JP2007120362A - Device for estimating generated energy - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、下水道施設の流路などに発電機を設置し、下水、雨水などを用いて発電する発電電力予測装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for predicting generated power by installing a generator in a flow path of a sewer facility and generating power using sewage, rainwater, or the like.
下水道施設では、下水道管渠から流入する雨水をポンプ場に導いて、河川へ排出したり、流入する汚水を下水処理場に導いて、適切な処理を行わせた後、河川などへ排出している。 In sewerage facilities, rainwater flowing in from sewer pipes is guided to a pumping station and discharged to a river, or inflowing sewage is guided to a sewage treatment plant and treated appropriately, and then discharged to a river. Yes.
ところで、近年、下水自体や下水処理によって発生する汚泥などをエネルギー源、資源として有効に活用する方法が種々、開発されている。例えば、汚泥消化による消化ガス、消却した汚泥を加工した煉瓦、タイルなどがある。 By the way, in recent years, various methods for effectively utilizing sewage itself and sludge generated by sewage treatment as energy sources and resources have been developed. For example, there are digestion gas from sludge digestion, bricks and tiles processed from extinct sludge.
また、下水を利用して発電を行う発電システムとしては、特開2003−247480号公報で開示された“発電システム”や、特開2002−212242号公報で開示された“発電装置”などがある。
しかしながら、このような特許文献で開示されている“発電システム”、“発電装置”では、下水流量などの変動などに応じて、発電量が変化してしまうことから、必要な電力量を確保できるかどうかが分からず、常に発電量を監視していなければならないという問題があった。 However, in the “power generation system” and “power generation device” disclosed in such patent documents, the power generation amount changes according to fluctuations in the sewage flow rate and the like, so that the necessary power amount can be secured. There was a problem that we were not sure whether or not we had to constantly monitor the amount of power generated.
また、このような下水を利用して発電を行う場合、どこに発電機を設置したら、最も安定して発電することができるかが分からないことから、下水のエネルギーを電気エネルギーに変換する効率を高くすることが難しいという問題があった。 In addition, when generating electricity using such sewage, it is not known where the generator can be installed to generate electricity most stably, so the efficiency of converting sewage energy into electrical energy is high. There was a problem that it was difficult to do.
本発明は上記の事情に鑑み、発電機を設置した地点に流入する将来の雨水流量、汚水流量を予測して、将来の発電電力量を予測し、発電電力量の管理を容易にすることができる発電電力予測装置を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, the present invention predicts the future rainwater flow rate and sewage flow rate that flows into the place where the generator is installed, predicts the future generated power amount, and facilitates the management of the generated power amount. An object of the present invention is to provide an apparatus for predicting generated power.
上記の目的を達成するために本発明は、請求項1では、処理対象地域内にある雨水管渠、または汚水管渠に発電機を配置し、雨水管渠を流れる雨水、または汚水管渠内を流れる汚水を利用して発電する発電システムにおける発電電力予測装置であって、処理対象地域内の各所に配置されたセンサにより収集された雨水、または汚水に関する情報をオンラインで取り込み、一定時間後までの雨水流量、または汚水流量を予測する流量予測部と、この流量予測部の予測結果を用いて、前記発電機の発電電力量を予測する発電電力量予測部とを備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in claim 1, a generator is disposed in a rainwater pipe basin or a sewage pipe basin in an area to be treated, and the rainwater flowing in the storm water basin or the sewage pipe basin flows. A device for predicting generated power in a power generation system that uses sewage to generate power, and it collects rainwater collected by sensors located at various locations in the processing target area, or information on sewage online, and rainwater after a certain period of time. A flow rate predicting unit that predicts a flow rate or a sewage flow rate and a generated power amount predicting unit that predicts the generated power amount of the generator using the prediction result of the flow rate predicting unit are provided.
