JP2012257412A - 発電制御装置および発電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】調整不足によるダム放流（電力変換できない水）を抑制し、電力変換量の向上を図ること。
【解決手段】ダム１２０へ流入する水量が増加すると判断した場合に、増加分の水がダム１２０への流入を開始する第１の時間を算出し、算出した第１の時間およびダム１２０に関する情報に基づいて、現在のダム１２０の水位を当該ダム１２０の水位を所定の目標水位にするために、現在のダム１２０の水量から減じる水量である調整水量を算出し、算出した調整水量および水車発電機１３１に関する情報に基づいて、現在から第１の時間が経過するまでに、水車発電機１３１が現在の発電量に加えて調整水量分を発電するために要する当該水車発電機１３１の取水量である調整取水量を算出し、算出した調整取水量に関する情報を出力する発電制御装置１１０を構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、ダムに貯留された水を用いて発電する水車発電機を制御する発電制御装置および発電制御方法に関する。

水力発電は、ダムに貯留した水を用いて、当該ダムから落下する水のエネルギーにより水車を回転させることにより発電をおこなう。発電機の出力は、ダムに最大取水量の水が貯留されている状態において発電をおこなった場合に最大出力となる。このような水力発電をおこなう発電所においては、基本的に、ダムへ流入する水の全量を発電機における発電により電力に変換できない場合に、すぐに電力へ変換できない分の水を一時貯留（貯水）する。

ダムにおける貯水量があらかじめ定められた規定量を超える場合、当該ダムに貯留された水の一部を、発電に用いることなく放流（ダム放流）することがある。ダムの運用に際しては、このようなダム放流をおこなわず、ダムに貯留した水の全量を発電に用いることが望ましい。

このため、たとえば、降雨時や融雪時などのように、ダムへ流入する水量があらかじめ定められた最大取水量以上となる可能性がある場合は、降雨や融雪に起因して増加した流量分の水がダムに到達する前に当該ダムの水位を発電機の運転が可能な限界水位（目標ダム水位）まで下げ、増加した流量分の水の貯留に備える。

ダム放流は、ダムの水位を目標ダム水位まで下げたにもかかわらず、ダムの水位がダム放流をおこなわなくてはならない水位（ダム放流水位）となった場合におこなわれる。ダム放流水位は、ダムに最大取水量の水が貯留されている状態における水位よりも高く設定されている。すなわち、ダム放流水位となるまで水を貯留した状態のダムにおいては、最大取水量以上の水が貯留されている。

従来、ダムへ流入する水量の増加が予想される場合は、たとえば、ダムへ流入する水の増加量や当該増加分の水がダムへ流入するまでに要する時間（ダム到着所要時間）などの予測値を算出し、算出した予測値に基づいて発電機の出力調整をおこなってダムの水位を下げることによりダム放流を抑制するようにしていた。このような出力調整にかかる予測値の算出に際しては、作業者が、降雨量・河川水位や地面の乾燥状況などを加味しつつ、経験と勘で総合的に判断していた。

このため、作業者の経験が浅い場合、判断を迷ったり判断を誤ったりして、ダム運用の効率を低下させることがあった。具体的には、たとえば、増加分の水がダムに到達するまでにダム水位を十分に下げることができずに、本来電力量へ変換できる水をダム放流することにより、ダム運用の効率を低下させることがあった。また、具体的には、たとえば、増加分の水がダムに到達する前にダム水位が目標ダム水位よりも低くなってしまい、発電機を停止することにより、ダム運用の効率を低下させることがあった。

発電機を停止した場合、発電機を停止した状態でダム水位やダムへの流入増加を監視して、発電機の運転を再開する判断をしなくてはならない。発電機を停止した状態における監視や判断は、発電機を運転している状態における監視や判断よりも難しく、当該監視や判断を誤った場合は不用意にダム水位を上昇させてしまうこととなる。このような場合、調整不良によりダム放流をおこなったり、ダム放流の開始を早めたりすることとなり、ダム運用の効率を一層低下させることがあった。

上記の不具合を解決する方法として、従来、具体的には、たとえば、ダム流域（ダム上流）降雨量から流入増加分を予測し、これをダム水位換算して現在ダム水位からの水位変化分を発電制御するようにした技術があった（たとえば、下記特許文献１を参照。）。また、従来、具体的には、たとえば、日単位でのダム水位目標調整が可能なダムにおいて、ダム地点情報により流入予測し，目標設定したダム水位となるようダム水位変化量により発電制御するようにした技術があった（たとえば、下記特許文献２を参照。）。

また、従来、具体的には、たとえば、降雨量とダム水位より流入予測を行うようにした技術があった（たとえば、下記特許文献３を参照。）。また、従来、具体的には、たとえば、予想流入量に対してダム放流ゲートを自動制御するようにした技術があった（たとえば、下記特許文献４を参照。）。

特開昭５７−１４６０６５号公報 特開昭６０−２３７５１１号公報 特開平１０−３０５４６号公報 特開２００５−１８０１３３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された従来の技術は、流入増加分のダム到着前にダム水位を下げる発電制御機能がなく、ダム放流を効果的に抑制することができないという問題があった。また、上述した特許文献１に記載された従来の技術は、融雪による流入増加による水位上昇に対応することができず、ダム放流を効果的に抑制することができず、ダムの運用にかかる十分な効率化が難しいという問題があった。

また、上述した特許文献２に記載された従来の技術は、日単位でのダム水位目標調整が可能なダムよりも貯水能力が低い低容量ダムでは、ダムの水位変化量により調整することは遅れ調整となるため、ダム放流を効果的に抑制することができず、ダムの運用にかかる十分な効率化が難しいという問題があった。

また、上述した特許文献３および特許文献４に記載された従来の技術は、貯水能力が低い低容量ダムでは、流入増加分がダムに到着する前にダム水位を下げることができず、流入増加分がダムに到着する前に貯水容量を確保することができないために遅れ調整となり、ダム放流を効果的に抑制することができず、ダムの運用にかかる十分な効率化が難しいという問題があった。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、調整不足によるダム放流を抑制し、電力変換量の向上を図ることができる発電制御装置および発電制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる発電制御装置は、水車発電機の発電に用いる水を貯留するダムより上流の観測地点に関する情報を取得する観測情報取得手段と、前記観測情報取得手段が取得した情報に基づいて、前記ダムへ流入する水量が増加するか否かを判断する増加判断手段と、前記増加判断手段が増加すると判断した場合に、前記観測情報取得手段が取得した情報に基づいて、増加分の水が前記ダムへの流入を開始する第１の時間を算出する第１の時間算出手段と、前記ダムに関する情報を取得するダム情報取得手段と、前記第１の時間算出手段が算出した第１の時間および前記ダム情報取得手段が取得した情報に基づいて、現在の前記ダムの水量を当該ダムの水位を所定の目標水位にするために、現在の前記ダムの水量から減じる水量（以下「調整水量」という）を算出する調整水量算出手段と、前記水車発電機に関する情報を取得する発電情報取得手段と、前記調整水量算出手段が算出した調整水量および前記発電情報取得手段が取得した情報に基づいて、現在から前記第１の時間が経過するまでに、前記水車発電機が現在の発電量に加えて前記調整水量分を発電するために要する当該水車発電機の取水量（以下「調整取水量」という）を算出する取水量算出手段と、前記取水量算出手段が算出した調整取水量に関する情報を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる発電制御装置は、上記の発明において、前記観測情報取得手段が取得した情報に基づいて、時間経過ごとの前記ダムへの流入量（以下「流入変化量」という）を算出する変化量算出手段と、前記変化量算出手段が算出した流入変化量に基づいて、前記流入量が前記水車発電機の最大取水量に一致する第２の時間を算出する第２の時間算出手段と、前記第１の時間算出手段が算出した第１の時間および前記第２の時間算出手段が算出した第２の時間に基づいて、前記第１の時間から前記第２の時間までの間における、前記調整取水量での発電に用いる水量と前記ダムへ流入する水量との差分となる水量（以下「差分水量」という）を算出する差分水量算出手段と、を備え、前記取水量算出手段が、前記差分水量算出手段が算出した差分水量に基づいて、現在から前記第２の時間までの間に、前記調整水量と前記差分水量とを合計した水量を用いて発電するための調整取水量を算出することを特徴とする。

また、この発明にかかる発電制御装置は、上記の発明において、前記水車発電機の最大取水量と当該水車発電機の現在の取水量との差分となる水量（以下「差分取水量」という）を算出する差分取水量算出手段と、前記取水量算出手段が算出した調整取水量および前記差分取水量算出手段が算出した差分取水量に基づいて、当該調整取水量と現在の取水量との差分が当該差分取水量よりも大きいか否かを判断する取水量判断手段と、を備え、前記出力手段が、前記取水量判断手段の判断結果に基づいて、前記調整取水量と現在の取水量との差分が前記差分取水量よりも大きい場合に、前記水車発電機に対して当該水車発電機の取水量を前記最大取水量とする指示を出力することを特徴とする。

