(57)【要約】【課題】  係留索の破断を速やかに検出可能な浮体式洋上風力発電装置及び浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法を提供する。【解決手段】  浮体式洋上風力発電装置１は、風を受けて回転するブレード４を有するロータ５、及びロータ５の回転エネルギーを用いて発電する発電機７を収容するナセル６を有する風力発電装置２を備え、風力発電装置２が水上に配置され、且つ係留索１６によって係留される浮体１５に設置される。風況情報、海況情報、及び風力発電装置２の稼働状況に基づき、浮体１５の状態を予測する状態予測部１０２、及び、状態予測部１０２により予測された予測状態と、浮体式洋上風力発電装置１に設置される状態検出部９により検出される状態情報とに基づき、係留索１６の破断を検出する係留索破断判断部１０３を備える。【選択図】  図２
2020002934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、風を受けて回転するブレードを有するロータと、前記ロータの回転エネルギーを用いて発電する発電機を収容するナセルと、を有する風力発電装置を備え、前記風力発電装置が水上に配置され、且つ係留索によって係留される浮体に設置されてなる浮体式洋上風力発電装置であって、
風況情報及び海況情報並びに前記風力発電装置の稼働状況に基づき、前記浮体の状態を予測する状態予測部と、
前記状態予測部により予測された予測状態と、前記浮体式洋上風力発電装置に設置される状態検出部により検出される状態情報とに基づき、前記係留索の破断を検出する係留索破断判断部と、を備えることを特徴とする浮体式洋上風力発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の浮体式洋上風力発電装置において、
前記係留索破断判断部は、前記状態情報が前記予測状態の正常範囲から外れている場合に前記係留索の破断を検出し、前記係留索の破断検出信号を出力することを特徴とする浮体式洋上風力発電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の浮体式洋上風力発電装置において、
前記状態情報は、前記浮体の位置及び傾斜角並びに水平面内の回転であるヨー回転のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする浮体式洋上風力発電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の浮体式洋上風力発電装置において、
前記状態検出部は前記ナセル内に設置され、
前記状態情報は、前記ナセルの位置及び傾斜角並びにヨー回転のうち少なくとも一つを含み、当該状態情報を前記浮体の状態情報とすることを特徴とする浮体式洋上風力発電装置。
【請求項５】
請求項３に記載の浮体式洋上風力発電装置において、
前記状態予測部は、前記風況情報及び海況情報並びに前記風力発電装置の稼働状況と前記浮体の状態を対応させた状態データベースを有し、
前記係留索破断判断部は、前記風力発電装置の正常運転時のデータに基づき前記状態データベースを更新することを特徴とする浮体式洋上風力発電装置。
【請求項６】
請求項５に記載の浮体式洋上風力発電装置において、
前記状態予測部は、前記浮体のヨー回転の正常範囲を決定し、
前記係留索破断判断部は、前記状態情報に含まれる浮体のヨー回転の値が前記正常範囲を超える場合、前記係留索の破断検出信号を出力することを特徴とする浮体式洋上風力発電装置。
【請求項７】
請求項５に記載の浮体式洋上風力発電装置において、
前記状態予測部は、前記浮体の傾斜角の正常範囲を決定し、
前記係留索破断判断部は、前記状態情報に含まれる浮体の傾斜角の値が前記正常範囲を超える場合、前記係留索の破断検出信号を出力することを特徴とする浮体式洋上風力発電装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の浮体式洋上風力発電装置において、
前記風況情報は、前記ナセルに設置される風向風速センサにより計測される風向及び／又は風速であって、
前記海況情報は、少なくとも、波情報及び潮流並びに潮汐流の情報のうちいずれか一つであることを特徴とする浮体式洋上風力発電装置。
【請求項９】
少なくとも、風を受けて回転するブレードを有するロータと、前記ロータの回転エネルギーを用いて発電する発電機を収容するナセルと、を有する風力発電装置を備え、前記風力発電装置が水上に配置され、且つ係留索によって係留される浮体に設置されてなる浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法であって、
風況情報及び海況情報並びに前記風力発電装置の稼働状況に基づき、前記浮体の状態を予測し、