また、請求項2では、処理対象地域内にある雨水管渠、または汚水管渠に発電機を配置し、雨水管渠を流れる雨水、または汚水管渠内を流れる汚水を利用して発電する発電システムにおける発電電力予測装置であって、天候情報、平日/休日、イベント有無のうち、少なくともいずれかの情報を取り込み、一定時間後までの汚水流量を予測する流量予測部と、この流量予測部の予測結果を用いて、前記発電機の発電電力量を予測する発電電力量予測部とを備えたことを特徴としている。 Further, in claim 2, in a power generation system in which a power generator is disposed in a rainwater pipe tub or a sewage pipe tub in a treatment target area, and power is generated using rainwater flowing in the storm water pipe tub or sewage flowing in the sewage pipe tub. A power generation prediction device that captures at least one of weather information, weekday / holiday, and presence / absence of an event, and predicts a sewage flow rate after a predetermined time, and a prediction result of the flow prediction unit And a generated power amount prediction unit for predicting the generated power amount of the generator.
さらに、請求項3では、処理対象地域内にある雨水管渠、または汚水管渠に発電機を配置し、雨水管渠を流れる雨水、または汚水管渠内を流れる汚水を利用して発電する発電システムにおける発電電力予測装置であって、オンラインで入力された情報、またはオフラインで入力された情報に基づき、雨水管渠内、または汚水管渠内の指定された地点、指定された時点での雨水流量、または汚水流量を推定する流量推定部と、この流量推定部の推定結果を用いて、指定された地点に発電機を配置したときの発電電力量を推定する発電電力量推定部とを備えたことを特徴としている。
Furthermore, in
本発明によれば、発電機を設置した地点に流入する将来の雨水流量、汚水流量を予測して、将来の発電電力量を予測し、発電電力量の管理を容易に行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the future rainwater flow volume and sewage flow volume which flow into the location which installed the generator can be estimated, future power generation amount can be estimated, and the power generation amount can be managed easily.
《第1実施形態》
図1は本発明による発電電力予測装置の第1実施形態としての発電システムを示す概略構成図である。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a power generation system as a first embodiment of a generated power prediction apparatus according to the present invention.
この図に示す発電システム1は、複数の発電機8と、複数の雨量計9と、複数の管渠内水位計10と、複数の管渠内流量計11と、入出力装置12と、発電電力予測装置としての演算装置14aとを備えている。
The power generation system 1 shown in this figure includes a plurality of generators 8, a plurality of rain gauges 9, a plurality of pipe water level gauges 10, a plurality of pipe pipe flow meters 11, an input /
発電機8は、各地に降った雨を取り込んで下流側にある中継ポンプ場2や最下流にあるポンプ場3などに導く雨水管渠4、および家庭などから排出される生活排水などの汚水を取り込んで下流側にある中継ポンプ場5や最下流にある下水処理場6などに導く汚水管渠7にそれぞれ設けられ、雨水管渠4内、汚水管渠7内を流れる雨水、汚水を利用して発電する。
The generator 8 takes in rain that has fallen in various places and takes in rainwater pipes 4 that lead to the downstream pumping station 2 and the
雨量計9は、雨水流入域、汚水取込み対象域内などの各所に配置され、降雨量を計測する。管渠内水位計10は、雨水管渠4内の各部、汚水管渠7内の各部に配置され、これら雨水管渠4内、汚水管渠7内を流れる雨水、汚水などの水位を測定する。管渠内流量計11は、雨水管渠4内、汚水管渠7内を流れる雨水、汚水などの流量を測定する。 Rain gauges 9 are arranged in various places such as a rainwater inflow area and a sewage intake target area, and measure rainfall. The in-pipe water level meter 10 is disposed in each part in the rain water pipe 4 and in each part in the sewage pipe 7, and measures the water level of rainwater, sewage, etc. flowing in the rain water pipe 4 and in the sewage pipe 7. The in-pipe flowmeter 11 measures the flow rate of rainwater, sewage, etc. flowing through the rainwater pipe 4 and the sewage pipe 7.