また、この発明にかかる発電制御装置は、上記の発明において、前記差分取水量算出手段が算出した差分取水量が所定の閾値よりも小さいか否かを判断する差分判断手段を備え、前記第１の時間算出手段が、前記差分判断手段の判断結果に基づいて、前記差分取水量が所定の閾値よりも小さい場合に、前記第１の時間を算出することを特徴とする。

また、この発明にかかる発電制御装置は、上記の発明において、前記取水量判断手段の判断結果に基づいて、前記調整取水量と現在の取水量との差分が前記差分取水量よりも小さい場合に、前記水車発電機の運転スケジュールの調整にかかる演算をおこなう調整手段を備え、前記出力手段が、前記水車発電機に対して前記調整手段による演算結果を出力することを特徴とする。

また、この発明にかかる発電制御装置は、上記の発明において、前記観測情報取得手段が、前記観測地点の降雨量、当該観測地点の積雪深および当該観測地点の気温、当該観測地点の河川流速、当該観測地点の河川水位のすくなくとも一つに関する情報を取得することを特徴とする。

また、この発明にかかる発電制御装置は、上記の発明において、前記観測情報取得手段が、過去から現在までの前記観測地点に関する情報を取得することを特徴とする。

また、この発明にかかる発電制御装置は、上記の発明において、前記ダム情報取得手段が、過去から現在までの前記ダムに関する情報を取得することを特徴とする。

また、この発明にかかる発電制御装置は、上記の発明において、前記発電情報取得手段が、過去から現在までの前記水車発電機に関する情報を取得することを特徴とする。

また、この発明にかかる発電制御方法は、水車発電機の発電に用いる水を貯留するダムより上流の観測地点に関する情報を取得する観測情報取得工程と、前記観測情報取得工程が取得した情報に基づいて、前記ダムへ流入する水量が増加するか否かを判断する増加判断工程と、前記増加判断工程が増加すると判断した場合に、前記観測情報取得工程が取得した情報に基づいて、増加分の水が前記ダムへの流入を開始する第１の時間を算出する第１の時間算出工程と、前記ダムに関する情報を取得するダム情報取得工程と、前記第１の時間算出工程が算出した第１の時間および前記ダム情報取得工程が取得した情報に基づいて、現在の前記ダムの水量を当該ダムの水位を所定の目標水位にするために、現在の前記ダムの水量から減じる水量（以下「調整水量」という）を算出する調整水量算出工程と、前記水車発電機に関する情報を取得する発電情報取得工程と、前記調整水量算出工程が算出した調整水量および前記発電情報取得工程が取得した情報に基づいて、現在から前記第１の時間が経過するまでに、前記水車発電機が現在の発電量に加えて前記調整水量分を発電するために要する当該水車発電機の取水量（以下「調整取水量」という）を算出する取水量算出工程と、前記取水量算出工程が算出した調整取水量に関する情報を出力する出力工程と、を含んだことを特徴とする。

この発明にかかる発電制御装置および発電制御方法によれば、調整不足によるダム放流（電力変換できない水の発生）を抑制し、電力変換量の向上を図ることができるという効果を奏する。

この発明にかかる実施の形態の発電制御システムのシステム構成を示す説明図である。 この発明にかかる実施の形態の発電制御装置のハードウエア構成を示す説明図である。 この発明にかかる実施の形態の発電制御装置の機能的構成を示す説明図である。 ダム放流を説明する模式図（その１）である。 ダム放流を説明する模式図（その２）である。 この発明にかかる実施の形態の発電制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 この発明にかかる実施の形態の発電制御システムを構成する各部の位置関係および各部が取得する情報を示す説明図である。 時間経過にともなうダムへの流入量の変化の予測値を示すグラフである。 時間経過にともなうダム水位の変化を示すグラフである。 目標取水カーブを示す説明図である。 時間経過にともなう発電量の変化を示すグラフである。 この発明にかかる実施の形態の方法により発電制御をおこなった場合のダム水位の変化を示す説明図（その１）である。 この発明にかかる実施の形態の方法により発電制御をおこなった場合のダム水位の変化を示す説明図（その２）である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる発電制御装置および発電制御方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

まず、この発明にかかる実施の形態の発電制御システムのシステム構成について説明する。図１は、この発明にかかる実施の形態の発電制御システムのシステム構成を示す説明図である。図１において、この発明にかかる実施の形態の発電制御システム１００は、発電制御装置１１０を備えている。発電制御装置１１０は、制御所１１０ａに設置され、水力発電所における発電（水力発電）に用いる水を貯留するダム（小容量ダム）１２０に貯留された水を用いて発電する水車発電機１３１の制御にかかる各種の演算処理をおこなう。

水力発電所１３０は、ダム１２０に貯留した水が落下する際の力を利用して、水車発電機１３１と直結した水車を回転させることによって発電をおこなう。この実施の形態において、水力発電所１３０は、たとえば、ダム式あるいはダム水路式などの発電方式により発電をおこなう。発電には、ペルトン水車、カプラン水車、フランシス水車、バルブ水車など公知の各種の水車を用いることができる。各種の水車については、公知の技術を用いて容易に実現可能であるため説明を省略する。

水力発電所１３０には、水車発電機１３１に加えて、発電機制御装置１３２と発電機計測装置１３３とが設置されている。発電機制御装置１３２は、あらかじめ設定された運転スケジュール情報や発電制御装置１１０から出力される情報などに基づいて、水車発電機１３１を駆動制御する。

発電機計測装置１３３は、水車発電機１３１の発電に関する各種の値を測定（計測）する。また、発電機計測装置１３３は、計測した発電に関する各種の値に関する情報（以下「発電情報」という）を、発電制御装置１１０へ出力する。発電情報は、水車発電機１３１の発電に関する情報であって、たとえば、水車発電機１３１の取水量や水車発電機１３１の発電量を測定することによって取得することができる。

発電制御装置１１０は、計算装置１１１と、データ中継装置１１２と、制御装置１１３と、監視制御卓１１４と、データベース１１５と、を備えている。発電制御装置１１０は、たとえば、汎用的なパーソナルコンピュータなどのコンピュータ装置によって実現することができる。

この実施の形態において、発電制御システム１００におけるデータ中継装置１１２、計算装置１１１、制御装置１１３、監視制御卓１１４およびデータベース１１５は、単一のコンピュータ装置によって実現することができる。あるいは、発電制御システム１００におけるデータ中継装置１１２、計算装置１１１、制御装置１１３、監視制御卓１１４およびデータベース１１５は、一部あるいはすべてが、独立した別々のコンピュータ装置によって実現されるものであってもよい。

データ中継装置１１２は、発電機計測装置１３３と計算装置１１１との間における通信をつかさどる。また、データ中継装置１１２は、地点情報測定装置１４１と計算装置１１１との間における通信をつかさどる。また、データ中継装置１１２は、ダム情報測定装置１２１と計算装置１１１との間における通信をつかさどる。データ中継装置１１２は、発電機計測装置１３３、地点情報測定装置１４１、ダム情報測定装置１２１から出力された情報を受信し、受信した情報を計算装置１１１に出力する。

地点情報測定装置１４１は、ダム１２０が建設された河川沿岸であって当該ダム１２０よりも上流側の任意の観測地点（観測所。図１における符号１４０を参照）における地点情報を取得し、取得した地点情報を発電制御装置１１０へ出力する。河川沿岸の観測地点は、河川沿いの陸地上に設けることができる。あるいは、河川沿岸の観測地点は、陸地近傍の水中あるいは水面上に設けられていてもよい。

地点情報測定装置１４１は、所定時間ごとに、観測地点における地点情報を測定する。具体的には、たとえば、１０分ごと、２時間ごと、１日ごとなどのように、前回地点情報を測定してから任意の時間が経過するごとに地点情報を測定することができる。あるいは、地点情報測定装置１４１は、常時連続して、観測地点における地点情報を測定してもよい。

地点情報の取得は、たとえば、観測地点における降雨量を測定したり、観測地点における河川の流速（河川流速）を測定したり、観測地点における河川の水位（河川水位）を測定したりすることによって実現することができる。この場合、発電制御装置１１０は、たとえば、観測地点における降雨量に関する情報、観測地点となる河川の流速（河川流速）に関する情報、観測地点の河川の水位（河川水位）に関する情報などを地点情報として取得する。

また、地点情報の取得は、たとえば、観測地点における気温を測定したり、観測地点における積雪深を測定したりすることによって実現することができる。この場合、発電制御装置１１０は、たとえば、観測地点における気温に関する情報や、観測地点における積雪深に関する情報などを地点情報として取得する。

