JP2011180899A - 貯水池運用計画作成方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力部21により入力された入力データと、データ記録部22に記録されている貯水池の過去の降雨量、貯水位、流入量、放流量、発電使用量についての実績データに基づいて、予測データ作成部23において貯水池の貯水量の予測データを作成し、運用計画作成部24において予測データから貯水池の所定期間の運用計画を作成することで、年間運用計画の作成経験が少ない作業者等であっても効率的な運用計画を容易に作成することが可能になる。
【選択図】図2
Description
先行技術として、特許文献1には、貯水池の水位を目標水位の近傍に調節したり、計画的に上昇若しくは下降させたりすることが容易な貯水位制御装置が開示されている。また特許文献2には、所定期間における貯水池の貯水量と貯水池の年間計画貯水量から得られる1日あたりの平均貯水量、及び発電に使用する使用水量から発電時間を算出し、2週間程度の短期的な発電計画を作成して発電を行う水力発電計画作成方法及び水力発電計画作成装置が開示されている。
また、特許文献1は、現在の貯水池の水位や流入量から貯水池の水位が予め決められた目標水位となるように調整するようにしたものであり、貯水池の水量を効率的に運用することは何ら考慮していないという問題点があった。
本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、作業者の貯水池運用計画の経験の有無に関わらず、水力発電に使用する貯水池の運用計画を容易に作成可能な貯水池運用計画作成方法、及び装置を提供することを目的とする。
入力手段に入力された入力データと、データ記録手段に記録されている貯水池の過去の降雨量、貯水位、流入量、放流量、発電使用量等の実績データとに基づいて、貯水池の貯水量の予測データを作成し、この作成した予測データから貯水池の運用計画を作成することで、作業者の貯水池運用計画の経験の有無に関わらず、効率的な貯水池運用計画を容易に作成することが可能になる。
出力手段により作成した貯水池運用計画を画面上に出力したり、用紙上に出力したりすることで運用計画全体を容易に把握することが可能になる。
請求項3に記載の本発明は、前記入力データは、前記水力発電に使用する発電機の停止期間データであることを特徴とする。
入力データとして水力発電に使用する発電機の停止期間データを入力することで、発電機の停止期間、渇水期、梅雨、台風期を考慮した発電計画を作成できるので、効率的な貯水池の運用が可能になる。
入力手段により入力した入力データと、貯水池の過去の降雨量、貯水位、流入量、放流量、発電使用量等の実績データとに基づいて、貯水池の貯水量の予測データを作成し、この作成した予測データから貯水池の運用計画を作成するようにしたことで、作業者の貯水池運用計画の作成経験の有無に関わらず、効率的な運用計画を容易に作成することが可能になる。
出力手段により作成した運用計画を画面上に出力したり、或いは用紙上に出力したりできるので、運用計画全体を容易に把握することが可能になる。
請求項6に記載の本発明は、前記入力データは、前記水力発電に使用する発電機の停止期間データであることを特徴とする。
入力データとして水力発電に使用する発電機の停止期間データを入力することで、発電機の停止期間、渇水期、梅雨、台風期を考慮した発電計画を作成できるので、効率的な貯水池の運用が可能になる。
この図1に示す水力発電システムにおいて、ダムなどの貯水池1の貯水は、取水口2から水路3を介して水槽4に導入される。水槽4から発電所6には、鉄管5を介して圧力水が供給される。水力発電所6では、水槽4からの水の落下エネルギーにより、図示しない発電機の水車を回転させて発電を行う。水力発電所6において発電に使用された水は、河川7へ排水される。また水槽4と河川7との間には、水槽4の溢水を河川7に排水するための余水路8が設けられている。
図1に示す水力発電システムでは、発電システム全体の制御を行う制御所10において貯水池1の管理が行われている。例えば、貯水池1の貯水位や、雨量、貯水池1への流入量、河川7への放流量、発電使用水量等を貯水池データとして、制御所10の制御所システム11において管理するようにしていた。
しかしながら、従来、貯水池の年間運用計画を作成する装置は無く熟練した作業者が長年の経験に基づいて作成していたため、年間運用計画の作成経験の少ない作業者が運用計画を作成するのは困難であった。また、作業者によって運用計画にバラツキが発生する等の不具合があった。
そこで、本実施形態では作業者の経験の有無に関わらず、貯水池の年間運用計画を容易に作成することができる貯水池年間使用計画作成装置20を構成するようにしたものである。