入出力装置12は、通信回線を介して、各雨量計9、各管渠内水位計10、各管渠内流量計11と通信し、各雨量計9から出力される雨量測定値(降雨量“R”)、各管渠内水位計10から出力される水位測定値(水位“Hb”、“Ha”)、各管渠内流量計11から出力される流量測定値(流量“Q”)などを取り込む。
The input /
発電電力予測装置としての演算装置14aは、図2に示すように、入出力装置12によって取り込まれた、各雨量計9、各管渠内水位計10、各管渠内流量計11からの降雨量“R”、水位“Hb”、“Ha”、流量“Q”に基づき、現時点から一定時間先まで、各雨水管渠4内に流入する雨水の流入量(雨水流入量)を予測する雨水流入量予測機能15を備えている。また、予め入力されている各雨水管渠4の土木データ、雨水流入量予測機能15の予測結果、雨水流入量予測機能15に取り込まれた水位“Hb”、“Ha”、流量“Q”などに基づき、現時点から一定時間先まで、各発電機8が設けられている各雨水管渠4内の雨水水位、雨水流量を予測する水位/流量予測機能16を備えている。さらに、水位/流量予測機能16の予測結果、各発電機8の特性データ(発電装置データ)に基づき、(1)式に示す演算を行い、現在から一定時間先まで、各発電機8の発電電力量“W”を予測する予測発電電力量演算機能17を備えている。
As shown in FIG. 2, the
そして、入出力装置12によって収集された降雨量“R”、水位“Hb”、“Ha”、流量“Q”、予め入力されている土木データなどに基づき、現時点から一定時間先までの雨水流入量、雨水水位、雨水流量を予測するとともに、次式に示す演算を行って、現時点から一定時間先までにおける各発電機8の発電電力量“W”を予測し、オペレータなどに提示する。
Based on the rainfall “R”, water level “Hb”, “Ha”, flow rate “Q”, and pre-input civil data collected by the input /
〔数1〕
W=9.8・Q・H・ηt・ηg・t …(1)
但し、W:発電機8の発電電力量[kW]
9.8:係数
Q:雨水流量[m3/s]
H:有効落差[m]
ηt:発電機8を構成している水車の効率
ηg:発電機8の効率
t:単位時間[h]
このように、第1実施形態によれば、各地に配置した各雨量計9、各管渠内水位計10、各管渠内流量計11からの出力に基づき、発電機8を設置した地点に流入する将来の雨水流量、汚水流量を予測して、将来の発電電力量“W”を予測し、発電電力量の管理を容易に行うことができる。
[Equation 1]
W = 9.8 · Q · H · ηt · ηg · t (1)
However, W: Electric power generation amount [kW] of the generator 8
9.8: Coefficient Q: Rainwater flow rate [m 3 / s]
H: Effective head [m]
ηt: Efficiency of the water turbine constituting the generator 8 ηg: Efficiency of the generator 8 t: Unit time [h]
Thus, according to 1st Embodiment, based on the output from each rain gauge 9, the water level meter 10 in each pipe, and the flow meter 11 in each pipe installed in each place, it is in the point where the generator 8 was installed. It is possible to predict the future rainwater flow rate and sewage flow rate that flows in, predict the future power generation amount “W”, and easily manage the power generation amount.
《第2実施形態》
図3は本発明による発電電力予測装置の第2実施形態の演算装置を示す概略構成図である。なお、発電システムの全体構成は、図1と同じである。
<< Second Embodiment >>
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an arithmetic unit of a second embodiment of the generated power prediction apparatus according to the present invention. The overall configuration of the power generation system is the same as in FIG.
