む。また風況観測結果データは、所定周期での高さ50mと59mの風況を含む。所定周期は例えば10分である。風況として風速平均、風速標準偏差、風向、およびデータ取得率が含まれる。データ取得率とは、日時で示される時刻から所定周期の長さの期間におけるデータが取得できた時間の割合である。風況観測結果データは、図2に示した風況の時系列データの他に、月間や年間における風向および風速別の風が吹いた累積時間の表(集計表)を含んでもよい。
≪記憶部:発電電力量データベース≫
図3は、第1実施形態に係る発電電力量データベース140のデータ構成図である。発電電力量データベース140は、風力発電設備それぞれから取得した発電電力量データを含む。発電電力量データは、メタデータとして識別情報、位置、機種およびパワーカーブを含む。パワーカーブは、風速と発電出力との関係である。風速が大きくなるにつれ発電出力は増加するが、上限がある。所定の風速を超える場合には、風力発電設備の破損や故障を避けるため、風車の回転速度を落とすので発電出力は減少する。所定周期は例えば10分である。発電出力に10/60をかけることで、当該10分間の発電電力量を得ることができる。また発電電力量データは、所定周期での風速、風向、発電電力量、およびデータ取得率を含む。
≪記憶部:予測結果データベース≫
図4は、第1実施形態に係る予測結果データベース150のデータ構成図である。予測結果データベース150は、風況観測機器から取得した風況を基に予測された月間の発電電力量の予測、発電電力量の実績、および予測の精度(予測精度)を含む発電電力量予測結果データを含む。なお発電電力量は、風況観測機器の設置位置とは別の位置にある風力発電設備における発電電力量である。
発電電力量予測結果データは、メタデータとして予測に用いられた予測モデル、予測の基となった風況観測結果データの識別情報(図2参照)および実績である発電電力量データの識別情報(図3参照)を含む。予測モデルには、レイノルズ平均モデル(Reynolds-Averaged Navier-Stokes、RANS)や空間平均モデル(Large Eddy Simulation、LES)などがある。図4では月間の発電電力量を基に予測精度が示されているが、年間の発電電力量(Annual Energy Production、AEP)を基に予測精度が示されてもよい。
また予測結果データベース150は、風況観測機器から取得した風況を基に予測された、当該風況観測機器とは異なる位置における風況の予測、実績、および予測の精度(予測精度)を含む風況予測結果データ(不図示)を含む。風況予測結果データの構成は、発電電力量予測結果データと同様である。風況は、月間の風況であってもよいし、年間の風況であってもよい。
なお風況(風況指標)とは、例えば平均風速、乱流強度、風速のワイブル分布、風向出現頻度、ウィンドローズ(風配図)などである。風況予測結果データは、メタデータとして予測に用いられた予測モデル、予測の基となった風況観測結果データの識別情報(図2参照)および実績である風況観測結果データの識別情報を含む。この2つの風況観測結果データは、異なる位置における風況観測結果データである。予測モデルは、発電電力量予測結果データと同様であり、例えばRANSやLESである。
≪風況観測機器配置支援装置:制御部≫
図1に戻って制御部110を説明する。
制御部110は、CPU(Central Processing Unit)を含んで構成され、予測部111、関係式算出部112、許容距離算出部113、および配置部114が備わる。制御部110は、GPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などを含んで構成されてもよい。
≪制御部:予測部≫
予測部111は、予測モデルを用いて風況観測機器の風況観測結果データを基に風力発電設備での月別の発電電力量を予測する。なお風況観測機器と風力発電設備の位置は異なる。予測部111は、予測結果の発電電力量、および風力発電設備での発電電力量の実績(図3参照)を発電電力量予測結果データとして予測結果データベース150(図4参照)に格納する。次に予測部111は、予測精度を算出して当該発電電力量予測結果データに格納する。