この図2に示す貯水池年間使用計画作成装置20は、例えばパーソナルコンピュータ、キーボードやマウス等の入力装置、モニター装置、プリンター装置などにより構成され、パーソナルコンピュータは、機能ブロックとして入力部21、データ記録部22、予測データ作成部23、運用計画作成部24、出力部25等を備えている。
入力部21は、作業者が入力装置により入力操作を行ったときに、その入力操作に応じた入力データを取り込むようにされる。
データ記録部22は、例えばハードディスクにより構成され、制御所10の制御所システム11から伝送されてくる貯水池1の過去の貯水位、雨量、流入量、放流量、発電使用量等のデータが実績データとして保有(記録)されている。この実績データは、毎日制御システム11から伝送されてくる。なお、この実績データ伝送は、不具合により伝送されない場合でも、次の日の伝送で前日のデータも含め過去分も同時に取込を行う。
予測データ作成部23は、入力部21から入力された入力データと、データ記録部22に記録されている過去の実績データとに基づいて、貯水池1の貯水量を予測する際のベースとなる予測データの作成を行う。
運用計画作成部24は、予測データ作成部23において作成された予測データに基づいて貯水池1の年間運用計画を作成する。例えば、運用計画作成部24は、予測データに基づいて、日々の貯水量を算出し、その算出結果に基づいて運用計画(年間を通じた貯水量の予測カーブ)を作成する。
なお、ゲート放流とは、貯水池に設けられているゲートを開放して行う放流をいう。また、責任放流とは、下流の河川に農業用水、水道用水などの既得水利使用や、漁業、動植物の生息、塩害の防止等に支障が生じないように必要な量の水を常時義務的な放流をいう。
また、運用計画作成部24では、季節毎の条件や発電機の停止期間等を考慮して、貯水池1の運用計画を作成可能に構成されている。
出力部25は、予測データ作成部23において予測データを作成するための作成画面データや、運用計画作成部24において作成した運用計画画面データをモニター装置に出力可能に構成されている。これにより、モニター装置の画面上に予測データ作成画面や運用計画画面を表示するようにしている。
また出力部25は、運用計画作成部24において作成した運用計画データをプリンター装置に出力可能に構成されている。これにより、運用計画作成部24において作成した運用計画を用紙上に印刷出力することができるように構成されている。
この場合、CPUは、先ずステップS1として、入力部21から入力された入力データ、及び貯水池1の過去の降雨量、貯水位、流入量、放流量、発電使用量等に関する実績データとに基づいて、貯水池1の貯水量の予測データを作成する。
次にステップS2において、予測データから貯水池の所定期間の運用計画を演算により求める。そして、ステップS3において、所定期間における貯水池1の運用計画を出力する。これにより、年間運用計画の作成経験が少ない作業者等であっても効率的な運用計画を容易に作成することが可能になる。
図4は、本実施形態の貯水池年間使用計画作成装置において貯水池年間運用計画を作成するための貯水池運用計画メニュー画面の一例を示した図である。
図4に示す貯水池運用計画メニュー画面(以下、単に「メニュー画面」という)40には、貯水池を選択する貯水池選択領域41、一雨雨量検索ボタン42、平水流入・平年降水量検索ボタン43、一雨雨量−流出係数相関ボタン44、ポケット計算ボタン45、貯水量予測条件設定ボタン46、貯水量予測計算実行ボタン47、貯水量予測図ボタン48、作業件名ボタン49、終了ボタン50等が設けられている。
貯水池年間運用計画を作成するにあたって、作業者は先ずメニュー画面40の貯水池選択領域41の中から年間運用計画を作成する貯水池を選択する。なお、本実施形態では、貯水池として「×××」を選択した場合を例に挙げて説明する。
貯水池選択領域41において貯水池を選択した後は、メニュー画面40内の一雨雨量検索ボタン42をクリックする。一雨雨量検索ボタン42をクリックすると、一雨雨量の区切りを設定するための一雨雨量検索画面が表示される。
一雨雨量とは、雨の降り始めから降り終わりまでの雨量(ミリ)を表したものであり、図5に示す一雨雨量検索画面60では、入力領域61に「5」を入力することにより、一雨雨量の区切りを最大降水量の「5」%に設定する例が示されている。
この後、一雨雨量検索画面60の右下に設けられている計算実行ボタン62をクリックすることで、データ記録部22に記録されている過去の実績データに含まれる降水量のデータに基づいて、選択した貯水池の一雨雨量の個数(回数)やその雨量等の計算が実行される。計算実行後、終了ボタン63をクリックすると、図4に示したメニュー画面40に戻る。