前記予測された予測状態と、前記浮体式洋上風力発電装置に設置される状態検出部により検出される状態情報とに基づき、前記係留索の破断を検出することを特徴とする浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法において、
前記状態情報が前記予測状態の正常範囲から外れている場合に前記係留索の破断を検出し、前記係留索の破断検出信号を出力することを特徴とする浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法において、
前記状態情報は、前記浮体の位置及び傾斜角並びに水平面内の回転であるヨー回転のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法において、
前記風況情報及び海況情報並びに前記風力発電装置の稼働状況と前記浮体の状態を対応させた状態データベースを有し、
前記風力発電装置の正常運転時のデータに基づき前記状態データベースを更新することを特徴とする浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法において、
前記浮体のヨー回転の正常範囲を決定し、
前記状態情報に含まれる浮体のヨー回転の値が前記正常範囲を超える場合、前記係留索の破断検出信号を出力することを特徴とする浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法において、
前記浮体の傾斜角の正常範囲を決定し、
前記状態情報に含まれる浮体の傾斜角の値が前記正常範囲を超える場合、前記係留索の破断検出信号を出力することを特徴とする浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮体式洋上風力発電装置及び浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法に係り、特に浮体を係留させる係留索の切断（破断）を検出する機能を有する浮体式洋上風力発電装置及びその係留索破断検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の面から、二酸化炭素の排出による地球温暖化や、化石燃料の枯渇等が問題視されている。そこで、化石燃料を使用せず、また、二酸化炭素の排出を抑えられる発電装置として、風力や太陽光などの自然から得られる再生可能エネルギーを利用した発電装置が注目を浴びている。  
再生可能エネルギーを利用した発電装置の中では、太陽光発電装置が一般的であるが、日射によって直接的に出力が変化するため、出力変動が大きく、夜間は発電できない。それに対して風力発電装置は、風速や風向などの風況が安定した場所を選んで設置することで、昼夜を問わず比較的安定な発電が可能である。また、陸上よりも高風速で風況変化が少ない洋上に設置することも可能であるため、注目を集めている。
【０００３】
洋上に風力発電装置を設置する場合、海底に固定した基礎構造物上に設置する着床式と、浮体を海底に係留してその上に設置する浮体式がある。着床式は水深が深くなると建設コストが増大するため、水深の深い場所が多い地域では浮体式が有望視されている。  
浮体式の場合、複数の係留索によって位置を固定するようになっている。係留索が破断した場合には、浮体の位置が大幅に変化する可能性があるため、送電用の海底ケーブルが破断したり、ウインドファーム等の場合には周囲の構造物に衝突したりすることが考えられる。そこで、係留索が破断した場合には速やかに検出して対応する必要がある。
【０００４】
洋上構造物の係留索破断問題に対処すべく、例えば、特許文献１に記載される技術が提案されている。特許文献１では、複数の洋上構造物を係留する場合に、係留索の１つが破断した場合に他の洋上構造物と衝突しないように配置する洋上構造物の係留システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５６８５６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載される洋上構造物の係留システムでは、係留索の１つが破断した場合に他の洋上構造物と衝突しないように配置する旨が開示されるのみであり、そもそも係留索破断の検出に関しては何ら考慮されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、係留索の破断を速やかに検出可能な浮体式洋上風力発電装置及び浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る浮体式洋上風力発電装置は、少なくとも、風を受けて回転するブレードを有するロータと、前記ロータの回転エネルギーを用いて発電する発電機を収容するナセルと、を有する風力発電装置を備え、前記風力発電装置が水上に配置され、且つ係留索によって係留される浮体に設置されてなる浮体式洋上風力発電装置であって、風況情報及び海況情報並びに前記風力発電装置の稼働状況に基づき、前記浮体の状態を予測する状態予測部と、前記状態予測部により予測