降雨量、河川流速、河川水位、気温、積雪深などは、公知の各種の技術を用いて容易に測定することができる。降雨量、河川流速、河川水位、気温、積雪深の測定方法および当該測定に用いる装置などについては、公知の各種の技術を用いて容易に実現可能であるため説明を省略する。

ダム情報測定装置１２１は、ダム１２０の近傍あるいはダム１２０における所定の位置に設けられ、ダム１２０に関するダム情報を取得し、取得したダム情報を発電制御装置１１０に出力する。ダム情報は、ダム１２０に関する情報であって、気象（天気）などダム１２０の周辺環境の変化や水車発電機１３１における発電量（取水量）の変化などにともなって変動する。

ダム情報の取得は、たとえば、ダム情報を取得する時点においてダム１２０に流入している水の量（現在流入量）を測定したり、ダム１２０の水位（ダム水位）を測定したりすることによって実現することができる。この場合、発電制御装置１１０は、たとえば、ダム情報を取得する時点においてダム１２０に流入している水の量（現在流入量）に関する情報や、ダム１２０の水位（ダム水位）に関する情報などをダム情報として取得する。

また、ダム情報の取得は、たとえば、ダム情報を取得する時点におけるダム１２０の周辺の気象（天気）を測定することによって実現されるものであってもよい。この場合、具体的には、たとえば、ダム１２０への降雨量を測定することによってダム情報を取得することができる。そして、この場合、発電制御装置１１０は、たとえば、ダム１２０への降雨量に関する情報をダム情報として取得する。

ダム１２０に流入している水の量（現在流入量）、ダム１２０の水位（ダム水位）、降雨量などのダム１２０周辺の気象（天気）などは、公知の各種の技術を用いて容易に測定することができる。ダム１２０に流入している水の量（現在流入量）、ダム１２０の水位（ダム水位）、降雨量などのダム１２０周辺の気象（天気）の測定方法および当該測定に用いる装置などについては、公知の各種の技術を用いて容易に実現可能であるため説明を省略する。また、発電制御装置１１０は、発電機計測装置１３３から出力された、水車発電機１３１の取水量に関する情報や水車発電機１３１の発電量に関する情報などの発電情報を取得する。

計算装置１１１は、データ中継装置１１２を介して取得した各種の情報やデータベース１１５が記憶する情報に基づいて、水車発電機１３１の制御にかかる演算をおこなう。水車発電機１３１の制御にかかる演算については、説明を後述する。また、計算装置１１１は、水車発電機１３１の制御にかかる演算の結果（計算結果）に関する情報を、データベース１１５および制御装置１１３に出力する。

監視制御卓１１４は、発電所の作業員などによる入力操作を受け付けるキーボードなどの入力デバイスや、計算装置１１１や制御装置１１３から出力された情報に基づく情報を表示するディスプレイなどの表示デバイスを備える。監視制御卓１１４は、たとえば、ダム１２０の目標水位に関する情報や、水車発電機１３１の最大出力値に関する情報の入力を受け付ける。監視制御卓１１４は、入力デバイスに対する入力操作によって入力された情報を計算装置１１１や制御装置１１３に出力する。

データベース１１５は、水車発電機１３１の制御に関する各種のデータを記憶する。具体的には、データベース１１５は、たとえば、データ中継装置１１２から出力された各種の情報（地点情報、ダム情報、発電情報など）を計算装置１１１を介して受信し、受信した情報を記憶する。

また、具体的には、データベース１１５は、たとえば、計算装置１１１から出力された、当該計算装置１１１による水車発電機１３１の制御にかかる演算の演算結果（計算結果）に関する情報を記憶する。また、具体的には、データベース１１５は、監視制御卓１１４における入力デバイスに対する入力操作によって入力された情報を記憶してもよい。

（発電制御装置１１０のハードウエア構成）
つぎに、この発明にかかる実施の形態の発電制御装置１１０のハードウエア構成について説明する。図２は、この発明にかかる実施の形態の発電制御装置１１０のハードウエア構成を示す説明図である。図２において、この発明にかかる実施の形態の発電制御装置１１０は、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）２０４と、ＨＤ（ハードディスク）２０５と、ＦＤＤ（フレキシブル・ディスクドライブ）２０６と、着脱可能な記録媒体の一例としてのＦＤ（フレキシブル・ディスク）２０７と、ディスプレイ２０８と、Ｋ／Ｂ（キーボード）２０９と、マウス２１０と、通信Ｉ／Ｆ（インタフェース）２１１と、を備えている。また、各構成部はバス２００によってそれぞれ接続されている。

ここで、ＣＰＵ２０１は、コンピュータ装置全体の制御を司る。ＲＯＭ２０２は、ブートプログラムなどのプログラムなどを記憶している。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１のワークエリアとして使用される。ＨＤＤ２０４は、ＣＰＵ２０１の制御にしたがってＨＤ２０５に対するデータのリード／ライトを制御する。ＨＤ２０５は、ＨＤＤ２０４の制御で書き込まれたデータを記憶している。ＨＤ２０５は、たとえば、上記のデータベース１１５を記憶している。

ＦＤＤ２０６は、ＣＰＵ２０１の制御にしたがってＦＤ２０７に対するデータのリード／ライトを制御する。ＦＤ２０７は、ＦＤＤ２０６の制御で書き込まれたデータを記憶する。着脱可能な記録媒体として、ＦＤ２０７の他、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣＤ−ＲＷ）、ＭＯ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）などであってもよい。ディスプレイ２０８はカーソル、アイコン、ツールボックスをはじめ、文書、画像、機能情報などのデータに関するウインドウ（ブラウザ）を表示し、ＣＲＴ、ＴＦＴ液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどによって実現することができる。

Ｋ／Ｂ２０９は、文字、数値、各種指示などの入力のためのキーを備え、データ入力をおこなう。マウス２１０は、カーソルの移動や範囲選択、あるいはウインドウの移動やサイズの変更などをおこなう。ポインティングデバイスとして同様の機能を備えるものであれば、マウス２１０に代えてあるいは加えてトラックボール、ジョイスティックなどであってもよい。

通信Ｉ／Ｆ２１１は、インターネットなどのネットワークを介して、当該ネットワークに通信可能に接続された他のコンピュータ装置との間での通信をおこなう。たとえば、通信Ｉ／Ｆ２１１は、発電機計測装置１３３、地点情報測定装置１４１、ダム情報測定装置１２１から送信された各種の測定情報を受信したり、発電機制御装置１３２に対して制御情報を送信したりする。

（発電制御装置１１０の機能的構成）
つぎに、この発明にかかる実施の形態の発電制御装置１１０の機能的構成について説明する。図３は、この発明にかかる実施の形態の発電制御装置１１０の機能的構成を示す説明図である。

図３において、この発明にかかる実施の形態の発電制御装置１１０を実現する各機能は、観測情報取得部３０１と、ダム情報取得部３０２と、発電情報取得部３０３と、増加判断部３０４と、第１の時間算出部３０５と、調整水量算出部３１１と、取水量算出部３１２と、出力部３１５と、変化量算出部３０８と、第２の時間算出部３０９と、差分水量算出部３１０と、差分取水量算出部３０７と、取水量判断部３１３と、差分判断部３０６と、調整部３１４と、によって実現することができる。

観測情報取得部３０１、ダム情報取得部３０２、発電情報取得部３０３、増加判断部３０４、第１の時間算出部３０５、調整水量算出部３１１、取水量算出部３１２、出力部３１５、変化量算出部３０８、第２の時間算出部３０９、差分水量算出部３１０、差分取水量算出部３０７、取水量判断部３１３、差分判断部３０６、調整部３１４は、この発明にかかる実施の形態の発電制御装置１１０を実現するコンピュータ装置が備える各部によって実現することができる。

観測情報取得部３０１は、水車発電機１３１の発電に用いる水を貯留するダム１２０より上流の観測地点に関する情報を取得する。観測情報取得部３０１は、観測地点の降雨量、当該観測地点の積雪深および当該観測地点の気温、当該観測地点の河川流速、当該観測地点の河川水位のすくなくとも一つに関する情報を取得する。観測情報取得部３０１は、観測地点の降雨量、当該観測地点の積雪深および当該観測地点の気温、当該観測地点の河川流速、当該観測地点の河川水位のすべてに関する情報を取得することが好ましい。

具体的には、観測情報取得部３０１は、たとえば、上記の地点情報測定装置１４１との間で通信をおこなうことにより当該地点情報測定装置１４１から出力された地点情報を、観測地点に関する情報として取得することができる。この場合、観測情報取得部３０１は、たとえば、１０分ごと、２時間ごと、１日ごとなどのように、所定時間ごとに地点情報測定装置１４１と通信をおこなうことによって、観測地点に関する情報を取得する。あるいは、観測情報取得部３０１は、たとえば、地点情報測定装置１４１において地点情報の測定がおこなわれるごとに、当該測定された地点情報を取得するものであってもよい。