また予測部111は、予測モデルを用いて風況観測機器の風況観測結果データを基に、当該風況観測機器とは異なる位置にある風況観測機器の位置における月別の風況を予測する。予測部111は、予測結果の風況、および当該異なる位置にある風況観測機器から取得した風況観測結果(図2参照)を風況予測結果データとして予測結果データベース150に格納する。次に予測部111は、予測精度を算出して当該風況予測結果データに格納する。
≪制御部:関係式算出部≫
関係式算出部112は、距離と精度(予測精度)の関係を示す数式である関係式を算出する。図5は、第1実施形態に係る関係式を説明するためのグラフである。グラフの横軸は距離であり、縦軸は精度である。点(黒丸)は、予測結果データベース150に含まれる距離と精度を示す。距離とは、予測部111の入力となった風況観測機器の位置と、予測結果に係る風力発電設備または風況観測機器の位置との間の距離である。なお風力発電設備や風況観測機器の位置は、風況観測結果データベース130(図2参照)や発電電力量データベース140(図3参照)に含まれている。
ちなみに、距離は、本実施形態では、2次元平面上(地図上)での直線距離であるものとするが、3次元空間上での直線距離でもよい。また、山や谷といった地形の起伏に沿った距離(道のり等)でもよい。なお、後記する第2実施形態では、地形の標高や地形区分などを考慮した地形複雑度を用いて、距離と精度の関係を示す関係式を算出する。
第1実施形態において関係式は、点にフィットする点線のグラフを示す数式である。関係式は、距離の増加につれて精度が減少する数式である。関係式は、距離をD、精度をA、αとβを定数として例えば以下の式(1)~(4)に示す形の数式である。なお、式(4)のtanhは双曲線正接関数である。
A=α/D+β (1)
A=eα・(-D)+β (2)
A=β/(1+eα・D) (3)
A=tanh(α・(-D))+β (4)
関係式算出部112は、予測結果データベース150に含まれるデータを基に、例えば最小二乗法を用いて定数のαとβを算出することで距離と精度の関係式を求める。関係式算出部112は、予測結果データベース150に含まれる発電電力量予測結果データおよび風況予測結果データにフィットする関係式を算出する。なお関係式算出部112は、発電電力量予測結果データおよび風況予測結果データそれぞれのデータ(点)にフィットする関係式を算出してもよい。
≪制御部:許容距離算出部≫
許容距離算出部113は、関係式を用いて要求精度121を基に許容距離122を求める。詳しく説明すると許容距離算出部113は、精度Aが要求精度121となる距離Dを求めて、許容距離122とする(図5参照)。
≪制御部:配置部≫
配置部114は、利用者が入力した風力発電設備の候補位置を受け付けて、当該候補位置と、当該候補位置を中心とし半径が許容距離122となる円を表示する風況観測機器配置画面510(後記する図8参照)を入出力部180に接続されたディスプレイに出力する。
以上に説明したように風況観測機器配置支援装置100は、風況観測機器が設置される観測地点(風況観測機器が設置位置)、および当該風況観測機器の観測結果を基に風況が予測される地点である予測対象地点(風況観測機器が設置位置)の間の距離と、当該予測対象地点での風況の予測精度である風況予測精度との関係式、または、風況観測機器が設置される観測地点、および当該風況観測機器の観測結果を基に風力発電設備の発電電力量が予測される地点である予測対象地点(風力発電設備の位置)の間の距離と、当該予測対象地点での発電電力量の予測精度である発電電力量予測精度との関係式を算出する関係式算出部112を備える。
また風況観測機器配置支援装置100は、風況または発電電力量の予測において指定された要求精度121、および関係式に基づいて、風況または発電電力量を予測する際の予測対象地点と観測地点との間の許容距離122を算出する許容距離算出部113を備える。
さらに風況観測機器配置支援装置100は、風力発電設備の候補位置を受け付け、当該候補位置を中心とし、許容距離122を半径とする円を表示する配置部114を備える(後記する図8記載の風況観測機器配置画面510参照)。
≪許容距離算出処理≫