された予測状態と、前記浮体式洋上風力発電装置に設置される状態検出部により検出される状態情報とに基づき、前記係留索の破断を検出する係留索破断判断部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法は、少なくとも、風を受けて回転するブレードを有するロータと、前記ロータの回転エネルギーを用いて発電する発電機を収容するナセルと、を有する風力発電装置を備え、前記風力発電装置が水上に配置され、且つ係留索によって係留される浮体に設置されてなる浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法であって、風況情報及び海況情報並びに前記風力発電装置の稼働状況に基づき、前記浮体の状態を予測し、前記予測された予測状態と、前記浮体式洋上風力発電装置に設置される状態検出部により検出される状態情報とに基づき、前記係留索の破断を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、係留索の破断を速やかに検出可能な浮体式洋上風力発電装置及び浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法を提供することが可能となる。  
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例に係る実施例１の浮体式洋上風力発電装置の全体概略構成図である。
【図２】図１に示す制御装置に設けられる係留索破断検出部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】浮体の位置に関する正常範囲の例を示す概略図である。
【図４】浮体の風による移動方向と破断した係留索が逆方向の場合の浮体の位置の変化の例を示す概略図である。
【図５】浮体の風による移動方向と破断した係留索が同一方向の場合の浮体の位置の変化の例を示す概略図である。
【図６】係留索破断による浮体の傾斜角変化の例を示す概略図である。
【図７】係留索破断による浮体のヨー回転の変化の例を示す概略図である。
【図８】係留索破断検出の手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例に係る実施例１の浮体式洋上風力発電装置の全体概略構成図である。図１に示すように、浮体式洋上風力発電装置１は、多方向に延ばされた複数の係留索１６によって洋上の所定位置に係留されているスパー（円筒）型の浮体１５、及び浮体１５上に設置される風力発電装置２より構成される。  
風力発電装置２は、回転軸（図示せず）を有するハブ３、及び、ハブ３に取付けられた複数のブレード４とで構成される回転可能なロータ５を備えている。ロータ５は、図示しない回転軸を介してナセル６により回転可能に支持されており、ロータ５の回転力をナセル６内に収容される発電機７に伝達するよう構成されている。ブレード４が風を受けることでロータ５が回転し、ロータ５の回転力で発電機７を回転させて電力を発生させている。
【００１４】
ナセル６上には風向や風速を計測する風向風速センサ８が設置されており、ナセル６内にはナセル６の位置や方向、傾斜などを検出する状態検出部９が設置されている。また、発電機７内には、回転速度を検出するための回転速度センサ（図示せず）や、発電機７が出力する有効電力を計測する電力センサ（図示せず）なども設置されている。
【００１５】
また、風力発電装置２は、個々のブレード４毎に、風に対するブレード４の角度（ピッチ角）を調整するピッチ角調整装置１０を備えている。ピッチ角調整装置１０がブレード４のピッチ角を変更することによりブレード４の受ける風力（風量）を調整して、風に対するロータ５の回転エネルギーを変更するよう構成されている。これにより、広い風速領域において回転速度及び発電電力を制御することが可能となっている。
【００１６】
風力発電装置２は、ナセル６を回動可能に支持するタワー１１を備える。ナセル６の向きはヨー角と称され、風力発電装置２は、このナセル６の向き、すなわち、ロータ５の回転面の向きを制御するヨー角調整装置１２を備える。図１に示すように、ヨー角調整装置１２は、ナセル６の底面とタワー１１の先端部との間に配され、例えば、図示しない、少なくともアクチュエータ及び当該アクチュエータを駆動するモータより構成される。制御装置１４より信号線を介して出力されるヨー角目標値に基づき、ヨー角調整装置１２を構成するモータが回転しアクチュエータが所望量変位することで、所望のヨー角となるようナセル６が回動する。  
タワー１１は、ハブ３、ナセル６、及びヨー角調整装置１２を介してブレード４の荷重を支持するよう構成されており、浮体１５上に設置されている。また、タワー１１内には、波の方向及び強さを検出する波情報検出部１３を備えている。
【００１７】