観測情報取得部３０１は、過去から現在までの観測地点に関する情報を取得する。具体的には、観測情報取得部３０１は、たとえば、データベース１１５に記憶された過去の地点情報を、過去から現在までの観測地点に関する情報として取得することができる。この場合、観測情報取得部３０１は、たとえば、水車発電機１３１の制御にかかる演算をおこなうごとに、データベース１１５に記憶された過去の地点情報を取得することができる。

ダム情報取得部３０２は、ダム１２０に関する情報を取得する。ダム情報取得部３０２は、現在流入量、ダム水位、ダム１２０への降雨量のすくなくとも一つに関する情報を取得する。ダム情報取得部３０２は、現在流入量、ダム水位、ダム１２０への降雨量のすべてに関する情報を取得することが好ましい。具体的には、ダム情報取得部３０２は、たとえば、上記のダム情報測定装置１２１との間で通信をおこなうことにより当該ダム情報測定装置１２１から出力された地点情報を、ダム１２０に関する情報として取得することができる。

ダム情報取得部３０２は、たとえば、１０分ごと、２時間ごと、１日ごとなどのように、所定時間ごとにダム情報測定装置１２１と通信をおこなうことによって、ダム１２０に関する情報を取得する。あるいは、ダム情報取得部３０２は、たとえば、ダム情報測定装置１２１においてダム情報の測定がおこなわれるごとに、当該測定されたダム情報を取得するものであってもよい。

発電情報取得部３０３は、水車発電機１３１に関する情報を取得する。発電情報取得部３０３は、水車発電機１３１の取水量や水車発電機１３１の発電量のすくなくとも一つに関する情報を取得する。発電情報取得部３０３は、水車発電機１３１の取水量や水車発電機１３１のすべてに関する情報を取得することが好ましい。具体的には、発電情報取得部３０３は、たとえば、上記の発電機計測装置１３３との間で通信をおこなうことにより当該発電機計測装置１３３から出力された発電情報を、水車発電機１３１に関する情報として取得することができる。

発電情報取得部３０３は、たとえば、１０分ごと、２時間ごと、１日ごとなどのように、所定時間ごとに発電機計測装置１３３と通信をおこなうことによって、水車発電機１３１に関する情報を取得する。あるいは、発電情報取得部３０３は、たとえば、ダム情報測定装置１２１において発電情報の測定がおこなわれるごとに、当該測定された発電情報を取得するものであってもよい。

増加判断部３０４は、観測情報取得部３０１が取得した情報に基づいて、ダム１２０へ流入する水量が増加するか否かを判断する。増加判断部３０４は、たとえば、観測地点の気象が降雨であるか否か、あるいは、観測地点の降雨量が所定の閾値を超えたか否かを判断することにより、ダム１２０へ流入する水量が増加するか否かを判断することができる。この場合、増加判断部３０４は、観測地点の気象が降雨である場合、あるいは、観測地点の降雨量が所定の閾値を超えた場合に、ダム１２０へ流入する水量が増加すると判断することができる。

また、増加判断部３０４は、たとえば、観測地点の積雪深が所定の閾値以上あるか否か、および、観測地点の気温が所定の閾値以上であるか否かを判断することにより、ダム１２０へ流入する水量が増加するか否かを判断することができる。この場合、増加判断部３０４は、観測地点の積雪深が所定の閾値以上であって、かつ、観測地点の気温が所定の閾値以上である場合に、ダム１２０へ流入する水量が増加すると判断することができる。

第１の時間算出部３０５は、増加判断部３０４が増加すると判断した場合に、観測情報取得部３０１が取得した情報に基づいて、増加分の水がダム１２０への流入を開始する第１の時間を算出する。第１の時間算出部３０５は、たとえば、観測地点の降雨量、観測地点の河川流速や河川水位などに基づいて第１の時間を算出することができる。

また、第１の時間算出部３０５は、たとえば、観測地点とダム１２０との距離や河川の幅などをさらに加味して、第１の時間を算出するようにしてもよい。また、第１の時間算出部３０５は、差分判断部３０６の判断結果に基づいて、差分取水量が所定の閾値よりも小さい場合に、第１の時間を算出するようにしてもよい。

差分判断部３０６は、差分取水量算出部３０７が算出した差分取水量が所定の閾値よりも小さいか否かを判断する。差分取水量は、差分取水量算出部３０７によって算出され、水車発電機１３１の最大取水量と当該水車発電機１３１の現在の取水量との差分となる水量であって、水車発電機１３１が現在の取水量に加えて取水することが可能な取水量を示す。

差分取水量算出部３０７は、水車発電機１３１の最大取水量と当該水車発電機１３１の現在の取水量との差分となる水量（以下「差分取水量」という）を算出する。水車発電機１３１の最大取水量は、あらかじめ設定され、たとえば、データベース１１５に記憶されている。また、水車発電機１３１の最大取水量は、たとえば、監視制御卓１１４などから適宜直接入力されるものであってもよい。

変化量算出部３０８は、観測情報取得部３０１が取得した情報に基づいて、時間経過ごとのダム１２０への流入量（以下「流入変化量」という）を算出する（図７を参照）。流入変化量は、現在から増加分の水がダム１２０に流入するまでの間はほぼ一定の値を示し、増加分の水がダム１２０に流入した以降は時間が経過するごとに増加する。

第２の時間算出部３０９は、変化量算出部３０８が算出した流入変化量に基づいて、流入量が水車発電機１３１の最大取水量に一致する第２の時間を算出する。第２の時間においては、ダム１２０への現在の流入量（現在流入量）Ｑ２が、水車発電機１３１の最大取水量Ｑ０に一致する。

差分水量算出部３１０は、第１の時間算出部３０５が算出した第１の時間および第２の時間算出部３０９が算出した第２の時間に基づいて、第１の時間から第２の時間までの間における、調整取水量での発電に用いる水量とダム１２０へ流入する水量との差分となる水量（以下「差分水量」という）を算出する。

調整水量算出部３１１は、第１の時間算出部３０５が算出した第１の時間およびダム情報取得部３０２が取得した情報に基づいて、現在のダム１２０の水位を当該ダム１２０の水位を所定の目標水位Ｈ１にするために、現在のダム１２０の水量から減じる水量（以下「調整水量」という）を算出する。

取水量算出部３１２は、調整水量算出部３１１が算出した調整水量および発電情報取得部３０３が取得した情報に基づいて、現在から第１の時間が経過するまでに、水車発電機１３１が現在の発電量に加えて調整水量分を発電するために要する当該水車発電機１３１の取水量（以下「調整取水量」という）を算出する。

取水量算出部３１２は、差分水量算出部３１０が算出した差分水量に基づいて、現在から第２の時間までの間に、調整水量と差分水量とを合計した水量を用いて発電するための調整取水量を算出してもよい。

取水量判断部３１３は、取水量算出部３１２が算出した調整取水量および差分取水量算出部３０７が算出した差分取水量に基づいて、当該調整取水量と現在の取水量との差分が当該差分取水量よりも大きいか否かを判断する。取水量判断部３１３は、調整取水量と現在の取水量との差分が、差分取水量すなわち水車発電機１３１が増加可能な取水量よりも大きいか否かを判断する。

調整部３１４は、取水量判断部３１３の判断結果に基づいて、調整取水量と現在の取水量との差分が差分取水量よりも小さい場合に、水車発電機１３１の運転スケジュールの調整にかかる演算をおこなう。水車発電機１３１の運転スケジュールの調整にかかる演算については、公知の各種の技術を用いて実現可能であるため説明を省略する。

出力部３１５は、取水量算出部３１２が算出した調整取水量に関する情報を出力する。出力部３１５は、取水量判断部３１３の判断結果に基づいて、調整取水量が差分取水量よりも大きい場合に、水車発電機１３１に対して当該水車発電機１３１の取水量を最大取水量とする指示を出力する。また、出力部３１５は、調整部３１４による演算がおこなわれた場合に、水車発電機１３１に対して当該調整部３１４による演算結果を出力する。

つぎに、ダム放流について説明する。図４−１および図４−２は、ダム放流を説明する模式図である。図４−１および図４−１において、ある時点Ａにおいて、ダム１２０への流入量が毎秒２ｍ^３（２ｍ^３／ｓｅｃ）であり（図４−１における矢印Ａを参照）、水車発電機１３１の取水量が毎秒３ｍ^３（３ｍ^３／ｓｅｃ）である場合、ダム１２０の水位は徐々に低下する（図４−２における符号４２１ａ、４２２ａを参照）。図４−２において、符号４２１は発電制御が成功した場合のダム１２０の水位変化の一例を示し、符号４２２は発電制御が失敗した場合のダム１２０の水位変化の一例を示している。