図6は、第1実施形態に係る許容距離算出処理のフローチャートである。図6を参照しながら予め設定された要求精度121を満たす精度が得られる風況観測機器の設置位置と、風力発電設備の位置または風況観測機器の設置位置との間の距離を算出する処理を説明する。なお許容距離算出処理の開始時点で風況観測結果データベース130には風況観測結果データが、発電電力量データベース140には発電電力量データが格納済みである。
ステップS11において関係式算出部112は、入出力部180に接続されたユーザインターフェイス機器を用いて利用者が指定した予測精度指標を受け付ける。予測精度指標には、発電電力量の他に風況指標としての平均風速や風向出現頻度などがある。
ステップS12において関係式算出部112は、予測の入出力ペアとして、予測の基となるデータ(入力データ)および予測結果のデータ(出力データ)のペア(組合せ)を算出する。例えばステップS11において指定された予測精度指標が発電電力量であれば、入力データは風況観測結果データであり、出力データは発電電力量データである。なお入力データの取得位置と、出力データの取得位置(風力発電設備の位置)とは異なる。また指定された予測精度指標が風況指標であれば、入力データも出力データも風況観測結果データであるが、取得位置(風況観測機器の設置位置)は異なる。仮に風況観測結果データが5つあり、発電電力量データが3つあるとする。予測精度指標が風況指標であれば、入出力ペアは20()あることになる。予測精度指標が発電電力量であれば、入出力ペアは15(5×3)あることになる。
ステップS13において関係式算出部112は、ステップS12で算出した入出力ペア(入力データおよび出力データ)ごとにステップS14~S15を繰り返す処理を開始する。
ステップS14において予測部111は、予測モデルを用いて入力データを基に出力データを算出(予測)して、予測結果データベース150(図4参照)の予測の欄に格納する。
ステップS15において予測部111は、出力データに相当する実績を取得して予測結果データベース150の実績の欄に格納する。実績は、風況観測結果データベース130(図2参照)または発電電力量データベース140(図3参照)から取得可能である。さらに予測部111は、予測と実績を比較して精度を算出し、予測結果データベース150の精度の欄に格納する。
ステップS16において関係式算出部112は、関係式を算出する(図5参照)。
ステップS17において許容距離算出部113は、ステップS16で算出した関係式を基に要求精度121に対応する許容距離122を算出する。
≪風況観測機器配置支援処理≫
図7は、第1実施形態に係る風況観測機器配置支援処理のフローチャートである。風況観測機器配置支援処理の開始時点において許容距離122は算出済みであるとする。
ステップS21において配置部114は、入出力部180に接続されたユーザインターフェイス機器を介して利用者が指定した風力発電設備の候補位置を受け付ける。
ステップS22において配置部114は、風況観測機器配置画面510を入出力部180に接続されたディスプレイに出力する。図8は、第1実施形態に係る風況観測機器配置画面510の画面を示す図である。配置部114は、地図上にステップS21で指定した候補位置を示すマークを表示する。また配置部114は、候補位置を中心とし許容距離122を半径する円を風況観測機器の配置候補領域として表示する。複数の候補位置があって円が重なる場合に配置部114は、重なった領域511を強調して表示する。例えば配置部114は、ハッチングすることで領域511を強調して表示する。
以上に説明したように配置部114は、複数の候補位置を受け付けると、当該候補位置それぞれを中心とし、許容距離122を半径とする複数の円を表示し、当該円に重なりがある場合には、当該重なりを強調して表示する(図8参照)。
≪風況観測配置支援装置の特徴≫
風況観測機器配置支援装置100は、風況観測結果データおよび発電電力量データを基に、発電電力量を予測する風力発電設備の候補位置および風況観測機器の設置位置の距離と、予測精度との関係を求める。また風況観測機器配置支援装置100は、風況観測結果データを基に、風況を予測する位置および風況観測機器の設置位置の距離と、予測精度との関係を求める。次に風況観測機器配置支援装置100は、要求精度121を基に許容距離122を算出する。続いて風況観測機器配置支援装置100は、風況観測機器の許容される設置位置(配置候補領域)を出力する。