浮体１５は、多方向に延ばされた複数の係留索１６によって洋上の所定位置に係留されている。なお、係留索１６に関しては本数や取付け位置、延伸方向等でさまざまなパターンが考えられる。本実施例においては、３本の係留索１６−１、１６−２及び１６−３が、浮体１５の海面下外周に等角度間隔に取付けられ、中心から外側に向かって真直ぐ延伸されているものとする。
【００１８】
また、風力発電装置２を構成する制御装置１４は、回転速度（ロータ回転速度）に基づきピッチ角調整装置１０を調整することで、風力発電装置２の発電電力やロータ５の回転速度を調整する。また、制御装置１４はヨー角調整装置１２を調整することで、ロータ５の風向に対する角度であるヨー角を調整し、風向が変化しても発電を継続することができる。
【００１９】
図１では、制御装置１４をナセル６及びタワー１１の外部に設置するように図示しているが、制御装置１４をナセル６またはタワー１１の内部に配置しても良く、風力発電装置２の外部の例えば浮体１５上或いは浮体１５の内部に制御装置１４を設置することも可能である。
【００２０】
図２は、図１に示す制御装置１４の内部に設けられた、係留索破断検出部の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、係留索破断検出部１０１は、状態予測部１０２及び係留索破断判断部１０３より構成される。状態予測部１０２及び係留索破断判断部１０３は、例えば、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などのプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置などの記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵなどのプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。なお、説明を解り易くするため、各機能ブロックに分割して示しているが、係留索破断検出部１０１の状態予測部１０２及び係留索破断判断部１０３を、１つの演算部としても良く、また、制御装置１４の他の機能ブロック（図示せず）と統合する構成としても良い。
【００２１】
状態予測部１０２は、風況情報、海況情報、及び風力発電装置２の稼働状況（運転情報）を入力し、状態予測部１０２内に設けられた状態データベース１０４からこれら入力値に対応した状態をピックアップして、予測状態として係留索破断判断部１０３へ出力する。
【００２２】
係留索破断判断部１０３は、状態予測部１０２から出力された予測状態と、ナセル６の状態検出部９で検出された状態情報とを比較し、状態の１つあるいは複数の値が予測状態許容値から外れた場合に、係留索破断と判断して係留索破断信号を出力する。また予測状態と実際の状態情報のずれの方向等から、破断した係留索を推定し、係留索破断信号に付加して出力する。状態検出部９ではナセル６の状態（ナセル６の位置や方向、傾斜など）を検出しているが、ナセル６と浮体１５はほぼ一体に動作するため、ナセル６の状態から浮体１５の状態の推定が十分に可能である。本実施例では、以下、状態検出部９で検出されたナセル６の状態を浮体１５の状態として説明する。
【００２３】
状態予測部１０２の状態データベース１０４は、運転開始前の実測値のない段階では、シミュレーションでの計算値若しくは他の場所での運転で蓄積されたデータを使用して作成する。運転開始後は、留索破断判断部１０３で、入力される状態情報及び予測状態の差分から、係留索の状態が正常であると判断した場合に、データ更新信号を出力して、状態データベース１０４のデータをその時点での状態情報で更新する。このようにして状態データベース１０４を実測の状態情報で更新することで、高精度な係留索破断検出が可能になる。
【００２４】
状態予測部１０２に入力される風況情報は、ナセル６の風向風速センサ８によって検出される風向や風速等の情報である。また、海況情報としては、タワー１１の波情報検出部１３によって検出される波情報に加え、潮流や潮汐流の情報が入力される。潮流や潮汐流は、季節や潮汐サイクルで変化するが、その変化は安定しているため、事前にテーブル化しておくことで対応可能である。
【００２５】
係留索破断判断部１０３は、状態予測部１０２から出力された予測状態と、状態検出部９で検出された状態情報を比較し、状態の１つあるいは複数の値の差分が所定の閾値以上になった場合に、係留索破断と判断する。判断に使用する状態情報としては、ナセル６の位置(設置中心位置からの変位)、傾斜角、及びヨー(水平面内)回転等である。なお、ヨー回転に関しては、浮体１５の回転によるものを対象とし、ヨー角調整装置１２による回転は含まない。  
浮体１５は、係留索１６によって移動を制限されているものの、完全に固定されているわけではない。従って、係留索破断が生じていない正常時でも浮体１５は、風や波等の外部からの力で位置、傾斜角、ヨー回転等の状態が変化する。様々な風況や海況、風力発電装置２の稼働状況（運転情報）を考慮すると、正常時でも浮体１５の状態はかなり広範囲に変化する。そこで、風況や海況、風力発電装置２の稼働状況（運転情報）で浮体１５の状態が変化する範囲を絞り込むことで、速やかに係留索破断を検出することが可能になる。