ダム１２０に流入する河川４０１の上流における降雨が発生した場合や当該河川４０１における上流の気温が上昇し融雪が発生した場合、ダム１２０への流入量は増加する。たとえば、ある時点Ｂにおいて、ダム１２０への流入量が１時間あたり毎秒１ｍ^３（１ｍ^３／ｓｅｃ）増加した場合（図４−１における矢印Ｂを参照）、ダム１２０への流入量は、時点Ｂから１時間経過するごとに、毎秒３ｍ^３（３ｍ^３／ｓｅｃ）→毎秒４ｍ^３（４ｍ^３／ｓｅｃ）→毎秒５ｍ^３（５ｍ^３／ｓｅｃ）→毎秒６ｍ^３（６ｍ^３／ｓｅｃ）→毎秒７ｍ^３（７ｍ^３／ｓｅｃ）→・・・と増加する。

水車発電機１３１の最大取水量が５ｍ^３／ｓｅｃである場合、ダム１２０の水位は、ダム１２０への流入量が５ｍ^３／ｓｅｃより少なければ低下し、ダム１２０への流入量が５ｍ^３／ｓｅｃであれば一定となる。また、この場合、ダム１２０への流入量が５ｍ^３／ｓｅｃより多い場合は、ダム１２０への流入量が水車発電機１３１の最大取水量を超えるため、水車発電機１３１が取水できない量の水はダム１２０へ貯留される。これにより、ダム１２０の水位が上昇する（図４−２における符号４２１ｂ、４２２ｂを参照）。

ダム放流は、ダム１２０への流入量が水車発電機１３１の最大取水量を超えた状態が継続することによりダム１２０の水位が上昇し、当該ダム１２０の水位がダム放流開始水位に達した場合（図４−２における符号４２０を参照）におこなう。具体的には、ダム放流は、ダム１２０が備える洪水吐ゲート４０２を開き、ダム１２０に貯留されている水を水車発電機１３１へ通さず直接河川４０１へ流すことによっておこなう。このように、ダム放流をおこなうと、ダム１２０に貯留した水が水車発電機１３１を経由せずに洪水吐ゲート４０２から直接河川４０１へ流れる（図４−２における符号４２２ｃを参照）ため、本来電力に変換できる水を電力に変換しないまま無駄に河川４０１へ流すこととなる。

ダム放流をおこなう要因のうち、当該要因がダム放流に直接起因する要因としては、たとえば、ダム１２０貯水量、水車発電機１３１の最大取水量、流入増加分のダム１２０到着時のダム水位が挙げられる。ダム１２０貯水量が大きくなるほど貯水量が増えるため、ダム放流までの時間を確保することが可能になる。これにより、符号４２１ｃで示すように、ダム放流を回避することも可能になる。

小容量ダム１２０と称される、貯水量が比較的少ないダム１２０においては、流入増加分の水がダム１２０へ流入を開始する前にダム水位を下げておくことにより、流入増加分の水がダム１２０へ流入を開始した時点における見かけ上の貯水量を増やすことができる。水車発電機１３１の最大取水量が大きいほど貯水量を減らすことができるので、ダム放流までの時間を確保することが可能になる。流入増加分のダム１２０到着時のダム水位が低いほど貯水容量が多くなるので、ダム放流までの時間を確保することが可能になる。

ダム放流に際しては、ダム放流を開始する前に、該当河川４０１におけるダム１２０よりも下流の施設に対して、所定の手続きをおこなう。具体的には、たとえば、ダム放流を開始する前に、ダム１２０下流域の県市町村の住民や警察などの関係箇所へ連絡したり、ダム１２０下流域の河川４０１を巡視したりする手続きをおこなう。巡視をおこなう作業員を確保するまでに時間を要するという問題があった。

（１）ダム放流をおこなった場合と（２）ダム放流をおこなわずにダム１２０に流入した水をすべて電力に変換した場合とを比較すると、（２）の場合は本来電力に変換できる水を電力に変換しないまま無駄に河川４０１へ流すことがないため、水力電力によって生成した電気の供給者（電力会社など）に対する経済性（売電）が（１）の場合よりも高いというメリットがある。このため、（２）の場合は（１）の場合と比較して理想的な運用といえる。

具体的な一例として、たとえば、２４時間平均で５ｔの流入があるダム１２０の場合、ダム放流をおこなわずにダム１２０に流入した水をすべて電力に変換した場合の日売電量は、「日売電量＝５ｔ×２４時間×発電量変換率Ａ×売電単価α＝１２０Ａαによってあらわすことができる。これに対し、ダム放流をおこなったために、ダム１２０に流入した５ｔの水のうち、２ｔを水車発電機１３１を通さずにダム１２０下流へ流したときの日売電量は、「日売電量＝（５ｔ−２ｔ）×２４時間×発電量換算率Ａ×売電単価α＝７２Ａαによってあらわすことができる。このように、日売電量は、ダム放流をおこなった場合よりも、ダム放流をおこなわずにダム１２０に流入した水をすべて電力に変換した場合の方が多い。

（発電制御装置１１０の処理手順）
つぎに、この発明にかかる実施の形態の発電制御装置１１０の処理手順について説明する。図５は、この発明にかかる実施の形態の発電制御装置１１０の処理手順を示すフローチャートである。

図５に示したフローチャートにおいて、まず、水車発電機１３１の制御に関する各種の情報を取得する（ステップＳ５０１）。ステップＳ５０１においては、たとえば、前回水車発電機１３１の制御に関する各種の情報を取得してから所定時間が経過した場合に、水車発電機１３１の制御に関するあらたな各種の情報を取得する。

ステップＳ５０１においては、たとえば、地点情報測定装置１４１との間で通信をおこない、当該地点情報測定装置１４１から地点情報を取得する。複数の観測地点にそれぞれ地点情報測定装置１４１が設置されている場合は、各地点情報測定装置１４１から地点情報を取得する。また、ステップＳ５０１においては、たとえば、ダム情報測定装置１２１との間で通信をおこない、当該ダム情報測定装置１２１からダム情報を取得する。また、ステップＳ５０１においては、たとえば、発電機計測装置１３３との間で通信をおこない、当該発電機計測装置１３３から発電情報を取得する。

つぎに、ステップＳ５０１において取得された各情報に基づいて、ダム１２０への流入増加量を算出する（ステップＳ５０２）。ステップＳ５０２における流入増加量の算出方法については、公知の各種の技術を用いて容易に実現可能であるため説明を省略する。

そして、ステップＳ５０２において算出された流入増加量に基づいて、発電制御を実行するか否かを判断する（ステップＳ５０３）。ステップＳ５０３においては、たとえば、ステップＳ５０２において算出された流入増加量が、あらかじめ定められた所定の閾値を超えるか否かを判断することによって発電制御を実行するか否かを判断し、当該流入増加量があらかじめ定められた所定の閾値を超える場合に発電制御を実行すると判断することができる。

ステップＳ５０３において、流入増加量に基づいて発電制御を実行するか否かを判断することにより、ダム１２０への流入増加量が一時的に増減したり少量増減したりするごとに発電制御をおこなうことを抑制することができる。これによって、発電制御装置１１０の処理負荷を軽減することができる。ステップＳ５０３において、発電制御を実行しないと判断した場合（ステップＳ５０３：Ｎｏ）は、ステップＳ５０１へ戻る。

ステップＳ５０３において、発電制御を実行すると判断した場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）は、ステップＳ５０１において取得された各情報およびステップＳ５０２において算出された流入増加量に基づいて、残り調整可能取水量Ｑｘを算出する（ステップＳ５０４）。ステップＳ５０４においては、たとえば、最大発電量の発電をおこなう場合の取水量（最大取水量）Ｑ０と現在の取水量Ｑ１との差分を、残り調整可能取水量Ｑｘとして算出する。

その後、ステップＳ５０４において算出した残り調整可能取水量Ｑｘが、０（ゼロ）以下であるか否かを判断する（ステップＳ５０５）。ステップＳ５０５において、ステップＳ５０４において算出した残り調整可能取水量Ｑｘが０（ゼロ）以下である場合（ステップＳ５０５：Ｙｅｓ）は、一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ５０５において、ステップＳ５０４において算出した残り調整可能取水量Ｑｘが０（ゼロ）以下ではない場合（ステップＳ５０５：Ｎｏ）は、流入増加カーブΔＱ３および第１の時間Δｔを算出する（ステップＳ５０６）。ステップＳ５０６においては、ステップＳ５０１において取得された各情報およびデータベース１１５における過去データに基づいて、流入増加カーブΔＱ３および第１の時間Δｔを算出する。ステップＳ５０６における流入増加カーブΔＱ３および第１の時間Δｔの算出方法については、公知の各種の技術を用いて容易に実現可能であるため説明を省略する。