このような風況観測機器配置支援装置100の利用者は、要求精度121における風況観測機器の設置位置の範囲(配置候補領域)を知ることができ、当該範囲内で望ましい地点に風況観測機器を設置できるようになる。例えば複数の風力発電設備に対する風況観測機器の設置位置の範囲に重なり(図8記載の領域511参照)があれば、そこに風況観測機器を設置することで設置数を削減でき、観測に掛かるコストを削減することができる。
≪変形例:複数の予測精度指標≫
上記した実施形態において予測精度指標(図6記載のステップS11参照)は1つである。予測精度指標は複数であってもよい。風況観測機器配置支援装置100は、複数の予測精度指標それぞれについてについて関係式および許容距離を算出する(ステップS16,S17参照)。風況観測機器配置支援処理(図7参照)において風況観測機器配置支援装置100は、算出された許容距離のなかで最小のものを許容距離として風況観測機器配置画面510を表示するようにしてもよい。このようにすることで風況観測機器配置支援装置100は、複数の予測精度指標について要求精度を満たす風況観測機器の配置候補領域を示すことができる。
≪変形例:精度の信頼区間≫
関係式算出部112は、関係式を算出するときに信頼区間も算出するようにしてもよい。図9は、第1実施形態の変形例に係る関係式を説明するためのグラフである。点線のグラフは、第1実施形態で説明した距離と精度の関係を示すグラフである。破線のグラフは、例えば信頼係数が95%の信頼区間を示すグラフである。許容距離算出部113は、関係を示す点線のグラフより下側(精度が低い側)にある破線のグラフを基に要求精度を満たす許容距離を算出する。このようにすることで、風況観測機器配置支援装置100は、信頼度をともなった許容距離を算出でき、延いては信頼度をともなった風況観測機器の配置候補領域(図8参照)を示すことができるようにある。
以上に説明したように関係式算出部112は、距離(風況観測機器の設置位置と、風力発電設備の位置または風況観測機器の設置位置との距離)に対応する風況予測精度の信頼区間を算出する(図9参照)。
許容距離算出部113は、信頼区間および要求精度121に基づいて、許容距離を算出する。
≪変形例:関係式≫
上記した実施形態において関係式算出部112は、予測結果データベース150に含まれる発電電力量予測結果データおよび風況予測結果データにフィットする関係式を算出する。関係式算出部112は、発電電力量予測結果データおよび風況予測結果データそれぞれのデータ(点)にフィットする関係式を算出してもよい。
このように発電電力量予測および風況予測の2つの関係式がある場合には、許容距離算出部113は2つの許容距離を算出する。また配置部114は、風況観測機器配置画面510(図8参照)において2つの許容距離のうち短い方を許容距離として、配置候補領域を表示する。
≪第2実施形態≫
関係式を算出する際に地形複雑度を考慮するようにしてもよい。図10は、第2実施形態に係る風況観測機器配置支援装置100Aの機能ブロック図である。第1実施形態の風況観測機器配置支援装置100(図1参照)と比べて制御部110に地形複雑度算出部115が、記憶部120に地形情報データベース160が備わる。
地形情報データベース160には、風況観測機器の設置位置周辺や風力発電設備の候補位置周辺の地形に係る情報が格納される。
地形複雑度算出部115は、地形情報データベース160を参照して、地表面の形状の複雑度を示す地形複雑度を算出する。以下に地形複雑度を判定する基の指標として、標高、粗度長、微地形区分、海岸線または湖岸線からの距離、起伏量、RIX、CCTを説明する。また風況観測機器の設置位置周辺や風力発電設備の候補位置周辺を単に地点と記す。
≪地形複雑度:標高≫
地形複雑度算出部115は、地点の標高が所定値より低ければ地形複雑度は小、高ければ大と判定する。
≪地形複雑度:粗度長≫
粗度長は地表面の粗さを示す値である。例えば水面の粗度長は0.0002、森林の粗度長は0.4である。地形複雑度算出部115は、粗度長が所定値より小さければ地形複雑度は小、大きければ大と判定する。