次に作業者が図4に示す平水流入・平年降水量検索ボタン43をクリックすると貯水池に流入する平水流入量(平均流入量)、およびH1、H3、H5、L1、L3、L5流入量(H5とは流入の多い順から5番目のデータのことを示し、H1、H3も同じように流入の多い順から1番目、3番目である。L5とは流入の少ない順から5番目を示しL1、L3も同じように流入の少ない順かあら1番目、3番目である。)と平年降水量を設定するための画面が表示される。
この場合、作業者は、平水流入・平年降水量検索画面70に設けられている貯水池選択領域71に再度該当する貯水池(「×××」)を選択し、呼出ボタン72をクリックする。これにより、該当する貯水池の過去の降水量や流入量のデータがデータ記録部22から読み出される。
次に、平水流入量と平年降水量の計算を行う期間(対象年度)と、貯水池1に流入する水の流入条件を入力する。なお、ここでは貯水池に流入条件を、過去最小の流入量L1としている。この後、計算実行ボタン73をクリックすることで、過去最小の流入量と平年降水量の計算が実行される。計算実行後は、終了ボタン74をクリックすると、再び図4に示したメニュー画面40に戻る。
次に作業者が図4に示す一雨雨量−流出係数相関図ボタン44をクリックすると、貯水池の一雨雨量と流出量との相関関係を示すための画面が表示される。
この場合作業者は一雨雨量−流出係数相関図画面80に設けられている貯水池選択領域81に該当する貯水池を選択し、呼出ボタン82をクリックすることで、該当する貯水池の先に求めた一雨雨量のデータとその一雨雨量による出水量の実績データと、をデータ記録部22から読み出すようにしている。
流出係数の算出方法としては、例えば、流出係数(%)=(一雨雨量による出水量(m3/s)×86、400(sec)×100)÷(一雨雨量(mm)×流域面積km2×1000)により求めることができる。
次に、計算条件としてデータ検索期間、流域面積、一雨雨量の区分、無降水期間、一雨雨量の上限、下限、流出係数の上限、下限などを入力する。この後、計算実行ボタン84をクリックすることで、一雨雨量−流出係数相関図が表示される。この後、終了ボタン85をクリックすると、再び図4に示したメニュー画面40に戻る。
次に作業者が図4に示すポケット計算ボタン45をクリックするとポケット計算画面が表示される。
図8は一雨ポケットの計算画面の一例を示した図である。なお、ポケットとは、貯水池から溢水に至らない許容水量をいう。
図8に示す一雨ポケット計算画面90は、貯水池が放流に至ることの無い上限値を算出するための画面である。
この場合も作業者は、貯水池選択領域91に該当する貯水池を選択し、年度、ケースといった情報を選択或いは確認した後、呼出ボタン92をクリックする。
次に、設定条件の入力領域93に出水率、取水対応期間(3日間、5日間)のチェックボックス、想定流入量などの条件を選択して入力する。なお、ここでは、流入条件(想定流入量)として過去5番目に少ない流入量L5を入力している。
設定条件入力後は、設定ボタン94をクリックすることで条件の設定が終了する。この後、計算実行ボタン95をクリックすることで、貯水池1が放流に至ることの無い上限値が算出される。計算実行後は、貯水量遵守上限へ複写するための複写ボタン96及び貯水量参考上限へ複写するための複写ボタン97をクリックする。これにより、算出したポケットの上限値が年間運用計画の上限水位に反映される。
図9に示す下限ポケット計算画面100は、河川の責任放流量を所定期間(例えば1ヶ月)維持するための下限水位を算出する画面である。
この場合も作業者は、貯水池選択領域101に該当する貯水池を選択し、年度、ケースといった情報を選択、或いは確認した後、呼出ボタン102をクリックする。
次に、設定条件の入力領域103に想定流入量などの条件を選択して入力する。なお、ここでは、流入条件として過去最小の流入量L1を入力する。
設定条件入力後は、設定ボタン104をクリックした後、計算実行ボタン105をクリックする。これにより、河川の責任放流量が維持できる下限水位が算出される。計算実行ボタン105をクリック後、貯水量参考下限へ複写するための複写ボタン106をクリックする。これにより、算出したポケットの下限値が年間運用計画の下限水位に反映される。この後、終了ボタン107をクリックすると図4に示したメニュー画面40に戻る。
上記図5〜図9に示した入力操作を行うことで貯水池年間使用計画を作成するためのデータベースが完成する。
次に、作業者が図4に示す貯水量予測条件設定ボタン46をクリックすると第1の条件設定を入力(修正)するための貯水量予測条件設定画面が表示される。
図10に示す貯水量予測設定画面110では、第1の条件設定を入力(修正)するための画面であり、この場合、作業者は、貯水池選択領域111に該当する貯水池を選択し、年度、ケースといった情報を選択的に入力、或いは確認した後、呼出ボタン112をクリックする。