流入増加カーブΔＱ３は、時間の経過にともなうダム１２０への流入量の変化の予測値を示す。第１の時間Δｔは、流入増加分の水がダム１２０に到達する時間を示す。第１の時間Δｔは、現在時刻から、流入増加分の水がダム１２０に到達するまでの時間の長さを示すものであってもよいし、流入増加分の水がダム１２０に到達する時刻を示すものであってもよい。

つぎに、ステップＳ５０６において算出した流入増加カーブΔＱ３に基づいて、第２の時間Δｔ’を算出する（ステップＳ５０７）。第２の時間Δｔ’は、第１の時間Δｔ以降、流入量が増加することによってダム水位が上昇した場合の増加水量ΔＱ３’が、最大取水量Ｑ０から現在流入量Ｑ２を減じた水量に一致する時間を示す。

すなわち、第２の時間Δｔ’は、流入増加量分の水がダム１２０に流入することにより増加するダム１２０への流入量Ｑ２が、最大取水量Ｑ０と一致する時間を算出する。ステップＳ５０７においては、たとえば、第２の時間Δｔ’の算出をおこなう時点（現在時点）から、ダム１２０への流入量が最大取水量と一致する時間までの経過時間を第２の時間Δｔ’として算出する。あるいは、ステップＳ５０７においては、たとえば、第２の時間Δｔ’の算出をおこなう時点（現在時点）から、ダム１２０への流入量が最大取水量と一致する時刻を、第２の時間Δｔ’として算出してもよい。

つぎに、現在ダム水位Ｈ２から目標ダム水位を減算した必要下げ容量ΔＱを算出する（ステップＳ５０８）。そして、ステップＳ５０６〜ステップＳ５０８において算出した各値（必要下げ容量ΔＱ、ΔＱ３’、Δｔ’に基づいて、最終調整量αを算出する（ステップＳ５０９）。ステップＳ５０９においては、たとえば、必要下げ容量ΔＱ３と増加水量ΔＱ３’との合計値を、時間Δｔ’で除算することによって最終調整量αを算出する。

そして、ステップＳ５０９において算出した最終調整量αが、ステップＳ５０４において算出した残り調整可能取水量Ｑｘよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ５１０）。ステップＳ５１０において、ステップＳ５０９において算出した最終調整量αが、ステップＳ５０４において算出した残り調整可能取水量Ｑｘよりも大きくない場合（ステップＳ５１０：Ｎｏ）は、調整運転スケジュールを算出する（ステップＳ５１１）。ステップＳ５１１においては、たとえば、水車発電機１３１の負荷取り制約時間を加味した調整運転スケジュールを算出する。

つぎに、水車発電機１３１に対して、ステップＳ５１１において算出された調整運転スケジュールと水車発電機１３１の現在の運転スケジュール（現在運転スケジュール）との変化分の調整を指示する調整指示を出力する（ステップＳ５１２）。その後、ステップＳ５０１において取得した発電制御情報をデータベース１１５に追加記憶させることによってデータベース１１５を更新して（ステップＳ５１３）、ステップＳ５０１へ移行する。

ステップＳ５１２において調整指示を出力した後ステップＳ５０１へ移行することにより、調整運転スケジュールにしたがった運転中に、さらなるダム１２０への流入量の変化が予測される場合は、あらたな調整運転スケジュールを算出し、当該あらたな調整運転スケジュールに基づいて水車発電機１３１を駆動制御することができる。これによって、状況変化に適宜適切に対応したダム１２０の運用をおこなうことができる。

一方、ステップＳ５１０において、ステップＳ５０９において算出した最終調整量αが、ステップＳ５０４において算出した残り調整可能取水量Ｑｘよりも大きい場合（ステップＳ５１０：Ｙｅｓ）は、発電機制御装置１３２に対して、水車発電機１３１の取水量を最大取水量に変更する調整指示を出力して（ステップＳ５１４）、一連の処理を終了する。

図６は、この発明にかかる実施の形態の発電制御システム１００を構成する各部の位置関係および各部が取得する情報を示す説明図である。図６において、観測所１４０は、ダム１２０よりも上流側に設けられている。水力発電所１３０（水車発電機１３１）は、ダム１２０よりも下流側に設けられている。ダム１２０と水車発電機１３１とは水路６０１によって接続されている。水車発電機１３１は、ダム１２０より下流側において、水路６０２を介して河川４０１に接続されている。

図７は、時間経過にともなうダム１２０への流入量の変化の予測値を示すグラフである。図７において、ダム１２０への流入量は、流入増加分の単位時間あたりの水量がダム１２０の現在の取水量（単位時間あたりの取水量）よりも多い場合に、上流域からの流量増加分の水がダム１２０に到達すると予測される第１の時間Δｔから増加し始める。

流入量の増加の程度（グラフΔＱ３の傾きの緩急）は、観測地点における状況の変化に応じて異なる。グラフΔＱ３の傾きは、たとえば、観測地点における降雨量が大量である場合や、積雪深が大きい観測地点における気温が急上昇した場合などに急になる。第２の時間Δｔ’は、ダム１２０への流入量がグラフΔＱ３で示すように増加した場合に、現在から当該第２の時間Δｔ’が経過した時点において、ダム１２０への流入量が水車発電機１３１の最大取水量と一致する時間を示している。

図８は、時間経過にともなうダム水位の変化を示すグラフである。図８において、現在から第１の時間Δｔが経過するまでの間は、ダム１２０への流入量は現在の流入量のままであるため、水車発電機１３１の取水量を第１の時間Δｔが経過するまでにダム１２０の水位を目標ダム水位Ｈ１に下げるために要する取水量とすることによって、第１の時間Δｔが経過した時点におけるダム１２０の水位を目標ダム水位Ｈ１とすることができる。水量ΔＱは、ダム１２０の水位を、現在の水位Ｈ２から目標ダム水位Ｈ１に下げるために水車発電機１３１が取水する水量を示している。

そして、第１の時間Δｔ以降も、水車発電機１３１の取水量を現在から第１の時間Δｔが経過するまでの取水量と同じにした場合、ダム１２０の水位は上昇を開始する。すなわち、第１の時間Δｔ以降のダム１２０への流入量は、現在の流入量に加えて増加流入量が加わるため、増加流入量分の水がダム１２０に貯留され、ダム１２０の水位を上昇させる。水量ΔＱ３’は、第１の時間Δｔから第２の時間Δｔ’までの間に、ダム１２０に貯留される増加流入量分の水量を示している。

図９は、目標取水カーブを示す説明図である。図９において、ダム１２０の水位αは、現在から第２の時間Δｔ’までの間に、調整水量ΔＱと差分水量ΔＱ３’とを合計した水量を用いて発電した場合に、第２の時間Δｔ’において目標ダム水位Ｈ１とすることができる。

図１０は、時間経過にともなう発電量の変化を示すグラフである。図１０において、水車発電機１３１を調整取水量で発電した場合、発電量は、現在から第２の時間Δｔ’までの間増加する。水車発電機１３１の取水量が現在の取水量から最大取水量まで増加する間、水車発電機１３１の発電量も増加する。水車発電機１３１の発電量は、水車発電機１３１の取水量が最大取水量と等しくなった時点以降、一定となる。

図１１および図１２は、この発明にかかる実施の形態の方法により発電制御をおこなった場合のダム水位の変化を示す説明図である。図１１および図１２において、この発明にかかる実施の形態の方法により発電制御をおこなった場合、現在から第１の時間Δｔまで、および、第１の時間Δｔから第２の時間Δｔ’までの間に、ダム１２０の水位を目標ダム水位Ｈ１に下げることができる。ダム１２０の水位を目標ダム水位Ｈ１に下げた後も、流入量が継続して増加する場合は、第２の時間Δｔ’以降にダム１２０の水位は上昇を開始する。

この発明にかかる実施の形態の方法により発電制御をおこなった場合の、ダム１２０の水位は、図１２において符号１２１０で示すように変動する。一方、従来のように経験や勘などに依存して、作業者が手動で水車発電機１３１の取水量の調整をおこなった場合、流入増加量分の水がダム１２０に到達するまでにダム１２０の水位を十分に下げることができずに図１２において符号１２２０で示すように変動したり、流入増加量分の水がダム１２０に到達するよりも前にダム１２０の水位が目標ダム水位よりも低くなるように変動したりする。

たとえば、ダム１２０の水位が符号１２２０で示すように変動した場合、ダム１２０の水位が符号１２１０や符号１２３０で示すように変動した場合と比較して、符号１２０２と符号１２０１との差分に相当する水量を発電に用いることができずに、符号１２０３に示す時点においてダム放流しなければならず、ダム１２０に流入したすべての水を発電に用いる場合と比較して、電力変換量（電力変換効率）が低くなってしまう。