≪地形複雑度:微地形区分≫
微地形区分は、国立研究開発法人防災科学技術研究所が250mメッシュで公開している。微地形区分としては「山地」「丘陵」「岩石台地」「扇状地」「砂丘」「干拓地」「河原」などがある。地形複雑度算出部115は、微地形区分を基に地形複雑度を判定する。地形複雑度算出部115は、例えば地点が「山地」なら地形複雑度は大、「砂丘」なら小と判定する。
≪地形複雑度:海岸線または湖岸線からの距離≫
建築物の高さと、海岸線または湖岸線からの距離に応じて、I~IVの4段階の地表面粗度区分が定義されている(平成12年建設省告示第1454号、令和2年国土交通省告示第1437号)。例えば、建築物の高さが31mを超える場合、海岸線または湖岸線からの距離が500m以内は地表面粗度区分はII、500m超はIIIとされている。なお風力発電設備のハブ高さは100m程度である。例えば地形複雑度算出部115は、地表面粗度区分がIまたはIIの場合に地形複雑度は小、IIIまたはIVの場合に大と判定する。
≪地形複雑度:起伏量≫
起伏量は、地形をメッシュに区切ったときのメッシュ内の最高点と最低点との高度差である。地形複雑度算出部115は、起伏量が所定値よりも小さければ地形複雑度は小、大きければ大と判定する。
≪地形複雑度:RIX≫
RIX(Ruggedness Index)は方位ごと(例えば5度ごとに72分割)に勾配を算出したときに勾配が所定値以上となっている方位の割合である。所定値は例えば0.3(勾配で30%、傾斜に換算すると約17度)である。例えば地形複雑度算出部115は、RIXが10%未満の場合に地形複雑度は小、10%以上の場合に大と判定する。
≪地形複雑度:CCT
CT(Turbulence structure correction parameter、乱流構造補正パラメータ)は、一般社団法人日本海事協会のウィンドファーム認証(陸上風力発電所編)で使用されている指標である。地形複雑度算出部115は風況観測機器および風力発電設備の地点ごとにCCTを計算し、何れも1.05未満なら平坦地形で地形複雑度が小、何れかが1.05以上なら複雑地形で地形複雑度が大と判定する。
≪第2実施形態:関係式算出部≫
関係式算出部112は、地形複雑度の大小の別に距離と精度の関係を示す数式である関係式を算出する。図11は、第2実施形態に係る関係式を説明するためのグラフである。黒丸は地形複雑度が大の場合の距離と精度を、白丸は地形複雑度が小の場合の距離と精度を示す。図11に示すように地形複雑度が小さい方が精度は高い。関係式算出部112は、地形複雑度が小の関係式(破線のグラフ参照)および地形複雑度が大の関係式(点線のグラフ参照)を求める。
≪第2実施形態:許容距離算出部≫
許容距離算出部113は、関係式を用いて要求精度121を基に地形複雑度が小と大それぞれの場合の許容距離122を求める(図11参照)。
≪第2実施形態:配置部≫
配置部114は、風況観測機器の設置位置や風力発電設備の候補位置の地形複雑度に対応した許容距離を半径とする配置候補領域を表示する風況観測機器配置画面510を表示する。
以上に説明したように風況観測機器配置支援装置100Aは、観測地点(風況観測機器の設置位置)および予測対象地点(風況観測機器の設置位置または風力発電設備の位置)の周囲の地形に基づいて地表面の複雑度を示す地形複雑度、および風力発電設備の候補地点周辺の地形複雑度を算出する地形複雑度算出部115を備える。
関係式算出部112は、地形複雑度の区分(大および小)ごとに前記関係式を算出する。
許容距離算出部113は、地形複雑度の区分ごとに、関係式および要求精度121に基づいて、許容距離122を算出する(図11参照)。
配置部114は、風力発電設備の候補位置の周辺における地形複雑度の区分に対応する許容距離を半径とする円を表示する。
≪第2実施形態:許容距離算出処理≫
図12は、第2実施形態に係る許容距離算出処理のフローチャートである。
ステップS31において関係式算出部112は、利用者が指定した予測精度指標および地形複雑度の基となる指標(標高や粗度長など)を受け付ける。
ステップS32は、図6記載のステップS12と同様である。
ステップS33において関係式算出部112は、ステップS32で算出した入出力ペア(入力データおよび出力データ)ごとにステップS34~S36を繰り返す処理を開始する。