第2実施形態では、雨量流入量予測して発電電力量を予測する演算装置14aに代えて、今後の汚水流入量を予測して、各発電機8の発電量を予測する演算装置14bを配置し、天候、平日/休日、イベントの有無などから、今後の汚水流入量を予測して、各発電機8の発電量を予測するようにしたことである。
In 2nd Embodiment, it replaces with the
演算装置14bは、図3に示すように、天候、平日/休日、イベントの有無などに基づき、現時点から一定時間先まで、各汚水管渠4内に流入する汚水の流入量(汚水流入量)を予測する汚水量予測機能18を備えている。また、予め入力されている各雨水管渠4の土木データ、汚水量予測機能18の予測結果、入出力装置12に取り込まれた発電機8の上流側汚水水位、発電機8の下流側汚水水位、汚水流量などに基づき、現時点から一定時間先まで、各発電機8が設けられている各汚水管渠7内の汚水水位、汚水流量を予測する水位/流量予測機能19を備えている。さらに、水位/流量予測機能19の予測結果、各発電機8の特性データ(発電装置データ)に基づき、予め設定されている演算を行い、現在から一定時間先まで、各発電機8の発電電力量を予測する予測発電電力量演算機能20を備えている。
As shown in FIG. 3, the
そして、天候、平日/休日、イベントの有無などに基づき、現時点から一定時間先まで、各汚水管渠7内に流入する汚水の流入量(汚水流入量)を予測する。また、この予測結果、入出力装置12によって収集された発電機8の上流側汚水水位、発電機8の下流側汚水水位、汚水流量などに基づき、現時点から一定時間先まで、各発電機8が設けられている各汚水管渠7内の汚水水位、汚水流量を予測する。その後、予め設定されている演算を行って、現時点から一定時間先までにおける各発電機8の発電電力量を予測し、オペレータなどに提示する。
Then, based on the weather, weekdays / holidays, presence / absence of events, etc., the inflow amount (sewage inflow amount) of sewage flowing into each sewage pipe 7 is predicted from the present time to a certain time ahead. In addition, based on the prediction result, each generator 8 from the present time to a certain time ahead based on the upstream sewage water level collected by the input /
このように、第2実施形態によれば、天候情報、平日/休日情報、イベント有無情報などに基づき、発電機8を設置した地点に流入する将来の汚水を予測して、将来の発電電力量を予測し、発電電力量の管理を容易に行うことができる。 Thus, according to the second embodiment, future sewage flowing into the place where the generator 8 is installed is predicted based on weather information, weekday / holiday information, event presence / absence information, etc. Thus, the amount of generated power can be easily managed.
《第3実施形態》
図4は本発明による発電システムの第3実施形態を示す概略構成図である。この図において、図1に示す各部と同じ部分には、対応する符号が付してある。
<< Third Embodiment >>
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of the power generation system according to the present invention. In this figure, the same parts as those shown in FIG.
この図に示す発電システム1が図1に示す発電システム1と異なる点は、各雨量計9、各管渠内水位計10、各管渠内流量計11から出力される降雨量“R”、水位“Hb”、“Ha”、流量“Q”をオンラインで取り込んで、各発電機8の発電量を予測する入出力装置12、LAN13、演算装置14aに代えて、オフライン、またはオンラインで入力された降雨量“R”、水位“Hb”、“Ha”、流量“Q”などに基づき、雨水管渠4、汚水管渠7のどこに発電機8を設置したら、どの程度の発電量を確保できるか演算し、ネットワーク22を介して、演算結果(サービス情報)を指定されたサービス提供先に送信する演算装置21を設け、発電機8の設置場所などの検討を容易にするようにしたことである。
The power generation system 1 shown in this figure is different from the power generation system 1 shown in FIG. 1 in that the rainfall amount “R” output from each rain gauge 9, each pipe water level meter 10, and each pipe water flow meter 11, The water levels “Hb”, “Ha”, and the flow rate “Q” are taken online, and are input offline or online instead of the input /
この際、演算装置21は、オンラインで入力された各情報、または端末装置などからオフラインで入力されたデータ、例えば1年分の降雨量データ(1時間単位、0.5mm単位のデータ)、発電機8の新たな設置場所などのデータに基づき、雨水流入量、発電機8の設置位置における、上流側の水位、下流側の水位、発電機8の設置位置における、流量などを推定し、発電量を求めるとともに、発電機8の発電電力量、発電機8の機器コスト、施工のし易さなどを総合的に示す発電機設置地点での発電指数を求め、サービス情報として、流域を管理する自治体、発電会社などに提供する。
At this time, the
このように、第3実施形態によれば、オンラインで入力された情報、またはオフラインで入力された情報に基づき、雨水管渠4内、または汚水管渠7内を流れる雨水の流量、または汚水の流量を推定して、雨水管渠4、または汚水管渠7の指定された地点に発電機8を設置したときの発電電力量とともに、コストパフォーマンスを数値化して表示することができる。 As described above, according to the third embodiment, the flow rate of rainwater flowing through the rainwater tub 4 or the sewage tube 7 or the flow rate of sewage based on the information input online or the information input offline. The cost performance can be quantified and displayed together with the amount of power generated when the generator 8 is installed at the designated point of the rainwater pipe 4 or the sewage pipe 7.