また、たとえば、ダム１２０の水位が符号１２３０で示すように変動した場合は、ダム１２０の水位が符号１２２０で示すように変動した場合と比較して、符号１２０２と符号１２０１との差分に相当する水量のダム放流を回避する可能性が高くなるが、流入増加量分の水がダム１２０に到達するよりも前にダム１２０の水位が目標ダム水位よりも低くなった場合は、水車発電機１３１の発電を停止しなくてはならず、運用の効率性が低下してしまう。

また、この場合、水車発電機１３１の発電を停止した後に、ダム１２０の水位が上昇し、目標ダム水位を超えた場合はふたたび水車発電機１３１の発電を開始するが、流入増加が予測される場合は、流入増加分を考慮した取水量で水車発電機１３１の発電を再開することになる。このため、従来のように経験や勘などに依存して、作業者が手動で水車発電機１３１の取水量の調整をおこなった場合、ふたたび過剰な調整をおこないかねず、作業者の負担が増加し、煩わしい作業をおこなわなくてはならない上に、運用の効率性が低下してしまう。

さらに、水力発電所１３０が複数機の水車発電機１３１を備えている場合、河川法の定めにより、河川４０１の幅など、河川４０１の状況などによっては同時に複数機の水車発電機１３１の運転を開始することはできない。この場合、従来のように経験や勘などに依存して、作業者が手動で水車発電機１３１の取水量の調整をおこなった場合、水車発電機１３１ごとに調整をおこなわなくてはならず、作業者の負担が増加し、煩わしい作業をおこなわなくてはならない上に、運用の効率性が低下してしまう。

なお、この発明にかかる実施の形態の方法により発電制御をおこなっても、流入増加量が過剰であればダム放流は回避しきれず、ダム１２０の水位がダム放流水位を超過した時点（図１２における符号１２０４、１２０５を参照）でダム放流をおこなう場合がある。このような場合であっても、この発明にかかる実施の形態の方法により発電制御をおこなうことにより、ダム放流の開始時点を符号１２０３で示す時点から符号１２０４で示す時点まで遅延させることができる。

そして、ダム放流の開始時点を遅延させることにより、遅延時間の間すなわちダム放流を開始する前に流入増加量分の水の流入が停止する可能性を高めることができる。これによって、調整不足によるダム放流（電力変換できない水の発生）を抑制し、電力変換量の向上を図ることができる。

以上説明したように、この実施の形態の発電制御装置１１０は、水車発電機１３１の発電に用いる水を貯留するダム１２０より上流の観測地点に関する情報を取得し、取得した情報に基づいて、ダム１２０へ流入する水量が増加すると判断した場合に、増加分の水がダム１２０への流入を開始する第１の時間を算出する。そして、この実施の形態の発電制御装置１１０は、算出した第１の時間およびダム１２０に関する情報に基づいて、現在のダム１２０の水量を当該ダム１２０の水位を所定の目標水位にするために、現在のダム１２０の水量から減じる水量である調整水量を算出する。また、この実施の形態の発電制御装置１１０は、算出した調整水量および水車発電機１３１に関する情報に基づいて、現在から第１の時間が経過するまでに、水車発電機１３１が現在の発電量に加えて調整水量分を発電するために要する当該水車発電機１３１の取水量である調整取水量を算出し、算出した調整取水量に関する情報を出力することを特徴としている。

この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、増加分の水がダム１２０への流入を開始する前に、当該増加分の水量を考慮して、ダム１２０の水位を目標水位まで下げることができる。これによって、特に、小容量ダム１２０において、調整不足によるダム放流（電力変換できない水の発生）を抑制し、電力変換量の向上を図ることができる。

また、この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、ダム１２０より上流の観測地点に関する情報に基づいて発電制御をおこなっているため、増加分の水がダム１２０に到達する前に当該ダム１２０の水位を下げることができ、ダム１２０への流入量が急激に増加することが予測される場合も、作業者の操作を介することなく自動対応することができる。

また、この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、ダム１２０の水位上昇を遅延させることができるので、ダム放流までの準備時間を十分に確保することができる。これによって、ダム放流までの準備を短時間でおこなおうとしてミスが生じることを防止することができ、ダム１２０よりも下流域への通知も余裕をもって確実におこなうことができる。

また、この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、ダム１２０の水位上昇を遅延させることにより水車発電機１３１の停止頻度を低減することができるので、水車発電機１３１停止後の流入監視が不要となる。これによって、この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、ダム１２０の運用にかかる作業者の負担軽減を図ることができる。

また、この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、特に、小容量ダム１２０において、ダム１２０への流入増加時における当該ダム１２０の水位の調整を、作業者の判断や操作を介することなく自動化することができる。これによって、従来、経験の浅い作業者が対応した場合など、当該作業者が判断を迷ったり判断を誤ったりしたために、結果として、過剰な調整（過調整）をおこなったり調整作業の頻度を増加させたりしていた調整の失敗を、適宜適切におこなうことができる。

このように、この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、過剰な調整（過調整）を抑制することができるので、従来、過剰な調整（過調整）によって生じていた水車発電機１３１の運転停止操作や水車発電機１３１の運転再開操作を不要に（低減）させることができる。これによって、水車発電機１３１の運用の効率化を図るとともに、作業者の負担軽減を図ることができる。また、作業者に判断させる機会を低減することができるので、作業者の負担軽減を図ることができる。

また、この実施の形態の発電制御装置１１０は、地点情報測定装置１４１が取得した情報に基づいて、時間経過ごとのダム１２０への流入量である流入変化量を算出し、算出した流入変化量に基づいて、流入量が水車発電機１３１の最大取水量に一致する第２の時間を算出する。そして、この実施の形態の発電制御装置１１０は、算出した第１の時間および第２の時間に基づいて、第１の時間から第２の時間までの間における、調整取水量での発電に用いる水量とダム１２０へ流入する水量との差分となる水量である差分水量を算出し、算出した差分水量に基づいて、現在から第２の時間までの間に、調整水量と差分水量とを合計した水量を用いて発電するための調整取水量を算出することを特徴としている。

この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、増加分の水がダム１２０に到達した以降におけるダム水位の上昇、すなわち、第１の時間Δｔ以降にダム水位を上昇させる水量を加味して、水車発電機１３１の取水量を調整することができるので、ダム１２０の水位上昇を遅延させることができる。これによって、ダム放流（電力変換できない水）を抑制し、電力変換量の向上を図ることができる。

また、この実施の形態の発電制御装置１１０は、水車発電機１３１の最大取水量と当該水車発電機１３１の現在の取水量との差分となる水量である差分取水量を算出し、算出した調整取水量および差分取水量に基づいて、当該調整取水量と現在の取水量との差分が当該差分取水量よりも大きいか否かを判断する。そして、この実施の形態の発電制御装置１１０は、調整取水量と現在の取水量との差分が差分取水量よりも大きい場合に、水車発電機１３１に対して当該水車発電機１３１の取水量を最大取水量とする指示を出力することを特徴としている。

この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、調整取水量が最大取水量を超える場合に最大取水量以上の水を取水する指示を水車発電機１３１に出力することを防止できる。これにより、水車発電機１３１に過剰な負荷がかかることを防止し、水車発電機１３１の故障など、指示を出力することにより当該水車発電機１３１に不具合が生じることを防止できる。

また、この実施の形態の発電制御装置１１０は、差分取水量が所定の閾値よりも小さいか否かを判断し、差分取水量が所定の閾値よりも小さい場合に、第１の時間を算出することを特徴としている。

この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、水車発電機１３１の現在の取水量Ｑ１が水車発電機１３１の最大取水量Ｑ０と同量以上となる場合、すなわち、水車発電機１３１において取水量を増加させることが不可能な場合は、発電制御処理を中断することにより、発電制御装置１１０の処理負担の軽減を図ることができる。

また、この実施の形態の発電制御装置１１０は、調整取水量と現在の取水量との差分が差分取水量よりも小さい場合に、水車発電機１３１の運転スケジュールの調整にかかる演算をおこない、当該演算結果を水車発電機１３１に対して出力することを特徴としている。

この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、調整取水量と現在の取水量との差分が差分取水量よりも小さい場合にのみ、水車発電機１３１の運転スケジュールの調整にかかる演算をおこなうことにより、発電制御装置１１０の処理負担の軽減を図ることができる。

また、この実施の形態の発電制御装置１１０は、観測地点の降雨量、当該観測地点の積雪深および当該観測地点の気温、当該観測地点の河川４０１流速、当該観測地点の河川４０１水位のすくなくとも一つに関する情報を、観測地点に関する情報として取得することを特徴としている。

この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、ダム１２０よりも上流域における降雨のみに限らず、融雪にともなってダム１２０への流入量が増加することが予測される場合にも、降雨量からは把握できない融雪による増加分の水がダム１２０への流入を開始する前に、当該増加分の水量を考慮して、ダム１２０の水位を目標水位まで下げることができる。これによって、この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、特に、小容量ダム１２０において、調整不足によるダム放流（電力変換できない水）を抑制し、電力変換量の向上を図ることができる。