ステップS34~S35は、ステップS14~S15と同様である。
ステップS36において地形複雑度算出部115は、入出力ペアに対応する地点(風況観測機器や風力発電設備の位置)の地形複雑度を算出する。
ステップS37において関係式算出部112は、地形複雑度(大および小)ごとにステップS38~S39を繰り返す処理を開始する。以下、この繰り返す処理の対象となる地形複雑度(大または小)を処理対象地形複雑度と記す。
ステップS38において関係式算出部112は、ステップS36で算出した地形複雑度が処理対象地形複雑度である入出力ペアに係る関係式を算出する。
ステップS39において許容距離算出部113は、ステップS38で算出した関係式を基に要求精度121に対応する許容距離122を算出する。この許容距離122は、処理対象地形複雑度に応じた許容距離である。
≪第2実施形態:風況観測機器配置支援処理≫
図13は、第2実施形態に係る風況観測機器配置支援処理のフローチャートである。
ステップS41において配置部114は、利用者が指定した風力発電設備の候補位置を受け付ける。
ステップS42において地形複雑度算出部115は、ステップS41で受け付けた候補位置周辺での地形複雑度を算出する。
ステップS43において配置部114は、風況観測機器配置画面510を入出力部180に接続されたディスプレイに出力する。風況観測機器配置画面510における配置候補領域を示す円の半径は、ステップS42で算出した地形複雑度に応じた許容距離(ステップS39参照)である。
≪第2実施形態:風況観測配置支援装置の特徴≫
風況観測機器配置支援装置100Aは、地形複雑度に応じて関係式および許容距離を算出する。また風況観測機器配置支援装置100Aは、風力発電設備の候補位置の地形複雑度に応じて風況観測機器の許容される設置位置(配置候補領域)を出力する。風況観測機器配置支援装置100と比べて風況観測機器配置支援装置100Aは、地形複雑度を考慮することでより高精度に配置候補領域を算出することができるようになる。
≪変形例:地形複雑度≫
上記した実施形態において地形複雑度は、大または小であったが、大中小など区分を細かくしてもよい。細かくすることでより精度の高い配置候補領域を算出することができる。
≪変形例:複数の地形複雑度の基となる指標≫
上記した実施形態において地形複雑度の基となる指標は1つである(図12記載のステップS31参照)。地形複雑度の基となる指標は複数であってもよい。風況観測機器配置支援装置100Aは、複数の地形複雑度の基となる指標それぞれについてについて関係式および許容距離を算出する(図12記載のステップS37~S39参照)。風況観測機器配置支援処理(図13参照)において風況観測機器配置支援装置100Aは、算出された許容距離のなかで最小のものを許容距離として風況観測機器配置画面510を表示するようにしてもよい。このようにすることで風況観測機器配置支援装置100Aは、複数の地形複雑度の基となる指標について要求精度を満たす風況観測機器の配置候補領域を示すことができる。
なお複数の地形複雑度の基となる指標に加えて、複数の予測精度指標であってもよい。風況観測機器配置支援装置100Aは、地形複雑度の基となる指標および予測精度指標の組合せごとに許容距離を算出してもよい。風況観測機器配置画面510における配置候補領域を示す円の半径は、最小の許容距離とするようにしてもよい。
≪その他変形例≫
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。例えば風況観測機器配置支援装置100,100Aは、月別に予測精度を算出している(図4記載の予測結果データベース150参照)が、2月ごとや年ごとに算出してもよい。
風況観測機器配置支援装置100,100Aは、予測部111を備えていて予測結果データベース150を作成している。これに替えて風況観測機器配置支援装置100,100Aは、他の装置が風況や発電電力量を予測して作成した予測結果データベース150を参照して関係式や許容距離を算出してもよい。
本発明はその他の様々な実施形態を取ることが可能であり、さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