1:発電システム
2:中継ポンプ場
3:ポンプ場
4:雨水管渠
5:中継ポンプ場
6:下水処理場
7:汚水管渠
8:発電機
9:雨量計
10:管渠内水位計
11:管渠内流量計
12:入出力装置
13:LAN
14a、14b:演算装置(発電電力予測装置)
15:雨水流入量予測機能
16:水位/流量予測機能
17:予測発電電力量演算機能
18:汚水量予測機能
19:水位/流量予測機能
20:予測発電電力量演算機能
21:演算装置
22:ネットワーク
1: Power generation system 2: Relay pump station 3: Pump station 4: Rainwater pipe 5: Relay pump station 6: Sewage treatment plant 7: Sewage pipe 8: Generator 9: Rain gauge 10: In-pipe water level meter 11: Pipe Vent flow meter 12: I / O device 13: LAN
14a, 14b: Arithmetic device (generated power prediction device)
15: Rainwater inflow prediction function 16: Water level / flow rate prediction function 17: Predicted power generation amount calculation function 18: Sewage amount prediction function 19: Water level / flow rate prediction function 20: Predicted power generation amount calculation function 21: Computing device 22: Network
Claims (4)
処理対象地域内の各所に配置されたセンサにより収集された雨水、または汚水に関する情報をオンラインで取り込み、一定時間後までの雨水流量、または汚水流量を予測する流量予測部と、
この流量予測部の予測結果を用いて、前記発電機の発電電力量を予測する発電電力量予測部と、
を備えたことを特徴とする発電電力予測装置。 An apparatus for predicting generated power in a power generation system in which a power generator is installed in a rainwater pipe or a sewage pipe in a treatment target area, and power is generated using the rainwater flowing through the rainwater pipe or the sewage flowing through the sewage pipe. ,
A flow prediction unit that captures information on rainwater or sewage collected online by sensors located at various locations in the processing target area and predicts the stormwater flow or sewage flow until a certain time later,
Using the prediction result of the flow rate prediction unit, the generated power amount prediction unit that predicts the generated power amount of the generator,
A generated power prediction apparatus characterized by comprising:
天候情報、平日/休日、イベント有無のうち、少なくともいずれかの情報を取り込み、一定時間後までの汚水流量を予測する流量予測部と、
この流量予測部の予測結果を用いて、前記発電機の発電電力量を予測する発電電力量予測部と、
を備えたことを特徴とする発電電力予測装置。 An apparatus for predicting generated power in a power generation system in which a generator is disposed in a storm water pipe or a sewage pipe in a treatment target area, and power is generated using rain water flowing through the storm water pipe or sewage flowing through the sewage pipe. ,
A flow rate prediction unit that captures at least one of weather information, weekday / holiday, and event presence, and predicts the sewage flow rate after a certain time,
Using the prediction result of the flow rate prediction unit, the generated power amount prediction unit that predicts the generated power amount of the generator,
A generated power prediction apparatus characterized by comprising:
オンラインで入力された情報、またはオフラインで入力された情報に基づき、雨水管渠内、または汚水管渠内の指定された地点、指定された時点での雨水流量、または汚水流量を推定する流量推定部と、
この流量推定部の推定結果を用いて、指定された地点に発電機を配置したときの発電電力量を推定する発電電力量推定部と、
を備えたことを特徴とする発電電力予測装置。 An apparatus for predicting generated power in a power generation system in which a power generator is installed in a rainwater pipe or a sewage pipe in a treatment target area, and power is generated using the rainwater flowing through the rainwater pipe or the sewage flowing through the sewage pipe. ,
A flow estimator that estimates rainwater pipes at a specified point, rainwater flow rate at a specified point in time, or sewage flow rate based on information entered online or offline. When,
Using the estimation result of this flow rate estimation unit, a generated power amount estimation unit that estimates the generated power amount when a generator is placed at a specified point;
A generated power prediction apparatus characterized by comprising:
前記発電電力量推定部は、指定された地点の設置される発電機に関する情報に基づき、発電機のコストパフォーマンスを数値化した発電指数を算出する、
ことを特徴とする発電電力予測装置。 In the generated power prediction apparatus according to claim 3,
The generated power amount estimation unit calculates a power generation index obtained by quantifying the cost performance of the generator based on information on the generator installed at a designated point.
The generated electric power prediction apparatus characterized by the above-mentioned.
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