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부유식 해상풍력발전 시스템 동력학 시뮬레이션 기술 개발 원문보기

보고서 정보
주관연구기관 한국기계연구원
Korea Institute of Machinery and Materials
보고서유형최종보고서
발행국가대한민국
언어 한국어
발행년월2012-04
과제시작연도 2011
주관부처 지식경제부
Ministry of Knowledge Economy
등록번호 TRKO201300024989
과제고유번호 1415116734
사업명 신재생에너지융합원천기술개발(전력기금)
DB 구축일자 2013-09-14
키워드 해상 풍력발전.부유식.동적 연성 해석.모형시험.유체력.

초록

핵심기술
부유식 해상풍력발전 시스템에 대한 동역학 해석 및 모형시험 기술
최종목표
부유식 해상풍력 발전시스템의 최적설계를 위한 동력학 M&S기술 및 관련 해석프로그램의 개발
개발내용 및 결과
부유식 해상풍력발전 시스템 동력학 시뮬레이션 프로그램은 부유식 풍력발전 시스템의 설계를 위하여 설계하중의 산정 및 발전기 성능의 확인 등에 필수적이다. 이를 위하여 바람, 파도, 조류 등의 외적 조건에 대하여 공기역학, 구조동역학, 유체동역학, 계류역학, 풍력제어(날개피치 및 발전기 토크 제어) 등의 연성해석을 수행하

목차 Contents

  • 표지 ... 1
  • 제출문 ... 7
  • 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 9
  • <기술개발사업 주요 연구성과> ... 13
  • 목차 ... 21
  • 제 1 장 서론 ... 25
  • 제 1 절 기술개발의 중요성 및 필요성 ... 25
  • 제 2 절 부유식 풍력발전 현황 ... 26
  • 1. 부유식 풍력발전기 개념 ... 26
  • 2. 부유식 풍력발전기 개발 현황 ... 28
  • 제 3 절 기술적·경제적 파급효과 ... 34
  • 1. 기술적 파급효과 ... 34
  • 2. 경제적 파급효과 ... 34
  • 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 37
  • 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 37
  • 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 38
  • 1. 1차년도 ... 38
  • 2. 2차년도 ... 38
  • 3. 3차년도 ... 39
  • 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 41
  • 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 41
  • 1. 고정식 풍력발전 동역학 시뮬레이션 프로그램 개발 ... 41
  • 가. 고정식 풍력발전 해석 프로그램 개요 ... 41
  • 나. 공기역학 해석 프로그램 ... 42
  • 1) 공탄성 해석 프로그램 (AeroDyn) ... 42
  • 2) Airfoil 공력 데어터 보정 프로그램 (AirfoilPrep) ... 46
  • 3) Wind 데이터 생성 프로그램 ... 47
  • 다. 구조동역학 해석 프로그램 (DAFUL) ... 48
  • 1) 다물체 동역학 ... 48
  • 2) 유연체 요소 ... 50
  • 라. 풍력발전 제어 ... 52
  • 1) 개요 ... 52
  • 2) 제어기의 설계 ... 55
  • 3) 제어기의 구현 ... 60
  • 마. WindHydro 검증 해석 - 고정식 ... 69
  • 1) 풍력발전기 모델 ... 69
  • 2) 해석 조건 ... 72
  • 3) 해석 결과 ... 73
  • 2. 부유식 풍력발전 동역학 시뮬레이션 프로그램 개발 ... 79
  • 가. WindHydro의 부유식 풍력발전 해석 프로그램 개요 ... 80
  • 나. 유체력 계산 프로그램 개발 ... 82
  • 1) 동유체력 계수 계산 프로그램 개발 (HDProp) ... 82
  • 2) 유체력 계산 계산 프로그램 개발 (HDFloat) ... 83
  • 다. 계류력 계산 프로그램 개발 (HDMoor) ... 84
  • 라. WindHydro 검증 해석 - 부유식 ... 86
  • 1) 부유식 풍력발전기 모델 ... 86
  • 2) 부유식 풍력발전기 해석 결과 ... 92
  • 3. 사용자 인터페이스 개발 (GUI) ... 101
  • 가. 개요 ... 101
  • 나. Preprocessor ... 107
  • 다. Post processor ... 117
  • 4. 부유식 풍력발전기 수조 모형 시험 ... 119
  • 가. 부유식 풍력발전기 축소모형 설계 및 제작 ... 119
  • 나. 모형시험 조건 및 측정방법 ... 121
  • 1) 모형시험 설계 ... 121
  • 2) 모형 시험 조건 ... 122
  • 다. 모형시험 결과 ... 126
  • 라. 해석결과와 비교 (RAO : Windhydro 해석 vs 모형시험) ... 128
  • 5. 운동저감 개념모델 개발 ... 129
  • 가. 부유체 형상 개념 설계 ... 129
  • 1) OC3-Hywind 부유체 디자인 분석 ... 129
  • 2) 운동 저감형 부유체 개념 설계 ... 131
  • 3) 시간영역 RAO 계산 ... 135
  • 나. 계류 위치 영향 분석 ... 137
  • 다. 수조 모형 시험 ... 139
  • 1) 축소모형 제작 ... 139
  • 2) 모형시험 설계 ... 141
  • 3) 모형시험 조건 ... 144
  • 4) 모형시험 결과 ... 147
  • 라. 동유체력 계측 시험 ... 153
  • 1) 시험체 제작 및 설정 ... 153
  • 2) 시험 set-up ... 156
  • 3) 시험 결과 분석 ... 159
  • 마. 운동성능 해석 ... 161
  • 바. 계류선의 동특성 영향 분석 ... 165
  • 6. 해상 풍력발전의 경제성 분석 ... 167
  • 가. 서론 ... 167
  • 나. 에너지 비용의 산출 ... 168
  • 다. 풍력터빈 구성품의 비용추정 ... 169
  • 라. 주변장치(balance of station) 설치 및 유지보수에 대한 비용추정 ... 172
  • 마. 연간 순에너지생산량(AEPnet)의 계산 ... 176
  • 바. 에너지 비용 산출 및 결과 분석 ... 179
  • 사. 부유식 해상풍력 발전설지의 support structure에 대한 비용 추정 ... 183
  • 7. Future Work ... 186
  • 가. 시뮬레이션 프로그램 추가 개발 ... 186
  • 나. 부유식 풍력발전기 모델 개발 ... 188
  • 다. 프로그램 정도 향상 및 상용화 계획 ... 189
  • 제 2 절 연구 개발 추진 체계 ... 190
  • 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 191

표/그림 (199)

연구자의 다른 보고서 :

참고문헌 (25)

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