100,100A 風況観測機器配置支援装置
111 予測部
112 関係式算出部
113 許容距離算出部
114 配置部
115 地形複雑度算出部
121 要求精度
122 許容距離
128 プログラム
130 風況観測結果データベース
140 発電電力量データベース
150 予測結果データベース
160 地形情報データベース
510 風況観測機器配置画面

Claims (6)

  1. 風況観測機器が設置される観測地点、および当該風況観測機器の観測結果を基に風況が予測される地点である予測対象地点の間の距離と、当該予測対象地点での風況の予測精度である風況予測精度との関係式、または、
    風況観測機器が設置される観測地点、および当該風況観測機器の観測結果を基に風力発電設備の発電電力量が予測される地点である予測対象地点の間の距離と、当該予測対象地点での発電電力量の予測精度である発電電力量予測精度との関係式を算出する関係式算出部と、
    風況または発電電力量の予測において指定された要求精度、および前記関係式に基づいて、風況または発電電力量を予測する際の前記予測対象地点と前記観測地点との間の許容距離を算出する許容距離算出部と、を備える
    風況観測機器配置支援装置。
  2. 風力発電設備の候補位置を受け付け、当該候補位置を中心とし、前記許容距離を半径とする円を表示する配置部をさらに備える
    請求項1に記載の風況観測機器配置支援装置。
  3. 前記配置部は、
    複数の前記候補位置を受け付けると、当該候補位置それぞれを中心とし、前記許容距離を半径とする複数の円を表示し、
    当該円に重なりがある場合には、当該重なりを強調して表示する
    請求項2に記載の風況観測機器配置支援装置。
  4. 形に基づいて地表面の複雑度を示す地形複雑度を算出する地形複雑度算出部をさらに備え、
    前記地形複雑度算出部は、
    前記予測対象地点が、前記風況が予測される地点である場合には、前記観測地点および前記風況が予測される地点である予測対象地点の周辺における前記地形複雑度を算出し、
    前記予測対象地点が、前記発電電力量が予測される地点である場合には、前記観測地点および前記発電電力量が予測される地点である予測対象地点の周辺における前記地形複雑度を算出し、さらに、
    前記風況観測機器の設置地点および前記受け付けた風力発電設備の候補位置の周辺における前記地形複雑度を算出し、
    前記関係式算出部は、
    前記地形複雑度の区分ごとに前記関係式を算出し、
    前記許容距離算出部は、
    前記地形複雑度の区分ごとに、前記関係式および前記要求精度に基づいて、前記許容距離を算出し、
    前記配置部は、
    前記風況観測機器の設置地点および前記受け付けた風力発電設備の候補位置の周辺における前記地形複雑度の区分に対応する許容距離を半径とする円を表示する
    請求項2に記載の風況観測機器配置支援装置。
  5. 前記関係式算出部は、
    前記距離に対応する前記風況予測精度の信頼区間を算出し、
    前記許容距離算出部は、
    前記信頼区間および前記要求精度に基づいて、前記許容距離を算出する
    請求項1に記載の風況観測機器配置支援装置。
  6. 風況観測機器配置支援装置が、
    風況観測機器が設置される観測地点、および当該風況観測機器の観測結果を基に風況が予測される地点である予測対象地点の間の距離と、当該予測対象地点での風況の予測精度である風況予測精度との関係式、または、
    風況観測機器が設置される観測地点、および当該風況観測機器の観測結果を基に風力発電設備の発電電力量が予測される地点である予測対象地点の間の距離と、当該予測対象地点での発電電力量の予測精度である発電電力量予測精度との関係式を算出するステップと、
    風況または発電電力量の予測において指定された要求精度、および前記関係式に基づいて、風況または発電電力量を予測する際の前記予測対象地点と前記観測地点との間の許容距離を算出するステップと、を実行する
    風況観測機器配置支援方法。
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