次に、条件設定領域の中から条件設定1の領域113をクリックすると、貯水量予測設定画面110内に修正画面114が表示され、必要があれば表示画面114に表示される貯水池の上限値及び下限値の修正を行う。修正後は更新ボタン115をクリックすることで、条件設定1の更新が行われる。
次に作業者が図11に示す貯水量予測設定画面110の条件設定2の領域116をクリックすると、貯水量予測設定画面110内に流入量、責任放流量、取水量上限、残流量が表示された表示画面117が表示され、作業者は実際に発電に使用する発電機の台数に応じて、取水量の上限値を入力する。この後、更新ボタン115をクリックすることで、条件設定2の更新が行われる。
次に作業者が図13に示す貯水量予測設定画面110の条件設定4の領域120をクリックすると、貯水量予測設定画面110内に取水量を入力する入力画面121が表示され、作業者は取水量を入力することができる。なお、この取水量は、図11に示した取水量設定より優先されるものである。
次に作業者が図14に示す計算実行ボタン130をクリックすると計算実行画面131が表示される。
この場合、作業者は、計算条件として、初期貯水量、最終貯水量、残流量、平水設定、流入量等を入力した後、計算実行ボタン132をクリックすると、貯水量の計算が実行される。
次に作業者が図15に示す予測図ボタン140をクリックすると貯水量予測図画面141が表示される。この場合、作業者が表示期間や表示区分のチェックボックス142をチェックした後、詳細表示ボタン143をクリックすると、貯水量予測計算結果の詳細情報が表示される。
このように本実施形態の貯水池年間運用計画作成装置20によれば、データ記録部22に記録されている貯水池の過去の降雨量、貯水位、流入量、放流量、発電使用量等に関する過去の実績データに基づいて、貯水池の貯水量の予測データを作成するようにしている。そして運用計画作成部24において、作成した予測データから貯水池の所定期間の運用計画を作成することで、作業者の年間運用計画の作成経験の有無に関わらず、所定期間における貯水池の効率的な運用計画を容易に作成することが可能になる。
また本実施形態の貯水池年間運用計画作成装置20では、年間貯水池の年間運用計画画面をモニター装置の画面上に表示したり、或いは用紙に印刷表示したりできるので、年間を通した運用計画を容易に把握することができる。
なお、本実施形態では、一年間の年間運用計画を作成する場合を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、例えば3ヶ月、6ヶ月といった一年以内の運用計画、或いは一年以上の運用計画なども作成可能であることは言うまでもない。
Claims (6)
- 水力発電に使用する貯水池の運用計画を作成する貯水池運用計画作成方法であって、
入力手段により入力された入力データと、データ記録手段に記録された前記貯水池の過去の降雨量、貯水位、流入量、放流量、発電使用量についての実績データに基づいて、前記貯水池の貯水量の予測データを作成する予測データ作成ステップと、
前記予測データから前記貯水池の所定期間の運用計画を作成する運用計画作成ステップと、を含むことを特徴する貯水池運用計画作成方法。 - 前記所定期間における前記貯水池の運用計画を出力する出力ステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の貯水池運用計画作成方法。
- 前記入力データは、前記水力発電に使用する発電機の停止期間データであることを特徴とする請求項1又は2に記載の貯水池運用計画作成方法。
- 水力発電に使用する貯水池の運用計画を作成する貯水池運用計画作成装置であって、
所定データを入力可能な入力手段と、
前記貯水池の過去の降雨量、貯水位、流入量、放流量、発電使用量についての実績データを記録したデータ記録手段と、
前記入力手段により入力された入力データと、前記データ記録手段に記録された実績データとに基づいて、前記貯水池の貯水量の予測データを作成する予測データ作成手段と、
前記予測データから前記貯水池の所定期間の運用計画を作成する運用計画作成手段と、
を備えたことを特徴とする貯水池運用計画作成装置。 - 前記所定期間における前記貯水池の運用計画を出力する出力手段を備えたことを特徴とする請求項4に記載の貯水池運用計画作成装置。
- 前記入力データは、前記水力発電に使用する発電機の停止期間データであることを特徴とする請求項4又は5に記載の貯水池運用計画作成装置。
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