また、この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、特に、冬期の降雪量が多い山間部に建設された小容量ダム１２０において、ダム１２０への流入増加時における当該ダム１２０の水位の調整を、作業者の判断や操作を介することなく自動化することができる。これによって、従来、経験の浅い作業者が対応したために、当該作業者が判断を迷ったり判断を誤ったりして失敗していた調整を、適宜適切におこなうことができる。また、作業者に判断させる機会を低減することができるので、作業者の負担軽減を図ることができる。

また、この実施の形態の発電制御装置１１０は、過去から現在までの観測地点に関する情報を取得することを特徴としている。この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、過去から現在までの観測地点に関する情報に基づいて、ダム１２０の水位を目標水位まで下げるよう制御することにより、調整制度の向上を図ることができる。これによって、特に、小容量ダム１２０において、調整不足によるダム放流（電力変換できない水）を確実に抑制し、電力変換量（電力変換効率）の一層の向上を図ることができる。

また、この実施の形態の発電制御装置１１０は、過去から現在までのダム１２０に関する情報を取得することを特徴としている。この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、過去から現在までのダム１２０に関する情報に基づいて、ダム１２０の水位を目標水位まで下げるよう制御することにより、調整制度の向上を図ることができる。これによって、特に、小容量ダム１２０において、調整不足によるダム放流（電力変換できない水）を確実に抑制し、電力変換量の一層の向上を図ることができる。

また、この実施の形態の発電制御装置１１０は、過去から現在までの水車発電機１３１に関する情報を取得することを特徴としている。この実施の形態の発電制御装置１１０によれば、過去から現在までの水車発電機１３１に関する情報に基づいて、ダム１２０の水位を目標水位まで下げるよう制御することにより、調整制度の向上を図ることができる。これによって、特に、小容量ダム１２０において、調整不足によるダム放流（電力変換できない水）を確実に抑制し、電力変換量の一層の向上を図ることができる。

以上のように、この発明にかかる発電制御装置および発電制御方法は、ダムに貯留された水を用いて発電する水車発電機を制御する発電制御装置および発電制御方法に有用であり、特に、小容量ダムに貯留された水を用いて発電する水車発電機を制御する発電制御装置および発電制御方法に適している。

１００ 発電制御システム
１１０ａ 制御所
１１０ 発電制御装置
１２０ ダム
１３０ 水力発電所
１３１ 水車発電機
１３２ 発電機制御装置
１３３ 発電機計測装置
１４０ 観測地点
１４１ 地点情報測定装置
３０１ 観測情報取得部
３０２ ダム情報取得部
３０３ 発電情報取得部
３０４ 増加判断部
３０５ 第１の時間算出部
３０６ 差分判断部
３０７ 差分取水量算出部
３０８ 変化量算出部
３０９ 第２の時間算出部
３１０ 差分水量算出部
３１１ 調整水量算出部
３１２ 取水量算出部
３１３ 取水量判断部
３１４ 調整部
３１５ 出力部

Claims (10)

1. 水車発電機の発電に用いる水を貯留するダムより上流の観測地点に関する情報を取得する観測情報取得手段と、
   前記観測情報取得手段が取得した情報に基づいて、前記ダムへ流入する水量が増加するか否かを判断する増加判断手段と、
   前記増加判断手段が増加すると判断した場合に、前記観測情報取得手段が取得した情報に基づいて、増加分の水が前記ダムへの流入を開始する第１の時間を算出する第１の時間算出手段と、
   前記ダムに関する情報を取得するダム情報取得手段と、
   前記第１の時間算出手段が算出した第１の時間および前記ダム情報取得手段が取得した情報に基づいて、現在の前記ダムの水量を当該ダムの水位を所定の目標水位にするために、現在の前記ダムの水量から減じる水量（以下「調整水量」という）を算出する調整水量算出手段と、
   前記水車発電機に関する情報を取得する発電情報取得手段と、
   前記調整水量算出手段が算出した調整水量および前記発電情報取得手段が取得した情報に基づいて、現在から前記第１の時間が経過するまでに、前記水車発電機が現在の発電量に加えて前記調整水量分を発電するために要する当該水車発電機の取水量（以下「調整取水量」という）を算出する取水量算出手段と、
   前記取水量算出手段が算出した調整取水量に関する情報を出力する出力手段と、
   を備えたことを特徴とする発電制御装置。
2. 前記観測情報取得手段が取得した情報に基づいて、時間経過ごとの前記ダムへの流入量（以下「流入変化量」という）を算出する変化量算出手段と、
   前記変化量算出手段が算出した流入変化量に基づいて、前記流入量が前記水車発電機の最大取水量に一致する第２の時間を算出する第２の時間算出手段と、
   前記第１の時間算出手段が算出した第１の時間および前記第２の時間算出手段が算出した第２の時間に基づいて、前記第１の時間から前記第２の時間までの間における、前記調整取水量での発電に用いる水量と前記ダムへ流入する水量との差分となる水量（以下「差分水量」という）を算出する差分水量算出手段と、
   を備え、
   前記取水量算出手段は、前記差分水量算出手段が算出した差分水量に基づいて、現在から前記第２の時間までの間に、前記調整水量と前記差分水量とを合計した水量を用いて発電するための調整取水量を算出することを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
3. 前記水車発電機の最大取水量と当該水車発電機の現在の取水量との差分となる水量（以下「差分取水量」という）を算出する差分取水量算出手段と、
   前記取水量算出手段が算出した調整取水量および前記差分取水量算出手段が算出した差分取水量に基づいて、当該調整取水量と現在の取水量との差分が当該差分取水量よりも大きいか否かを判断する取水量判断手段と、
   を備え、
   前記出力手段は、前記取水量判断手段の判断結果に基づいて、前記調整取水量と現在の取水量との差分が前記差分取水量よりも大きい場合に、前記水車発電機に対して当該水車発電機の取水量を前記最大取水量とする指示を出力することを特徴とする請求項２に記載の発電制御装置。
4. 前記差分取水量算出手段が算出した差分取水量が所定の閾値よりも小さいか否かを判断する差分判断手段を備え、
   前記第１の時間算出手段は、前記差分判断手段の判断結果に基づいて、前記差分取水量が所定の閾値よりも小さい場合に、前記第１の時間を算出することを特徴とする請求項３に記載の発電制御装置。
5. 前記取水量判断手段の判断結果に基づいて、前記調整取水量と現在の取水量との差分が前記差分取水量よりも小さい場合に、前記水車発電機の運転スケジュールの調整にかかる演算をおこなう調整手段を備え、
   前記出力手段は、前記水車発電機に対して前記調整手段による演算結果を出力することを特徴とする請求項３または４に記載の発電制御装置。
6. 前記観測情報取得手段は、前記観測地点の降雨量、当該観測地点の積雪深および当該観測地点の気温、当該観測地点の河川流速、当該観測地点の河川水位のすくなくとも一つに関する情報を取得することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の発電制御装置。
7. 前記観測情報取得手段は、過去から現在までの前記観測地点に関する情報を取得することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の発電制御装置。
8. 前記ダム情報取得手段は、過去から現在までの前記ダムに関する情報を取得することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の発電制御装置。
9. 前記発電情報取得手段は、過去から現在までの前記水車発電機に関する情報を取得することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の発電制御装置。
10. 水車発電機の発電に用いる水を貯留するダムより上流の観測地点に関する情報を取得する観測情報取得工程と、
    前記観測情報取得工程が取得した情報に基づいて、前記ダムへ流入する水量が増加するか否かを判断する増加判断工程と、
    前記増加判断工程が増加すると判断した場合に、前記観測情報取得工程が取得した情報に基づいて、増加分の水が前記ダムへの流入を開始する第１の時間を算出する第１の時間算出工程と、
    前記ダムに関する情報を取得するダム情報取得工程と、
    前記第１の時間算出工程が算出した第１の時間および前記ダム情報取得工程が取得した情報に基づいて、現在の前記ダムの水量を当該ダムの水位を所定の目標水位にするために、現在の前記ダムの水量から減じる水量（以下「調整水量」という）を算出する調整水量算出工程と、
    前記水車発電機に関する情報を取得する発電情報取得工程と、
    前記調整水量算出工程が算出した調整水量および前記発電情報取得工程が取得した情報に基づいて、現在から前記第１の時間が経過するまでに、前記水車発電機が現在の発電量に加えて前記調整水量分を発電するために要する当該水車発電機の取水量（以下「調整取水量」という）を算出する取水量算出工程と、
    前記取水量算出工程が算出した調整取水量に関する情報を出力する出力工程と、
    を含んだことを特徴とする発電制御方法。

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