【００２６】
図３に、浮体１５の位置に関する正常範囲の例を示す。中心が設置基準位置であり、点線内は、全ての状況を含む場合の正常範囲であり、実線内は、風況や海況、風力発電装置２の稼働状況（運転情報）を限定した場合の正常範囲を示している。図３では、風力発電装置２の稼動状況（運転情報）に関し、発電停止、出力制限発電（制限出力発電）、及び最大発電の３つの場合を示しており、発電によって受ける風力が大きくなるほど、位置の変化は大きくなる。風況や海況、風力発電装置２の稼働状況（運転情報）を限定することで、大幅に正常範囲を絞り込むことができる。なお、この正常範囲を許容値として係留索破断の判断が可能であるが、誤検出を防ぐために正常範囲にマージンをかけて広げた範囲を許容値とすることも可能である。また、浮体１５の状態への影響としては、海況の影響は風況ほど強くないため、海況の入力を省略し、その分正常範囲を広げて対応することも可能である。なお、図３において実線にて示される正常範囲の求め方は、上述の状態データベース１０４の場合と同様に、運転開始前の実測値のない段階では、シミュレーションでの計算値若しくは他の場所での運転で蓄積されたデータを使用して正常範囲を求める。運転開始後は運転モードに応じた実績データに基づき正常範囲を求めれば良い。
【００２７】
浮体１５の係留索破断を検出する方法として一般的なのは、浮体１５の位置の変化を観測して、正常な範囲外への移動を検知することである。その場合、浮体１５の移動方向と破断した係留索１６との位置関係によっては、浮体１５の位置の変化が小さくなって係留索破断の検出が困難になる場合がある。図４に、浮体１５の風による移動方向と破断した係留索１６が逆方向の場合を、図５に、浮体１５の風による移動方向と破断した係留索１６が同一方向の場合を示す。図４及び図５共に、点線は係留索破断がない場合を示しており、実線は係留索１６−３が破断した場合を示している。図４のように、浮体１５の風向に沿った移動方向と破断した係留索１６−３とが逆方向の場合には、正常時に浮体１５の移動を抑制していた係留索１６−３の係留力が失われるために、浮体１５は大きく移動する。それに対して、図５の場合では、正常時に係留索１６−３の係留力は浮体１５の移動抑制にほとんど関与していないため、浮体１５はほとんど移動しない。従って、図５のような場合には、浮体１５の位置の変化による係留索破断検出は困難となる。そこで、そのような場合には、係留索破断によって状態が変化する浮体１５の傾斜角やヨー回転を利用することで、係留索破断検出を行う。ここで、浮体１５の位置の検出は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）により位置情報を取得することで実現される。なお、これに限らず、例えば、衛星写真等に基づき浮体１５の位置を検出する構成としても良い。
【００２８】
次に、係留索破断によって状態が変化する浮体１５の傾斜角やヨー回転を利用することによる係留索破断検出について説明する。  
図６は、係留索破断による浮体１５の傾斜角変化の例を示す概略図である。図６において、点線は係留索破断が生じていない場合を示しており、実線は係留索１６−３が破断した場合を示している。発電中は風力によって傾斜が生じているが、図６に示すように、係留索１６−３が破断すると傾斜を抑制する方向の係留力が失われるため、浮体１５の傾斜角が増大している。このような傾斜角の変化によって、係留索破断の検出が可能になる。
図７は、係留索破断による浮体１５のヨー回転の変化の例を示す概略図である。図７において、点線は係留索破断が生じていない場合を示しており、実線は係留索１６−３が破断した場合を示している。図７に示すように、ロータ５の向きと風向のずれであるヨー誤差によって回転力が生じ、浮体１５にヨー回転が発生している。係留索１６−３が破断するとヨー回転を抑制する方向の係留力が失われるため、浮体１５のヨー回転が増大している。このようなヨー回転の変化によって、係留索破断の検出が可能になる。
【００２９】
図８は、係留索破断検出の手順の一例を示すフローチャートである。  
図８に示すように、ステップＳ１１では、係留索破断検出部１０１を構成する状態予測部１０２が、最初に係留破断時の変化が大きく検出が容易な浮体１５の位置について正常範囲を決定する。  
ステップＳ１２では、係留索破断検出部１０１を構成する係留索破断判断部１０３が、状態予測部１０２から出力された予測状態と、状態検出部９で検出された状態情報を比較し、浮体１５の実際の位置が正常範囲内にあるかどうかを判断する。判断の結果、浮体１５の実際の位置が正常範囲内である場合には、ステップＳ１３へ進む。一方、判断の結果、浮体１５の実際の位置が正常範囲内でない場合には、ステップＳ１９へ進む。
【００３０】
ステップＳ１３では、係留索破断判断部１０３が、ヨー誤差及び風速を確認する。具体的には、係留索破断判断部１０３は、ナセル６の風向風速センサ８によって検出される風速を入力し確認すると共に、状態検出部９より入力されるナセル６の向きであるヨー角とヨー角目標値との差分であるヨー誤差を確認する。確認の結果、ヨー誤差及び風速の双方が大きな値を示す場合にはヨー回転での破断検出の可能性が高いため、ステップＳ１４へ進む。一方、確認の結果、ヨー誤差及び風速の双方が大きな値を示さない場合にはステップＳ１６へ進む。
【００３１】
ステップＳ１４では、状態予測部１０２が、ヨー回転の正常範囲を決定する。  
続いてステップＳ１５では、係留索破断判断部１０３が、実際のヨー回転の値が正常範囲内にあるかを判断する。具体的には、状態検出部９より入力されるヨー回転の値が、上述のステップＳ１４にて決定した正常範囲内か否かを判定する。判定の結果、ヨー回転が正常範囲内にある場合には、ステップＳ１６へ進む。一方、判定の結果、ヨー回転が正常範囲を超えている場合はステップＳ１９へ進む。
【００３２】
ステップＳ１６では、状態予測部１０２が、浮体１５の傾斜角の正常範囲を決定する。
続いてステップＳ１７では、係留索破断判断部１０３が、実際の傾斜角の値が正常範囲内にあるかを判断する。具体的には、状態検出部９より入力される傾斜角の値が、上述のステップＳ１６にて決定した正常範囲内か否かを判定する。判定の結果、傾斜角の値が正常範囲内にある場合には、ステップＳ１８へ進む。一方、判定の結果、傾斜角の値が正常範囲を超えている場合はステップＳ１９へ進む。
【００３３】
ステップＳ１８では、係留索破断判断部１０３が、風況、海況、運転状況及び浮体１５の位置、ヨー回転、傾斜角の値から状態データベース１０４を更新し、係留索破断検出を終了する。  
ステップＳ１９では、係留索破断判断部１０３が、風況、海況、運転状況及び浮体１５の位置、ヨー回転、傾斜角の値から破断係留索を推定して、破断係留信号と共に出力し、係留索破断検出を終了する。以上のように、係留索破断検出の可能性の高い値から確認することにより、効率よく係留索破断の検出ができる。  
なお、上述のステップＳ１４及びステップＳ１５がヨー回転での係留索破断検出処理であり、ステップＳ１６及びステップＳ１７が傾斜角での係留索破断検出処理である。
【００３４】
係留索破断による浮体１５の傾斜角やヨー回転の変化は、浮体１５の位置の変化ほど大きくはないが、破断した係留索の位置にかかわらず安定して発生する。従って、これらを組み合わせることにより、係留索破断の位置にかかわらず、速やかかつ高精度に係留索破断の検出が可能になる。また、係留索破断時の浮体１５の位置や傾斜角の変化の大きさや方向（ヨー回転）によって、破断した係留索１６を推定することができる。
【００３５】
本実施例では、係留索破断検出部１０１を制御装置１４内に設置しているが、これは係留索破断検出時に、風力発電装置２を係留索破断に対応した動作に移行させる場合には有利である。ただし、係留索破断検出部１０１を制御装置１４の外に設置することも可能であり、風力発電装置２からの状態や稼働状況を受信可能な外部のモニタ等によって、オフラインで係留索破断を判断するようにしても良い。  
また、本実施例では、状態予測部１０２での状態予測を、状態データベース１０４によって行っているが、これに代えて状態予測部１０２内に浮体式洋上風力発電装置１のモデルを構成し、演算によって決定するようにしても良い。  
さらに、本実施例では、状態検出部９をナセル６内に設置しているが、これは浮体１５と一体に動作する部分であれば他の場所でも良く、タワー１１や浮体１５内でも構わない。また、波情報検出部１３についても、タワー１１以外の例えばナセル６や浮体１５内に設置することも可能である。  
なお、上述の実施例では、浮体１５の形状が、スパー（円筒）型である場合を例とし説明したがこれらに限られるものではない。例えば、浮体の形状をセミサブ型などの複雑な浮体構造としても良い。
【００３６】
以上の通り本実施例によれば、係留索の破断を速やかに検出可能な浮体式洋上風力発電装置及び浮体式洋上風力発電装置の係留索破断検出方法を提供することが可能となる。  
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３７】
１…浮体式洋上風力発電装置
２…風力発電装置
３…ハブ
４…ブレード
５…ロータ
６…ナセル
７…発電機
８…風向風速センサ
９…状態検出部
１０…ピッチ角調整装置
１１…タワー
１２…ヨー角調整装置
１３…波情報検出部
１４…制御装置
１５…浮体
１６，１６−１，１６−２，１６−３…係留索
１０１…係留索破断検出部
１０２…状態予測部
１０３…係留索破断判断部
１０４…状態データベース
【図１】
2020002934.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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